DE19828837A1 - Verfahren und Vorrichtung mit Minihohlzylindern als Festphase für enzymatische, immunologische und molekularbiologische Analyseverfahren - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung mit Minihohlzylindern als Festphase für enzymatische, immunologische und molekularbiologische AnalyseverfahrenInfo
- Publication number
- DE19828837A1 DE19828837A1 DE1998128837 DE19828837A DE19828837A1 DE 19828837 A1 DE19828837 A1 DE 19828837A1 DE 1998128837 DE1998128837 DE 1998128837 DE 19828837 A DE19828837 A DE 19828837A DE 19828837 A1 DE19828837 A1 DE 19828837A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hollow body
- cylinder
- mini
- height
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54306—Solid-phase reaction mechanisms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/0098—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor involving analyte bound to insoluble magnetic carrier, e.g. using magnetic separation
Description
Die Erfindung hat das Ziel, mit Minihohlzylindern als Festphase enzymatische,
immunologische und molekularbiologische Analyseverfahren durchzuführen. Als
Minizylinder werden Körper bezeichnet die eine durchgängige Ausnehmung
besitzen und deren Seitenfläche nicht vernachlässigt werden kann, wie z. B. ein
Minihohlzylinder oder kurz Minizylinder (MZ). Ein Ring ist dem Minizylinder gleich
zusetzten, da der einzige Unterschied zum Zylinder darin besteht, daß ein Zylinder
eine gerade Seitenfläche besitzt und der Ring eine runde Seitenfläche. Die
Erfindung betreffenden Minizylinder ermöglichen es, alle bekannten
Detektionsverfahren und Markierungsverfahren der oben genannten
Analyseverfahren zu verwenden. Enzymatische, immunologische und
molekularbiologische Analyseverfahren können zusammenfassend als ELISA
(Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) bezeichnet werden.
ELISA ist ein weitverbreitetes Labortestverfahren bei dem bioorganische Moleküle
nachgewiesen und quantitativ bestimmt werden können. Diese bioorganische
Moleküle können Antigene, Antikörper, Hormone, Hormonrezeptoren, biochemische
Botenstoffe, Medikamente, Drogen und andere Analyten in den Körperflüssigkeiten
von Mensch und Tier sein. Die ELISA Verfahren haben sich auch als nützlich für den
Nachweis und die Bestimmung von verschiedenen unverträglichen
Umweltsubstanzen wie Pestizide, Insektizide im Wasser, Boden und in
Lebensmitteln bewährt. Gerade in der Lebensmittelüberwachung werden ELISA
Techniken eingesetzt um verbotene Additive wie Masthormone, organische
Giftstoffe, Mykotoxine nachzuweisen und quantitativ zu bestimmen.
ELISA Testverfahren werden prinzipiell nach den in Fig. 1 dargestellten Schritten
[Fig. 1, Schritte 1-1 bis 3-2] durchgeführt. Dabei wird eine sogenannte Festphase (F)
[Fig. 1, 1] verwendet. Der Begriff Festphase bezieht sich auf eine stabile während der
Reaktion innerte Substanz, wie zum Beispiel Kunststoffe (Polysterole, Nylon,
Polyacryl etc.), Papier, Glas oder Keramik. Diese Festphase muß chemisch oder
physikalisch aktivierbar sein.
Es sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt, mit denen eine Aktivierung oder
chemische Modifizierung dieser Festphasen möglich ist. Diese Aktivierungen oder
chemische bzw. physikalische Modifizierungen haben das Ziel, daß Substanzen an
diesen Oberflächen gebunden (meist kovalent) werden können. Nach der
Aktivierung trägt die aktivierte Festphase (aF) [Fig. 1, 2] trägt auf ihrer Oberfläche
Bindungsstellen (BS) [Fig. 1, 3] die fähig sind, bioorganische Moleküle wie
Antigenmoleküle (AG) [Fig. 1, 4], meist kovalent, zu binden. Ebenso können
Antikörper (AB), Hormone, Hormonrezeptoren, biochemische Botenstoffe,
Medikamente, Drogen etc. können ebenfalls gebunden werden.
Durch die Bindung wird eine räumliche Fixierung erreicht, mit der man in der Lage
ist verschiedenen Schritte wie Waschungen, Inkubationen, Messungen, etc.
durchzuführen, ohne das es zu einer Vermengung der gebundenen Substanz
(Bioorganische Moleküle wie Antigene) mit der Reaktionslösung kommt. Somit ist
man in der Lage die an der Festphase gebundene Substanz mit Flüssigkeitsproben
wie Serumproben zu inkubieren. Dort findet eine meist bekannte und gewünschte
Reaktion zwischen der oder den gebundenen und den sich in Lösung befindlichen
Substanzen statt. Auf diese Weise können z. B. im Serum vorhandene spezifische
primäre Antikörper (pAB) aus einem Gemisch pAB [Fig. 1, 6] gebunden werden
[Fig. 1, Schritt 2-2].
