DE10322348B4 - Device for the non-contact transfer of dissectates obtained by membrane-assisted laser microdissection - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum berührungsfreien Transfer von durch membrangestützte Lasermikrodissektion gewonnenen Dissektaten, mit einem ein Dissektat aus einer von einer Membran getragenen Probe ausschneidenden Laser und einem das ausgeschnittene Dissektat auffangenden Aufnahmegefäß, wobei der Transfer des vom Laser ausgeschnittenen Dissektats in das Aufnahmegefäß hinein durch ein am Dissektat angreifendes Feld unterstützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschneideprozess das ausgeschnittene Dissektat (25) elektrostatisch auflädt und der Transfer in das Aufnahmegefäß (40,70) hinein elektrostatisch unterstützt ist, und dass unterhalb des Aufnahmegefäßes (40,70) eine erste Elektrode (45) angebracht ist, die entgegengesetzt zu dem Dissektat (25) geladen ist, und dass zwischen dem Aufnahmegerät (40) und der Membran eine zweite ringförmig ausgebildete Elektrode (55,75) angebracht ist, die ebenfalls entgegengesetzt zu dem Dissektat (25) geladen ist und im Wesentlichen parallel zur Membran ausgerichtet ist, und dass die zweite Elektrode (55,75) gegenüber der ersten Elektrode (45) eine geringere Ladungsstärke aufweist und dass der Transfer durch eine dritte Elektrode...contraption for non-contact transfer of membrane-supported Laser microdissection obtained dissecting, with a dissectate from a laser cutting out a sample carried by a membrane and a receptacle collecting the cut-out dissectate, wherein transfer of the laser-cut dissectate into the receptacle is supported by a dissecting attacking field, characterized that the cutting process electrostatically charges the excised cut (25) and the Transfer to the receptacle (40,70) into electrostatically assisted is, and that below the receptacle (40,70) has a first electrode (45) mounted opposite to the dissectate (25) is, and that between the recording device (40) and the membrane a second annular trained electrode (55,75) is attached, which is also opposite is loaded to the dissectate (25) and substantially parallel to Membrane is aligned, and that the second electrode (55,75) across from the first electrode (45) has a lower charge strength and that the transfer by a third electrode ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungsfreien Transfer von durch membrangestützte Mikrodissektion gewonnenen Dissektaten.The The invention relates to a device for non-contact transfer of membrane supported Microdissection-derived dissectates.
Die membrangestützte Lasermikrodissektion ist ein erprobtes Verfahren zur Isolierung spezifischer Areale aus komplexen Gemengen oder Geweben unter mikroskopischer Sicht. Die kleinen (einige zehn bis einige 100 Mikrometer großen) und leichten Mikrodissektate müssen dabei in Reaktionsgefäße verbracht werden, um sie der weiteren Behandlung oder Analyse zu unterwerfen. Bei der Mikrodissektion mit hochfokussierten Lichtstrahlen treten aber in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Lichts, des zu dissezierenden Materials und insbesondere der Trägermembran aus Kunststoff elektrostatische, -magnetische und andere Kräfte auf, die den Transfer des Mikrodissektates stören.The membrane supported Laser microdissection is a proven method for isolation specific areas of complex mixtures or tissues under microscopic View. The small ones (a few tens to a few 100 microns in size) and light microdissects need thereby spent in reaction vessels to subject them to further treatment or analysis. When microdissection with highly focused light rays occur but in dependence on the type of light used, the material to be dissected and in particular the support membrane plastic electrostatic, magnetic and other forces on, which disturb the transfer of the microdissectate.
Aus
Derzeit werden drei verschiedene Systeme angeboten:
- 1. Stempeltechnik (Fa. MMI, Glattbrugg, CH): Ein speziell geformter Stempel wird auf die Membran gesetzt und wieder abgehoben. Das Mikrodissektat haftet am Stempel, der zum Beispiel als Deckel eines Reaktionsgefäßes ausgebildet sein kann. Dabei ist die Haftung zwischen Dissektat und Stempelmaterial (zum Beispiel 2-Komponenten-Silikon Elastosil RT 601, Wacker-Chemie) wesentlich. Eine gute Haftung am Stempel erleichtert den zuverlässigen Transfer des Dissektates, behindert aber die nachfolgende Analyse.
