DE10329996A1 - Composite culture vessel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kultursystem, welches eine kontrollierte Dualkultur unterschiedlicher biologischer Organismen erlaubt, insbesondere eine Dualkultur von Pflanzen, Zellkulturen und/oder Mikroorganismen. Es handelt sich dabei um ein Verbund-Kulturgefäß, welches aus zwei sich gegenüberliegenden Kulturkammern besteht. Diese sind durch eine Trennwand voneinander getrennt, in der Ausnehmungen vorhanden sind. Die beiden Kulturkammern weisen nach einer Befüllung mit einem festen Nährmedium zwei sich gegenüberliegende Oberflächen auf, welche mit unterschiedlichen Organismen separat beimpft beziehungsweise bestückt werden können. Durch die Ausnehmungen in der Trennwand kann zwischen den in beiden Kulturkammern wachsenden Organismen der Austausch chemischer Substanzen stattfinden, ohne jedoch, dass es zwischen den Organismen zu einem physischen Kontakt kommt.The invention relates to a culture system which allows a controlled dual culture of different biological organisms, in particular a dual culture of plants, cell cultures and / or microorganisms. It is a composite culture vessel, which consists of two opposing culture chambers. These are separated by a partition, are present in the recesses. After being filled with a solid nutrient medium, the two culture chambers have two opposing surfaces which can be inoculated or loaded separately with different organisms. The recesses in the dividing wall enable the exchange of chemical substances to take place between the organisms growing in both culture chambers, but without physical contact between the organisms.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kultursystem, welches eine kontrollierte Dualkultur unterschiedlicher biologischer Organismen erlaubt, insbesondere eine Dualkultur von Pflanzen, Zellkulturen und/oder Mikroorganismen.The The invention relates to a culture system which controls one Dual culture of different biological organisms allowed, in particular a dual culture of plants, cell cultures and / or microorganisms.
Eine Dualkultur wird in der Biologie und Medizin häufig und für viele Fragestellungen benötigt. So werden beispielsweise Dualkulturen für die Untersuchung der Wirkung von diversen Wachstumsfaktoren, Hormonen, Signal-, Hemm- oder sonstigen Substanzen, die von einer Zelllinie ausgeschieden werden und auf eine andere Zelllinie einwirken, eingesetzt. Die Anwendungsgebiete und die beteiligten Organismen oder Zelllinien können folgende sein, um nur einige Beispiele zu nennen: Untersuchung der Angiogenese (Endothelzellen und Fibroblasten), des Neuronenwachstums (Zellen des neuronalen und nicht-neuronalen Gewebes), des Pflanzenwachstums (Pflanzen und Pilze oder Mikroorganismen), Suche nach neuen antibiotischen oder antifungischen Substanzen (Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze). Bei allen diesen Fragestellungen wird ein chemischer Austausch zwischen den unterschiedlichen Organismen erwünscht, ein physischer Kontakt zwischen den Organismen oder eine Durchmischung soll jedoch vermieden werden.A Dual culture is needed in biology and medicine frequently and for many questions. So For example, dual cultures are used to study the effect of various growth factors, hormones, signaling, inhibitory or other Substances that are excreted from a cell line and on another cell line act. The application areas and the organisms or cell lines involved may be as follows to name some examples: investigation of angiogenesis (endothelial cells and Fibroblasts), neuronal growth (neuronal and neuronal cells) non-neuronal tissue), plant growth (plants and fungi or microorganisms), looking for new antibiotic or antifungal Substances (microorganisms such as bacteria and fungi). At all These questions will be a chemical exchange between the desired to different organisms, a physical contact between the organisms or a thorough mixing should be avoided, however.