Nach dieser ersten Inkubation [Fig. 1, Schritt 2-1 bis 2-2] findet mindestens eine
zweite Inkubation [Fig. 1, Schritt 3-1 bis 3-2] statt. Diese zweite Inkubation wird in der
Regel mit einer Detektor haltigen Lösung durchgeführt. Nach jeder Inkubation wird
ein Waschvorgang unternommen, um überflüssige Moleküle zu beseitigen. Als
Detektor können z. B. markierte sekundäre Antikörper (sAB) [Fig. 1, 7] dienen. Diese
können unter anderem mit Enzymen (E) oder einem Farbstoff (F) gekoppelt sein
[Fig. 1, 8]. Die Enzyme erzeugen ein meßbares Signal [Fig. 1, 9]. Allgemein dienen
die Detektormoleküle dazu ein meßbares Signal zu erzeugen. Dabei ist die Menge
der erzeugten Signale proportional der Konzentration der pAB. Auf diese Weise läßt
sich die Konzentration der pAB bestimmen. Die erzeugten Signale müssen auf den
verwendeten Detektor abgestimmt sein, so können Farbmoleküle oder Strahlungen
wie UV, IR, radioaktive-, fluorescence-, oder chemolumenescence Strahlungen
verwendet werden.
Als Festphasenformen gibt es eine Vielzahl von Ausführungen, so werden z. B.
Röhrchen (verschiedener Größen), Mircotiterplatten (MTP), Kugeln oder Scheiben
verwendet. In der Praxis haben sich insbesondere die Mircotiterplatten (MTP)
durchgesetzt, für die es eine große Anzahl von Geräten aller Art gibt. In praktisch
jedem Labor ist eine vollständige Ausrüstung zur Durchführung von Tests in MTP
vorhanden.
Nach dem heutigen Stand der Technik werden ELISA Techniken auf verschiedenen
Festphasen durchgeführt. Die Form der Festphasen variiert stark, so werden z. B.
Scheiben, Streifen, Quadrate, etc. verwendet. Diese Festphasen werden dazu
genutzt Analyten oder Nachweissubstanzen zu binden. Die Art der Bindung ist je
nach Einsatzgebiet verschieden, so werden z. B. kovalenten Bindungen oder
elektrostatische Bindungen ausgenutzt.
In der Praxis haben sich neben Röhrchen insbesondere die Mircotiterplatten (MTP)
durchgesetzt, für die es eine große Anzahl von Geräten aller Art gibt.
Mircotiterplatten bestehen aus kleine miteinander verbundenen Bechern auch
Kavitäten (Englisch auch Well) genannt. Ein Standardmaß einer MTP sind 8 mal 12
Kavitäten, mit einem Gesamtvolumen von 300 µl pro Kavität. Die Fläche aus 8 mal
12 Kavitäten wird MTP genannt. Die Kavitäten werden sowohl als reines
Reaktionsgefäß, als auch als Festphase (innere Oberfläche) für ELISA Techniken
verwendet.
Die geometrische Form der MTP Kavitäten hat sich als sehr nützlich für die
Durchführung von ELISA's erwiesen. Der Hauptvorteil der Brunnen liegt darin, daß
ein Teil der inneren Oberfläche auch als Festphase genutzt werden kann und der
gesamte Brunnen als Reaktionsgefäß. Es sind eine Vielzahl von Geräten entwickelt
worden, um speziell mit MTP zu arbeiten. Für MTP gibt es Waschgeräte,
Schüttelgeräte, Meßgeräte mit diversen Detektoren oder Inkubatoren.
Die Möglichkeit der Nutzung der inneren Oberfläche der Kavitäten einer MTP als
Festphase ist jedoch gleichzeitig ein wesentlicher Nachteil der MTP wie auch bei
den Röhrchen. Es ist notwendig jeden einzelnen Becher der MTP oder jedes
Röhrchen zu beschichten. Es ist sehr aufwendig eine identische Belegung mit
Molekülen zu erreichen. Diese ist aber notwendig, um die Varianzen innerhalb der
Tests gering zuhalten. Schon ein Unterschied von 1% in der Belegungsdichte oder
Oberfläche wirkt sich signifikant in der Varianz bei den Testergebnissen aus. Dies ist
für eine qualitativ hochwertigen Test nicht akzeptabel. Zur identischen Behandlung
der Kavitäten wurde eine Reihe sehr aufwendiger und teuerer Geräte entwickelt.