- 2. Laser Pressure Catapulting (LPC, Fa. P.A.L.M., Bernried, D): Nach der Mikrodissektion wird der Laserstrahl defokussiert und das Dissektat mit einem defokussierten Laserpuls nach oben in eine Auffangvorrichtung katapultiert.
- 3. Schwerkraft (Fa. Leica Microsystems, Wetzlar, D): Nach der Mikrodissektion fällt das Dissektat nach unten in eine Auffangvorrichtung. Die beiden letzten Verfahren arbeiten berührungsfrei.
- 1. stamping technique (MMI, Glattbrugg, CH): A specially shaped stamp is placed on the membrane and lifted off again. The microdissectate adheres to the stamp, which may be formed, for example, as a lid of a reaction vessel. The adhesion between dissectate and stamp material (for example, 2-component silicone Elastosil RT 601, Wacker-Chemie) is essential. Good adhesion to the stamper facilitates reliable transfer of the dissectate, but hinders subsequent analysis.
- 2. Laser Pressure Catapulting (LPC, PALM, Bernried, Germany): After the microdissection, the laser beam is defocused and the dissectate is catapulted upward with a defocused laser pulse into a collecting device.
- 3. Gravity (Leica Microsystems, Wetzlar, D): After microdissection, the dissectate falls down into a catcher. The last two methods work without contact.
Der
gerichtete und zielgenaue Transfer des Mikrodissektates mittels
eines defokussierten Laserstrahles (laser pressure catapulting,
Fa. P.A.L.M.) oder der Transfer mittels Schwerkraft (Fa. Leica)
sind wegen der geringen Transferkräfte anfällig gegen Störkräfte. Dies
ist unter anderem deshalb ein Problem, weil die Dissektate durch
den Laser elektrostatisch geladen sind und auch die Auffanggefäße aus Kunststoff
(zum Beispiel Polypropylen oder Polyethylen) unterschiedlich geladen
sind. Eine metallische Erdung bietet sich nicht an, weil Metallionen
die üblichen
mikrobiologischen Analyseverfahren (Polymerasekettenreaktion, PCR)
stören
können.
Ein ähnliches
potenzielles Problem erzeugen alle Vorschläge zur Beschichtung der Dissektionsmembran
oder Auffanggefäße (zum
Beispiel
Durch Verschieben der Fokusebene des Mikroskops in die Auffangvorrichtung kann optisch geprüft werden, ob der Transfer des Mikrodissektates geglückt ist (Fa. Leica), doch ist dieses Verfahren zeitaufwändig und ungeeignet für eine high through-put Umgebung.By Moving the focal plane of the microscope in the collecting device can be visually checked whether the transfer of the microdissection has succeeded (Leica), but this method is time consuming and unsuitable for a high through-put environment.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung zum berührungsfreien Transfer von durch membrangestützte Lasermikrodissektion gewonnenen Dissektaten mit einem ein Dissektat aus einer von einer Membran getragenen Probe ausschneidenden Laser und einem das ausgeschnittene Dissektat auffangenden Aufnahmegerät, wobei der Transfer des vom Laser ausgeschnittenen Dissektats in das Aufnahmegerät hinein durch ein am Dissektat angreifendes Feld unterstützt ist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Ausschneideprozess das ausgeschnittene Dissektat elektrostatisch auflädt und der Transfer in das Aufnahmegefäß hinein elektrostatisch unterstützt ist. Ferner zeichnet sie sich dadurch aus, dass unterhalb des Aufnahmegeräts eine erste Elektrode angebracht ist, die entgegengesetzt zu dem Dissektat geladen ist, und dass zwischen dem Aufnahmegerät und der Membran eine zweite ringförmig ausgebildete Elektrode angebracht ist, die ebenfalls entgegengesetzt zu dem Dissektat geladen ist und im Wesentlichen parallel zur Membran ausgerichtet ist, und dass die zweite Elektrode gegenüber der ersten Elektrode eine geringere Ladungsstärke aufweist, und dass der Transfer durch eine dritte Elektrode unterstützt ist, wobei die dritte Elektrode gleichsinnig zu dem Dissektat geladen ist und die dritte Elektrode jenseits der Membran und oberhalb der Probe positionierbar ist. Vorteilhaft an der Vorrichtung ist, dass ein verbesserter, berührungsfreier, sicherer und zielgenauer Transfer von Dissektaten erreicht wird, der die elektrische Ladung der Membran nutzt. Das zu Grunde liegende Verfahren wird im Folgenden "Electro-Static Catapulting" ("ESC") genannt. Grundsätzlich werden die Polymermembranen (zum Beispiel Polyethylenterephthalat, PET, oder Polyethylennaphthalat, PEN) durch den hochfokussierten Laserstrahl, vorzugsweise einen UV- Laserstrahl, abladiert. Dabei entsteht ein Plasma und eine positive Ladung verbleibt an den Dissektaträndern. Durch Anlegen einer Spannung zwischen Objekt und Auffanggefäß gelangt das Dissektat entlang der dadurch entstehenden Kraftlinien in das Auffanggefäß. Durch Form und Anordnung der hierbei verwendeten Elektroden wird ein speziell fokussiertes Kraftfeld geschaffen.at the device of the invention is it is a device