Aus dem Stand der Technik ist eine Aufzucht der Dualkulturen unterschiedlicher Organismen in einem selben Kulturgefäß, wie beispielsweise einer herkömmlichen Petrischale, bekannt. In diesen Vorrichtungen sind die Organismen nicht physisch voneinander getrennt, so dass es immer wieder zu Durchmischungen kommen kann. Für viele Fragestellungen vor allem in der biochemischen, molekularbiologischen oder chemischen Analyse sind solche Vorrichtungen daher ungeeignet.Out In the prior art, rearing of the dual cultures is different Organisms in a same culture vessel, such as a usual Petri dish, known. In these devices are the organisms not physically separated, so it keeps coming back Mixes can come. For many questions especially in the biochemical, molecular biological or chemical analysis, such devices are therefore unsuitable.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kultursystem bereitzustellen, welches eine Aufzucht unterschiedlicher Organismen erlaubt, zwischen denen ein Austausch chemischer Substanzen stattfindet, das jedoch gleichzeitig einen physischen Kontakt und somit eine Durchmischung dieser Organismen unterbindet.A The object of the present invention is a culture system to provide a rearing of different organisms between which an exchange of chemical substances takes place, but at the same time a physical contact and thus a Intermixing of these organisms prevents.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung in erster Linie eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Seine Weiterbildungen, Verfahren zu seiner Anwendung sowie Anwendungsmöglichkeiten sind Gegenstand der übrigen abhängigen Ansprüche 2 bis 20, deren Wortlaut ebenso wie der Wortlaut der Zusammenfassung durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.to solution this task strikes the invention primarily a device with the in claim 1 mentioned features. His trainings, procedures to his Application as well as application possibilities are the subject of the rest dependent claims 2 to 20, the wording of which as well as the wording of the summary by Reference is made to the content of the description.
Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Verbund-Kulturgefäß gelöst, welches aus zwei sich gegenüberliegenden Kulturkammern besteht, die nach einer Befüllung mit einem festen Nährmedium zwei sich gegenüberliegende Oberflächen aufweisen, welche mit unterschiedlichen Organismen separat beimpft beziehungsweise bestückt werden können.The The above object is achieved by a composite culture vessel, which from two opposite ones Culture chambers consists after filling with a solid nutrient medium two opposite ones surfaces which inoculates separately with different organisms or equipped can be.
In
einer besonders bevorzugten Ausführung
weist das Verbund-Kulturgefäß die Form
einer hohen Petrischale auf, bei der der Boden fehlt, und die durch
eine Trennwand in zwei sich gegenüberliegende Kompartimente,
oder Kulturkammern, geteilt ist. Diese Trennwand weist Ausnehmungen
beziehungsweise Aussparungen auf, beispielsweise in Form von gleichmäßig verteilten
runden oder anders geformten Löchern
(
Durch
die Ausnehmungen kann zwischen den, in beiden Kulturkammern, auf
sich gegenüberliegenden
Medienoberflächen,
wachsenden Organismen der Austausch chemischer Substanzen stattfinden.
Eine räumliche
Trennung der beiden Organismen entsteht dabei vorwiegend aus dem
Nährmedium
an sich. Auswirkungen eines Organismus auf den anderen können auf
eine Diffusion löslicher
Substanzen durch das Nährmedium
zurückzuführen sein.
Die Anzahl, die Größe und die
Verteilung der Ausnehmungen bestimmt dabei die Diffusionsgeschwindigkeit.
Eine Variation dieser Parameter kann erfindungsgemäß für unterschiedliche Fragestellungen
vorteilhaft ausgenutzt werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform
kann an der Grenze zwischen den beiden Kulturkammern ein flacher
Trennring angebracht sein, der mit seinem Außenrand an der inneren Seitenwand
des Verbund-Kulturgefäßes befestigt
und mit dem Innenrand ins Innere ragt (
Die
Befüllung
der beiden Kulturkammern des Verbund-Kulturgefäßes in dieser Ausführungsform
mit einem fest werdenden Nährmedium
erfolgt nacheinander. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform befindet
sich an der Grenze zwischen den beiden Kulturkammern ein durchgehender
herausnehmbarer Einsatz oder eine durchgehende abziehbare Folie,
welche der Trennwand anliegt und sie abdichtet (
In
einer alternativen Ausführungsform
ist an der Seitenwand einer der Kulturkammern zusätzlich ein aufsetzbarer
bzw. abnehmbarer Ring angebracht (
In
einer weiteren Ausführungsform
befindet sich in der unteren Kulturkammer auf etwa halber Höhe ein durchgehender
herausnehmbarer Einsatz oder eine durchgehende abziehbare Folie,
welche das Kulturgefäß abdichtet
und gleichzeitig einen Abstand zum unteren Rand gewährleistet.
Auf diese Weise können
ebenfalls beide Kulturkammer in einem Arbeitsschritt befüllt werden.