Aus diesem Grund wurden Festphasen beschrieben die in die MTP hineingegeben
werden, wie Körper in Form von Kugeln, Partikel, Scheiben oder Quadrate. Diese
lassen sich mit einfachen Methoden identisch mit Molekülen belegen, indem die
gesamten Körper (mehrere tausend sind möglich) in die Beschichtungslösung geben
werden. Ein Nachteil dieser Körper ist es, daß nach dem transferieren des Körpers
in die MTP-Kavitäten ein Detektionsstrahl (IR, UV, etc.) immer durch das Material
des Festphasenkörpers beeinflußt wird, so daß eine Messung mit dem Körper in der
Lösung in der MTP nicht möglich ist.
Es ein Verfahren bekannt, das diesen Nachteil umgeht. Bei diesem Verfahren hat
die Festphase die Form einer Scheibe (meist Papierscheiben). Diese Scheiben sind
mittig mit einem Loch versehen, im nachfolgenden Lochscheiben genannt
(Patentnummer P 41 23 324.7). Laut der Patentschrift soll es durch die mittige
Öffnung ermöglicht werden, durch die Scheibe hindurch, Licht mit nur geringen
Verlusten zu senden. Bei diesen Lochscheiben muß Verfahrens bedingt, ein
Kompromiß zwischen maximaler Oberfläche, maximaler Öffnungsweite und noch
vertretbarer Stabilität eingegangen werden. Dies führt automatisch dazu, daß die
Öffnungsweite geringer eingestellt werden muß, als es wünschenswert ist.
Die Nachteile der beschriebenen Verfahren liegen auf der Hand. Bei Festphasen
ohne Lochung, ob als Fläche oder Körper, ist man nur in der Lage Licht oder
Strahlung ohne Verlust an Energie an den Körpern vorbei zu leiten. Wird die
Strahlung oder das Licht dennoch durch die Festphase geleitet, hat dies immer
Veränderungen der Eigenschaften der Strahlung oder des Lichtes zur Folge.
Werden flache Festphasen wie Scheiben mit Lochung verwendet, so kann Licht mit
nur geringen Verlusten durch die Lochung gesandt werden [Fig. 2, A/B 6]. Nachteil
dieser Methode ist es das die Lochung nur einen beschränkten Teil der Fläche
einnehmen darf. Der andere Teil der Fläche wird dazu benötigt, den jeweiligen
gewünschten Stoff zu binden. Deshalb wird trotz der Lochung ein großer Teil der
Strahlung absorbiert oder was schwieriger zu Handhaben ist verändert (z. B. durch
Streuung [Fig. 2, 5], Änderung der Wellenlänge oder der Polarisation etc. [Fig. 2, A/B
7] [Fig. 2, A].
Ferner ist nicht gewährleistet, daß die gelochte Scheibe, gleich welchen Materials,
sich mittig im Strahlengang befindet, um ein Maximum an Strahlungsenergie
unverändert hindurch zulassen. Dies führt dazu, daß ein gewisses Maß an
Meßwertschwankungen in Kauf genommen wird. Die Addieren sich mit den weiteren
Meßwertschwankungen eines Analyseverfahrens. Die Beschriebenen Nachteile
haben dazu geführt, daß die Lochscheiben sich in der Praxis nicht durchsetzen
konnten. Seit Einführung der Papierlochscheibe vor ca. fünf Jahren gibt es nur eine
beschränkte Anwendung bei semiquantitativen Allergiediagnostik und es wird
voraussichtlich sich keine neue Anwendung ergeben.
Alle die zuvor beschriebenen Festphasenkörper können nicht mit vertretbaren
Aufwand zur Verwendung in vollautomatisierbaren Verfahren eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Einsatz von Minizylindern bietet mehrere Vorteile. Ein
Minizylinder ermöglicht es, daß Strahlung oder Licht verschiedener Wellenlänge
oder Polarisation durch den Minizylinder geleitet werden kann, ohne daß das
Randmaterial die Eigenschaften beeinflußt [Fig. 2, B]. Ein Minihohlzylinder oder
Minizylinder (MZ) besitzt eine große Öffnungsweite und muß somit nicht so exakt
mittig in den Strahlungsgang gebracht werden wie z. B. eine Lochscheibe [Fig. 2, A].
Erfindungsgemäße Minizylinder gleich welcher Querschnittsform (rund, quadratisch
oder vieleckig) und Querschnittsweite benötigen keine besonderen und aufwendigen
Herstellungsverfahren. Es können ferner alle heute bekannten und auch zukünftige
Trägermaterialien zum Aufbau von Minizylindern herangezogen werden.
Hohlzylinder können aufgrund ihrer einfachen Bauweise in vielen bestehenden
Reaktionsgefäßen insbesondere MTP Kavitäten verwendet werden. Somit können
alle vorhandenen Analysegeräte und Verfahren eingesetzt werden. Dafür sind keine
Änderungen der Analysemethode oder der Analysegerätschaft notwendig.