for non-contact transfer of membrane supported Laser microdissection obtained dissected with a dissectate from a laser cutting out a sample carried by a membrane and a recording device collecting the cut-out dissectate, wherein the transfer of the laser-cut dissected into the recording device into it a dissecting attacking field is supported. The device is drawing characterized by the fact that the cutting process cut out the Dissecting electrostatically charges and the transfer into the receiving vessel is electrostatically assisted. Further It is characterized by the fact that below the recording device a first electrode is attached, opposite to the dissectate is charged, and that between the recording device and the membrane a second annular trained electrode is attached, which is also opposite is loaded to the dissectate and substantially parallel to the membrane is aligned, and that the second electrode opposite to the first electrode has a lower charge strength, and that the Transfer is supported by a third electrode, the third electrode is charged in the same direction to the dissectate and the third electrode beyond the membrane and above the sample is positionable. Advantageous at the device is that an improved, non-contact, safe and accurate transfer of dissected data is achieved which uses the electrical charge of the membrane. The underlying Procedure is hereafter "electro-static Called "catapulting" ("ESC"). Basically the polymer membranes (for example polyethylene terephthalate, PET, or polyethylene naphthalate, PEN) by the high-focus laser beam, preferably a UV laser beam, ablated. This creates a plasma and a positive charge remains at the dissect margins. By applying a voltage between the object and the collecting vessel the dissecting along the resulting lines of force in the Collecting vessel. By The shape and arrangement of the electrodes used in this case is a special focused force field created.
Im Besonderen weist die Vorrichtung eine flächige oder ringförmige positiv geladene Elektrode in der Nähe der Membran, eine negativ geladene ringförmige Elektrode zwischen Membran und Auffanggefäß und eine stärker negativ geladene Elektrode am Ziel des Dissektattransfers, dem Auffanggefäß, auf.in the In particular, the device has a flat or annular positive Charged electrode nearby the membrane, a negatively charged annular electrode between membrane and collecting vessel and one stronger Negatively charged electrode at the target of the dissecting transfer, the collecting vessel.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die positive Elektrode als Plättchen oder als Ring ausgebildet ist, das in den Strahlengang des Mikroskops geführt werden kann.A advantageous embodiment of the invention is that the positive electrode as a platelet or formed as a ring in the beam path of the microscope guided can be.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Außenseite des Auffanggefäßes mit der negativen Elektrode (zum Beispiel metallisiertes Klebeband) versehen ist und dass die Haltevorrichtung des Auffanggefäßes einen oder mehrere entsprechende elektrische Kontakte hat.A further advantageous embodiment of the invention is that the outside of the collecting vessel with the negative electrode (for example metallized adhesive tape) is provided and that the holding device of the collecting vessel one or has several corresponding electrical contacts.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Elektrode auf der Außenseite des Auffanggefäßes zwei oder mehrstufig gestaltet ist, so dass der Spannungsgradient stufenweise gestaltet ist.A further advantageous embodiment of the invention is that the electrode is on the outside of the collecting vessel two or multi-stage, so that the voltage gradient gradually is designed.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Elektrode am Boden des Auffanggefäßes mehrteilig gestaltet ist und dass jedes Teil getrennt angesteuert werden kann, so dass mehrere Dissektate an unterschiedliche Orte des Auffanggefäßes transferiert werden können.A further advantageous embodiment of the invention is that the electrode is designed in several parts at the bottom of the collecting vessel and that each part can be controlled separately, so that several Dissected transferred to different locations of the collection vessel can be.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Elektroden so angeordnet sind, dass eine gekrümmte oder gewinkelte Feldrichtung resultiert. Dadurch kann die Auffangvorrichtung außerhalb des Strahlengangs des Mikroskops angeordnet werden.A further advantageous embodiment of the invention is that the electrodes are arranged so that a curved or Angled field direction results. This allows the catcher outside the beam path of the microscope are arranged.