Die Mediumoberfläche
der unteren Kulturkammer wird nach dem Erstarren des Mediums durch
Abziehen der Folie, beziehungsweise durch Herausnehmen des Einsatzes
zugänglich
(
Zum
Aufziehen einer Dualkultur, bei der mindestens einer der Organismen
eine Pflanze ist, kann es vorteilhaft sein, wenn am Außenrand
der Seitenwand mindestens einer der sich gegenüberliegenden Kulturkammern
und/oder der Deckschale eine Ausnehmung vorhanden ist (
Das Verbund-Kulturgefäß besteht vorteilhaft aus Kunststoff. Besonders bevorzugt wird als Material Polystyrol verwendet, das bei der Herstellung herkömmlicher Petrischalen Anwendung findet. Auch andere Materialien sind prinzipiell denkbar (Polypropylen, Glas, etc.).The Composite culture vessel consists advantageous from plastic. Particularly preferred as the material is polystyrene used in the manufacture of conventional Petri dishes application place. Other materials are also conceivable in principle (polypropylene, Glass, etc.).
Das erfindungsgemäße Verbund-Kulturgefäß weist in der bevorzugten Ausführung die äußere runde Form und den Durchmesser einer herkömmlichen Petrischale auf. Es kann jedoch abhängig von einer konkreten Fragestellung auch eine andere, beispielsweise eine rechteckige Form haben. Wie die herkömmlichen Petrischalen, kann das erfindungsgemäße Verbund-Kulturgefäß vorteilhaft als eine sterilisierte Einwegeinheit ausgebildet sein. Auch ein sterilisiertes, mit einem festen Nährmedium befülltes Verbund-Kulturgefäß kann erfindungsgemäß als eine „ready-to-use" Einwegeinheit hergestellt werden.The has composite culture vessel according to the invention in the preferred embodiment the outer round shape and the diameter of a conventional one Petri dish on. It may, however, depend on a specific question also have another, for example, a rectangular shape. As the conventional ones Petri dishes, the composite culture vessel according to the invention can be advantageous as a sterilized Be formed one-way unit. Also a sterilized, with a solid nutrient medium -filled Composite culture vessel according to the invention can be prepared as a "ready-to-use" disposable unit become.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Kultur von unterschiedlichen Organismen im erfindungsgemäßen Verbund-Kulturgefäß, wobei diese Organismen im chemischen jedoch nicht im physischen Kontakt zueinander stehen und ihr Wachstum in den beiden sich gegenüberliegenden Kulturkammern des Verbund-Kulturgefäßes stattfindet. Besonders bevorzugt kann mit diesem Verfahren eine Dualkultur gezüchtet werden, bei der die zu züchtenden Organismen Mikroorganismen, wie Bakterien, Pilze oder Protozoen, Zellkulturen oder Pflanzen sind.object The present invention also provides a method for the culture of different organisms in the composite culture vessel according to the invention, wherein these organisms in the chemical but not in physical contact stand each other and their growth in the two opposite Culture chambers of the composite culture vessel takes place. Particularly preferably, a dual culture can be cultivated with this method, at the time of breeding Organisms microorganisms, such as bacteria, fungi or protozoa, Cell cultures or plants are.
Ferner ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbund-Kulturgefäßes sowie des Verfahrens für mikrobiologische, zellbiologische oder pflanzenbiologische Untersuchungen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Further is the use of the composite culture vessel according to the invention as well the procedure for microbiological, cell biological or plant-biological investigations Subject of the present invention.
Im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen weist das erfindungsgemäße Kultursystem den entscheidenden Vorteil auf, dass beim Wachstum in unterschiedlichen Kulturkammern des erfindungsgemäßen Verbund-Kulturgefäßes die Organismen zu keiner Zeit in einem physischen Kontakt zueinander stehen. Es kommt auch bei längerer Kulturdauer nicht zur Durchmischung der beiden Organismen, wie dies bei herkömmlichen Vorrichtungen häufig der Fall ist. Das erfindungsgemäße Kultursystem ist somit bestens für eine Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Organismen geeignet, die auf einem Austausch löslicher Substanzen basieren. Besonders bevorzugt kann das erfindungsgemäße Kultursystem in der Agrarindustrie, Forstwirtschaft, medizinischen Labordiagnostik, der Arznei- oder Pflanzenschutzmittel-Entwicklung, der Qualitätskontrolle oder der Forschung und Entwicklung verwendet werden.in the Compared to conventional Devices, the culture system of the invention has the crucial Take advantage of that when growing in different culture chambers the composite culture vessel according to the invention the Organisms at no time in physical contact with each other stand. It also comes with longer ones Culture time not to mix the two organisms, like this at conventional Devices often the case is. The culture system according to the invention is thus perfect for an investigation of interactions between organisms suitable the more soluble in an exchange Based substances. The culture system according to the invention can be particularly preferred in the agricultural industry, forestry, medical laboratory diagnostics, the development of drugs or pesticides, quality control or research and development.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:Further Advantages, features and applications of the invention will be below with reference to the embodiments described with reference to the drawings. In the drawings show:
Ausführungsbeispieleembodiments
1. Dualkultur von Bakterien und Pflanzen:1. Dual culture of bacteria and plants:
Bakterieller Einfluss auf die Bildung von FeinwurzelnBacterial influence on the formation of fine roots
In
einem erfindungsgemäßen Verbund-Kulturgefäß mit einer
Ausnehmung bzw. einem Schlitz nach
Auf
die obere Agaroberfläche
des Verbundgefäßes wurde,
vor dem Einsetzen der Pflanzen, ausgekochte und sterilisierte Cellophanfolie
aufgelegt um ein Einwachsen der Wurzeln in das Festmedium zu verhindern.