Werden die Minizylinder aus magnetischem Material, wie Metall Minizylinder,
Kunststoffe (z. B. Polyacrylamid, Nylon, Polyacryl etc.) mit eingebetteten
Eisenpartikeln oder induktiven Material wie elektrisch leitender Kunststoffen oder
Aluminium gefertigt, so können einfache und weitläufig bekannte elektromagnetische
Transportverfahren verwendet werden. Diese Eigenschaft ermöglicht eine
vollständige Automation von Analysemethoden, was mit den derzeit bestehenden
Verfahren nicht möglich ist. In der allgemein zugänglichen Literatur sind keine aus
derartigen Materialien gefertigten Minizylinder beschrieben, die bei enzymatische,
immunologische und molekularbiologische Analyseverfahren Verwendung finden
und zur Automation eingesetzt werden.
Oberflächen modifizierte Metallminizylinder besitzen durch ihre Dichte zwei weitere
Vorteile. Zum einen bedingt durch ihre große spezifische Dichte sinken sie in
wäßrigen Medien auf den Boden des Analysegefäßes und können sie ausreichend
benetzt werden. Zum zweiten lassen sich metallische Minizylinder durch
elektromagnetische Kräfte bewegen, z. B. in Drehung versetzen. Durch Drehung der
Minizylinder um die eigene Achse ist man in der Lage eine vollständige
Durchmischung berührungsfrei zu erzielen. Das hat zur Folge, daß unerwünschte
Kontaminationen während des Analysevorganges aus geschlossen werden können.
Metall läßt sich über elektromagnetische Induktion erwärmen. Diese Eigenschaft
kann bei Analyseverfahren dazu ausgenutzt werden konstante Temperaturen zu
erzeugen.
Minizylinder können während eines Essays mit einfachen Mitteln gespült werden
oder es können auch andere Operationen durchgeführt werden. Damit ist man in der
Lage einen Essay auf Basis von Minizylindern schneller und kostengünstiger durch
zuführen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Nachteile der
bestehenden Festphasenformen auszuschließen oder zu minimieren. Die bei der
Erfindung verwendeten Minizylinder, schließen die Nachteile der beschriebenen
Verfahren aus oder verringern sie nachhaltig. Strahlung bzw. Licht kann durch den
Minizylinder ohne Verlust oder anderer nachteiliger Effekte geführt werden [Fig. 2].
Ein Ring ist dem Minizylinder gleich zusetzten, da der einzige Unterschied zum
Zylinder darin besteht, daß ein Zylinder eine gerade Seitenfläche besitzt und der
Ring eine runde Seitenfläche. Dadurch kann ein Minizylinder aus farbigen oder Licht
undurchlässigem Material gefertigt werden. Hiermit werden nachteilige Effekte wie
inneres Streulicht oder äußeres Licht stark vermindert oder verhindert [Fig. 2, 3, 4, 5].
Wird andererseits für den Minizylinder klares Material verwendet und die
Einstrahlung des Meßlichts/Strahlung seitlich vorgenommen, so wird eine definierte
Schichtdicke erhalten [Fig. 2, 3]. Auch dann wenn, sich Flüssigkeiten oder Gase in
dem Minizylinder befinden.
Weiterhin haben Festphasen in Form von Minizylindern gegenüber MTP Kavitäten,
Scheiben oder anderen flachen Festphasen, eine wesentlich vergrößerte
Oberfläche. Dadurch kann mehr Analyt gebunden werden, was einen Essay in
seiner Leistungsfähigkeit deutlich verbessert. Bei einem rechnerischen Vergleich
einer Lochscheibe mit einem Hohlrundzylinder (Bemaßung auf Standardgrößen für
Mircotiterplatten bezogen), ergibt sich eine mindestens 2,4fach größere Oberfläche.
[Fig. 3]. Dieses Verhältnis wird noch zu Gunsten des Minizylinders verschoben, wenn
die Öffnung der Lochscheibe vergrößert wird. Bei einer MTP kann zur Beschichtung
nur die Bodenfläche herangezogen werden. Anderenfalls ergeben sich große
Schwankungen in den Testergebnissen, da identische Oberflächenbeschichtungen
nicht zu erreichen sind. Wird die zur Beschichtung nutzbare Oberfläche von MTP mit
der Oberfläche von Minizylindern verglichen so ergibt sich ein Verhältnis von 3,07fachen
Oberfläche.
Mathematisch muß die Scheibe als Zylinder betrachtet werden. Physikalisch
betrachtet kann die Höhe jedoch vernachlässigt werden, da sie nur einen sehr
kleinen Teil zu Gesamtoberfläche beiträgt.