Eine weitere, hieraus abgeleitete vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Elektroden so angeordnet sind, dass eine elektrische Linse entsteht, in deren Brennpunkt sich das Auffanggefäß befindet.A further, derived therefrom advantageous embodiment of the invention is that the electrodes are arranged so that a electric lens is formed, in the focal point of the collecting vessel is located.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Elektrode auf dem Auffanggefäß zwei- oder mehrteilig ausgebildet ist und dass die verschiedenen Teile getrennt angesteuert werden können, damit mehrere Dissektate an unterschiedlichen, örtlich voneinander verschiedenen Stellen des Auffanggefäßes zu liegen kommen.A further advantageous embodiment of the invention is that the electrode is formed on the collecting vessel two or more parts is and that the different parts are controlled separately can, so that multiple dissections at different, spatially different locations to lie the collecting vessel come.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Membran aus magnetischem Material besteht oder mit magnetischen Partikeln dotiert oder beschichtet ist und dass durch entsprechend angeordnete Magnete die Linsenwirkung verstärkt oder unterstützt wird.A further advantageous embodiment of the invention is that the membrane is made of magnetic material or with magnetic particles is doped or coated and that by appropriately arranged Magnets enhances the lens effect or supported becomes.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Elektrode auf der Außenseite des Auffanggefäßes umgepolt werden kann, damit das aufgefangene Dissektat zu einem gewählten Zeitpunkt wieder aus der Auffangvorrichtung herauskatapultiert werden kann. Dies kann dann sinnvoll sein, wenn die Auffangvorrichtung nicht das Reaktionsgefäß ist.A further advantageous embodiment of the invention is that the electrode is on the outside the receiving vessel reversed so that the trapped dissected at a chosen time can be catapulted out of the catcher again. This can be useful if the collecting device is not the Reaction vessel is.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Mikrodissektion unter einer Schutzgasatmosphäre oder einer angereicherten Atmosphäre stattfindet, damit die an den Rändern entstehende Ladung gezielt erzeugt wird.A further advantageous embodiment of the invention is that the microdissection under a protective gas atmosphere or an enriched atmosphere takes place, so that at the edges generated charge is generated selectively.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass dotierte Membranen verwendet werden, damit die entstehenden Ladungen gezielt modifiziert werden.A further advantageous embodiment of the invention is that doped membranes are used so that the resulting Cargoes to be modified specifically.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die aufgebrachten Membranen beprägt sind, damit Stellen unterschiedlicher Ladungsdichte entstehen.A further advantageous embodiment of the invention is that the applied membranes are embossed so that places different Charge density arise.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die angelegte Spannung über der Zeit verändert wird. Dadurch kann zum Beispiel kurzzeitig eine hohe Spannung zur Ablösung der Dissektates eingesetzt werden und danach eine niedrigere, um eine Bewegung der nicht dissezierten Membran zu vermeiden.A further advantageous embodiment of the invention is that the applied voltage over changed over time becomes. As a result, for example, a high voltage for a short time Replacement of the Dissektates are used and then a lower one Avoid movement of the non-dissected membrane.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass durch eine Strommessung die Größe der Ladung des Dissektates gemessen wird, woraus die Größe des Dissektates abgeschätzt werden kann.A further advantageous embodiment of the invention is that by a current measurement the size of the charge of the dissectate is measured, from which the size of the dissectate estimated can be.
Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further Embodiments of the device will become apparent from the dependent claims.
Literaturliterature
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DE 101 35 091 A1DE 101 35 091 A1 -
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EP 0 926 480 A2EP 0 926 480 A2
In
An
die oberhalb angebrachte Elektrode
In
In
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