Fichtenkeimlinge aus einer Vorkultur wurden sodann in die Petrischalen überführt. Die
Wurzeln der Pflanzen lagen der Cellophanfolie auf, der Spross der
Pflanzen ragte durch den Schlitz aus der Petrischale heraus (
Die
gegenüberliegende
Agaroberfläche
der Kultursysteme wurde mit durchschnittlich 5×105 koloniebildenden
Einheiten eines zu untersuchenden Bakterienstammes aus der Gattung
Streptomyces beimpft. Im Wesentlichen waren die Pflanzen und die
Bakterien durch die etwa 1,5 cm dicke Schicht des gemeinsamen Nährmediums
voneinander getrennt.
Die Kulturkammer mit dem Bakterium wurde ebenfalls mit Parafilm verschlossen und die Kultursysteme senkrecht in PVC-Ständern in Kunststoffgewächshäusern aufgestellt. Die Gewächshäuser wurden in einer Klimakammer bei 20°C für 16 h pro Tag mit 120 μE m–2 s–1 belichtet. Zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit wurden in den Boden der Gewächshäuser in regelmäßigen Abständen ca. 250 ml destilliertes Wasser gegeben.The culture chamber containing the bacterium was also sealed with parafilm and the culture systems placed vertically in PVC stands in plastic greenhouses. The greenhouses were exposed in a climate chamber at 20 ° C for 16 h per day with 120 μE m -2 s -1 . To increase the humidity in the soil of the greenhouses about 250 ml of distilled water were added at regular intervals.
Tabelle 1 Table 1
Jeweils 12 parallele Experimente wurden mit dem Bakterienisolat beschickt und 12 weitere ohne dieses als Kontrolle genutzt. Die Kulturkammern wurden wöchentlich auf Kontamination hin überprüft. In den 3 Monaten Untersuchungszeit konnten keine Kontaminationen und Durchmischungen der beiden Kulturen festgestellt werden. Nach 3 Monaten Kultur der Fichten in den Verbundgefäßen wurden die Pflanzen geerntet und unter dem Binokular die Gesamtanzahl der gebildeten Feinwurzeln je Pflanzenkeimling bestimmt. Wie in Tabelle 1 dargestellt, hatte das Bakterienisolat einen signifikanten Einfluss auf die Bildung von Feinwurzeln.Each 12 parallel experiments were loaded with the bacterial isolate and 12 more used without this as a control. The culture chambers were weekly checked for contamination. In the 3 months examination time could be no contamination and mixing of the two cultures. After 3 months of culture Spruces were in the composite vessels the plants are harvested and under the binocular the total number of formed fine roots per plant seedling. As in table 1, the bacterial isolate had a significant influence on the formation of fine roots.
Da die beiden Organismen während der gesamten Kulturdauer physisch voneinander getrennt waren, kann dieser Einfluss auf Substanzen zurückgeführt werden, die von dem Bakterienisolat an das Nährmedium abgegeben worden waren, durch Diffusion in das Pflanzenkompartiment gelangten und dort den beobachteten Effekt bewirkten.There the two organisms during physically separated from one another throughout the entire culture period this influence is attributed to substances that are derived from the bacterial isolate delivered to the nutrient medium were transferred by diffusion into the plant compartment and there caused the observed effect.
Claims (20)
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