Erfindungsgemäße Minizylinder lassen einen kontinuierlichen Strahlengang zu,
damit sind kinetische Messungen, einer auf der Oberfläche stattfindenden Reaktion
möglich und einfach durchzuführen [Fig. 4].
Ein Minizylinder kann in den derzeit verwendeten Reaktionsgefäßen wie
Microtiterplatten (MTP), Probenröhrchen oder ähnliches eingesetzt werden, ohne
daß Änderungen des apparativen Analyseaufbaus notwendig sind. Gerade für den
Einsatz in MTP sind zylindrische Minizylinder geeignet, da sie in ihrer Bemaßung so
angepaßt werden können, daß sie genau in eine Vertiefung (Kavitäten) passen
[Fig. 3 und Fig. 5].
Durch die nachträgliche Einführung eines Bodens ist man in der Lage aus einen
Minizylinder ein Gefäß zu gestalten. Was eine Erweiterung der sowieso schon
vielseitigen Verwendung ermöglicht, z. B. durch Einführung einer Membran, so daß
der so modifizierte Minizylinder z. B. zur Filtration eingesetzt werden kann.
Minizylinder können während eines Essays mit einfachen Mitteln gespült bzw.
gewaschen oder es können weitere mechanische Operationen durchgeführt werden.
Damit ist man in der Lage einen Essay auf Basis von Minizylindern schneller und
kostengünstiger durchzuführen.
Ein Minizylinder kann, nach der Zugabe einer zu analysierenden Reaktionslösung,
in der Reaktionslösung verbleiben und muß nicht aus der Lösung transferiert
werden, was die Durchführung eines Essays wesentlich beschleunigt und eine
Automatisierung ermöglicht.
Wird der Minizylinder aus magnetisierbarem Metall gefertigt, so ergeben sich
weitere Vorteile. Metalle besitzen eine hohe Dichte was dazu führt, daß die
Minizylinder in den Reaktionslösungen zu Boden sinken. Dies sorgt dafür, daß die
Oberfläche der Körper immer benetzt ist. Da Metalle nicht lichtdurchlässig sind, wird
für eine wirkungsvolle Abschirmung von Fremdlichtquellen gesorgt, die negativen
Einfluß auf eine Messung haben können.
Minizylinder aus magnetisierbarem Metall können direkt zum Transport innerhalb
eines Analyseautomaten herangezogen werden, in dem mit Elektromagneten ein
Greifer aufgebaut wird [Fig. 6]. Damit ist eine Vollautomatisierung eines Essays
realisierbar.
Metallische Minizylinder lassen sich durch elektromagnetische Kräfte bewegen, z. B.
in Drehung versetzen. Durch Drehung der Minizylinder um die eigene Achse ist man
in der Lage eine vollständige Durchmischung der Reaktionslösung, berührungsfrei,
zu erzielen. Das hat zur Folge, daß unerwünschte Kontaminationen während des
Analysevorganges aus geschlossen werden können und unerwünschtes
Konzentrationsgefälle innerhalb der Reaktionslösungen vermieden werden können.
Ferner läßt sich Metall über eine elektromagnetische Induktion erwärmen. Diese
Eigenschaft kann bei Analyseverfahren dazu ausgenutzt werden konstante
Temperaturen zu erzeugen.
Ein Hohlzylinder läßt sich in Apparaturen derart einspannten, daß aus ihm direkt
eine Meßzelle wird [Fig. 7]. Diese Apparaturen können sehr einfach aufgebaut
werden wie es in der die Zeichnung Fig. 7 ausgeführt ist.
Zusammenfassend ergeben folgende wesentliche Vorteile bei der
erfindungsgemäßen Verwendung von Hohlkörper in Form von Minizylindern
verschiedener Querschnittsformen oder Querschnittsweiten:
- 1. MZ haben eine große Oberfläche.
- 2. Eine freier Strahlengang ist möglich.
- 3. Tausende MZ können mit einer identischen Beschichtung versehen werden.
- 4. MTP werden nur als Reaktionsgefäße verwendet, deren angepaßten Analysegeräte können ohne technische Änderung übernommen werden.
- 5. MZ können in allen Reaktionsgefäßen wie Röhrchen etc. eingesetzt werden.
- 6. Einfache Herstellungsmöglichkeiten von MZ.
- 7. Die Verwendung von Metallminizylindern (mMZ) ermöglicht eine Vollautomation.
- 8. mMZ ermöglichen eine berührungsfreie Bewegung oder Erwärmung über Elektromagnetismus.
- 9. MZ lassen sich als Reaktionskammern verwenden.
- 10. Kosteneinsparung für den Anwender.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von Minizylindern mit
einer geraden runden zylindrischen Form gelöst, im Nachfolgenden auch
Minizylinder (MZ) genannt. Ein Ring ist dem Minizylinder gleich zusetzten, da der
einzige Unterschied zum Zylinder darin besteht, daß ein Zylinder eine gerade
Seitenfläche besitzt und der Ring eine runde Seitenfläche. Es können neben dem
runden, auch andere Querschnittsformen zur Ausführung der Zylinder gewählt
werden, z. B. quadratische oder Vieleckquerschnitte. Die Höhe oder die
Querschnittsweite der Zylinder können variabel dabei sein. Die Ausnehmung eines
MZ selbst, sollte 1 mm Durchmesser nicht unterschreiten, da moderne Photometer
einen Meßstrahl von ca. 0,9 mm besitzen. In Zeichnung Nummer 5 [Fig. 5] ist ein
Beispiel für eine optimiert Form eines MZ gegeben. Diese ist für MTP angepaßt.
Die erfindungsgemäßen Minizylinder können aus Kunststoffen (z. B. Polyacrylamid,
Nylon, Polyacryl etc.), Glas, Keramik, Papier oder Metall gefertigt werden. Ferner
können die Minizylinder aus Kunststoffen (z. B. Polyacrylamid, Nylon, Polyacryl etc.),
Glas oder Papier gefertigt werden in denen magnetisierbare Metallteilchen fest
eingelagert sind oder die Oberfläche kann mit solchen Teilchen beschichtet werden.
Ein Weg zur Herstellung der erfindungsgemäßen Minizylinder z. B. von geraden
runden Hohlzylindern oder Ringen besteht darin, daß übliche käufliche Röhren die
aus verschiedenen Materialien gefertigt sein können, senkrecht zur Längsrichtung
und entsprechend der gewünschten Höhe des Minizylinders durchtrennt werden.
Durch dieses Verfahren ist eine Massenproduktion solcher Minizylinder möglich.
Ferner ist es möglich aus Blechen, Folien etc. die MZ herauszustanzen. Ein weiteres
Verfahren ist der Formenguß eines MZ.
Anschließend können die Minizylinder auf übliche Weise chemisch aktiviert werden
und die in innerten Puffern gelösten Substanzen oder Komponenten an diese
gebunden werden. Nach einem Waschvorgang werden verbliebene aktive
Restgruppen zumeist mit Ethanolamin deaktiviert bzw. neutralisiert, wonach die
erfindungsgemäßen Minizylinder gebrauchsfertig sind. Sie können nun in
enzymatischen, immunologischen und molekularbiologischen Analyseverfahren
eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Minizylinder aus Metall oder anderen nicht direkt
aktivierbaren Materialien wie Glas oder Keramik, welches nicht direkt zur Bindung
von gelösten Substanzen oder Komponenten chemisch oder physikalisch aktivierbar
ist, wird zuvor mit einer chemisch oder physikalisch aktivierbaren Schicht
beschichtet. Diese Schicht wird an in der oben beschriebenen Weise chemisch oder
physikalisch aktiviert.
Ein Weg zur Herstellung dieser erfindungsgemäßen Metallminizylinder ist das ein
Kunststoff (z. B. Polyacrylamid, Nylon, Polyacryl oder andere) oder Materialien in
Lösung gebracht werden. Die Metallminizylinder werden in diese
Beschichtungslösung eingetaucht. Nach einer Reaktionszeit x werden die Körper
aus der Lösung entfernt und das Lösungsmittel abgedampft. Die auf der Oberfläche
verbliebene Schicht des gelösten Kunststoffes kann jetzt chemisch oder physikalisch
modifiziert werden. Die Anlagerung von gelösten Kunststoffen wird durch eine
angerauhte Oberfläche erleichtert. (Hinweis: Fertige Kunststofflösungen sind käuflich
zu erwerben).
Alle Formen der Minizylinder können durch eine Mechanik transportiert werden.
Dabei können sowohl Saug-, als auch Greifermechanismen verwendet werden. Die
Verwendung von Minizylindern aus Metall bzw. aus Kunststoffen (z. B.
Polyacrylamid, Nylon, Polyacryl etc.), Glas oder Papier in denen magnetisierbare
Metallteilchen eingelagert sind, ermöglicht den einfachen Einsatz von
elektromagnetischen Transportverfahren. Indem einfache Transportarme mit
Elektromagneten für den Transport eingesetzt werden [Fig. 6].
Ein Hohlzylinder läßt sich in Apparaturen derart einspannten, daß aus ihm direkt
eine Meßzelle wird [Fig. 7]. Diese Apparaturen können sehr einfach aufgebaut
werden wie es in der die Zeichnung Fig. 7 ausgeführt ist.
Fig.
1 Schematische Darstellung eines ELISA Analyseverfahrens mittels
Festphase
1
Festphase (F)
2
Aktivierte Festphase (aF)
3
Bindungsstelle (BS)
4
Antigenmolekül (AG)
5
Inaktivierte Bindungsstelle (iBS)
6
Gemisch primärer Antikörpermoleküle (pAB)
7
sekundäre Antikörper (sAB)
8
Enzym oder Farbstoff (E)
9
erzeugte Signale
Fig.
2 Vergleich des Strahlungsgangs bei Scheibe mit Lochung gegen
Minizylinder
1
Scheibe mit Lochung
2
Minizylinder (Beispiel Zylinder)
3
Licht/Strahlung einer äußeren Quelle
4
Licht/Strahlung der Energiequelle
5
Streulicht/Strahlung
6
Licht/Strahlung ohne Veränderung durch Festphasenmaterial oder Form
7
Durchdringungslicht/Strahlung (verändert)
Fig.
4 Möglichkeiten des Strahlengangs durch einen Minizylinder
1
Strahlungsquelle (z. B. Licht)
2
Minizylinder (Beispiel gerader runder Hohlzylinder)
3
Energiestrahl (z. B. IR-, UV-Licht) bei Durchgang durch die Längsachse
4
Energiestrahl (z. B. IR-, UV-Licht) bei Durchgang durch die Seitenachse (hierbei werden
die Eigenschaften des Strahls verändert)
Fig.
7 Verwendung von Hohlzylindern oder Ringen als Einsatz in Meßgeräte am
Beispiel einer UV-Messung
1
Flüssigkeitseinlaß
2
Flüssigkeitsauslaß
3
Hohlzylinder mit gebundener Substanz
4
UV-Lichtquelle
5
Photozelle
6
Mechanische Bewegungsrichtung der Vorrichtung
7
Mechanische Bewegungsrichtung des Hohlzylinders
8
Strahlengang des UV-Lichtes
Claims (11)
1. Hohlkörper in Form eines Zylinders oder Ringes als Festphase zur Bindung
von Substanzen für den Einsatz in enzymatische, immunologische und
molekularbiologische Analyseverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie
eine durch gängige Ausnehmung besitzen und deren Höhe im Bezug auf die
Oberfläche nicht zu vernachlässigen ist.
2. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen
geraden runden Hohlzylinder handelt, wobei die Höhe und Weite des
Zylinders variabel ist.
3. Hohlkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um
Hohlkörper mit einem vieleckigen Querschnitt handelt, wobei die
Kantenlänge und Höhe des Hohlkörpers variabel ist.
4. Hohlkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus
Papier, Glas, Keramik, Metall oder künstlichen bzw. natürlichen Polymeren
gefertigt ist.
5. Hohlkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus
Papier, Glas, Keramik oder künstlichen bzw. natürlichen Polymeren (z. B.
Polyacrylamid, Nylon, Polyacryl, Zellulose, Polylysin, etc.) gefertigt ist, in dem
Metallpartikel fest eingelagert sind.
6. Hohlkörper nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlkörper aus lichtundurchlässigem Material gefertigt ist.
7. Hohlkörper nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlkörper aus lichtdurchlässigem Material gefertigt ist.
8. Verfahren mit den Körpern nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß diese mit Hilfe einer Mechanik wie Greifer, Unterdrucksauger oder mit
elektromagnetischen Verfahren transportiert werden und somit in
automatisierten Analyseverfahren eingesetzt werden können.
9. Verfahren mit Hohlkörpern nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Hohlkörpern direkt keine Substanzen gebunden werden kann, wie
Metall, Glas oder Keramik, diese aber mit einer Beschichtung auf deren
Oberfläche versehen werden, die aktiviert werden kann, so daß Moleküle
gebunden werden können.
10. Hohlkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese als
Reaktionskammer in Analysegeräte eingespannt werden.
11. Hohlkörper aus Metallen oder mit Metallpartikel nach Anspruch 4 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß diese durch Elektromagnetismus bewegt
werden können oder durch elektromagnetische Induktion erwärmt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998128837 DE19828837A1 (de) | 1998-06-27 | 1998-06-27 | Verfahren und Vorrichtung mit Minihohlzylindern als Festphase für enzymatische, immunologische und molekularbiologische Analyseverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998128837 DE19828837A1 (de) | 1998-06-27 | 1998-06-27 | Verfahren und Vorrichtung mit Minihohlzylindern als Festphase für enzymatische, immunologische und molekularbiologische Analyseverfahren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19828837A1 true DE19828837A1 (de) | 1999-04-22 |
Family
ID=7872301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998128837 Ceased DE19828837A1 (de) | 1998-06-27 | 1998-06-27 | Verfahren und Vorrichtung mit Minihohlzylindern als Festphase für enzymatische, immunologische und molekularbiologische Analyseverfahren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19828837A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001007890A2 (en) * | 1999-07-21 | 2001-02-01 | Dako A/S | A method of controlling the temperature of a specimen in or on a solid support member |
DE10015448A1 (de) * | 2000-03-29 | 2001-10-11 | November Ag Molekulare Medizin | Verfahren zum Nachweisen und/oder Quantifizieren des Bindens erster Moleküle an dazu affine zweite Moleküle |
DE10036174A1 (de) * | 2000-07-25 | 2002-02-21 | Basf Lynx Bioscience Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von chemischen oder biologischen Proben |
EP1522854A1 (de) * | 2003-10-06 | 2005-04-13 | DST Diagnostic Science & Technology GmbH | Verwendung von eckigen Körpern als Träger von Molekülen oder Substanzen in enzymatischen, immunologischen, molekularbiologischen oder genetischen Analyseverfahren |
US7927546B2 (en) | 2005-10-07 | 2011-04-19 | Anagnostics Bioanalysis Gmbh | Device for the analysis of liquid samples |
-
1998
- 1998-06-27 DE DE1998128837 patent/DE19828837A1/de not_active Ceased
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001007890A2 (en) * | 1999-07-21 | 2001-02-01 | Dako A/S | A method of controlling the temperature of a specimen in or on a solid support member |
WO2001007890A3 (en) * | 1999-07-21 | 2002-10-03 | Dako As | A method of controlling the temperature of a specimen in or on a solid support member |
US6930292B1 (en) | 1999-07-21 | 2005-08-16 | Dako A/S | Method of controlling the temperature of a specimen in or on a solid support member |
DE10015448A1 (de) * | 2000-03-29 | 2001-10-11 | November Ag Molekulare Medizin | Verfahren zum Nachweisen und/oder Quantifizieren des Bindens erster Moleküle an dazu affine zweite Moleküle |
DE10036174A1 (de) * | 2000-07-25 | 2002-02-21 | Basf Lynx Bioscience Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von chemischen oder biologischen Proben |
DE10036174B4 (de) * | 2000-07-25 | 2006-12-07 | Axaron Bioscience Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von chemischen oder biologischen Proben |
US7455967B2 (en) | 2000-07-25 | 2008-11-25 | Axaron Bioscience Ag | Device for analyzing chemical or biological samples |
EP1522854A1 (de) * | 2003-10-06 | 2005-04-13 | DST Diagnostic Science & Technology GmbH | Verwendung von eckigen Körpern als Träger von Molekülen oder Substanzen in enzymatischen, immunologischen, molekularbiologischen oder genetischen Analyseverfahren |
US7927546B2 (en) | 2005-10-07 | 2011-04-19 | Anagnostics Bioanalysis Gmbh | Device for the analysis of liquid samples |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69823014T2 (de) | Biochemisches und immunochemisches testgerät | |
EP0073513B2 (de) | Verfahren zur Durchführung analytischer Bestimmungen und hierfür geeignetes Mittel | |
DE60037268T2 (de) | Verfahren zur durchführung magnetischer chromatographischer assays | |
EP2069787B1 (de) | Rotierbares testelement | |
DE60219207T2 (de) | Diagnostisches testverfahren | |
DE602004013339T2 (de) | Mischen in mikrofluidvorrichtungen | |
DE69906986T2 (de) | Analytisches testgerät und verfahren | |
CH637219A5 (de) | Photometrisches untersuchungsverfahren zur immunbestimmung und enzymreaktion. | |
DE212007000054U1 (de) | Testvorrichtung zum Nachweisen eines Analyten in einer flüssigen Probe | |
DE212008000066U1 (de) | Analysevorrichtung | |
DE602004009554T2 (de) | Mehrfachkanal-testvorrichtung, verfahren zur herstellung davon und verwendung davon | |
DE3922960A1 (de) | Verfahren zur bestimmung eines analyten | |
EP0018435B1 (de) | Vorrichtung zur Durchführung von Mikroanalysen | |
WO2007041734A2 (de) | Vorrichtung zur analyse von flüssigen proben | |
EP0905515B1 (de) | Analytisches Messverfahren und seine Verwendung | |
EP1718970B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung mehrerer analyten mit simultaner internen kontrolle in einer grafischen kombination | |
DE19828837A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung mit Minihohlzylindern als Festphase für enzymatische, immunologische und molekularbiologische Analyseverfahren | |
EP1024363A2 (de) | Quantitative Bestimmung von Analyten in einem heterogenen System | |
DE10136008B4 (de) | Verfahren zur Analyse von Makromolekülen und Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung | |
EP1522854A1 (de) | Verwendung von eckigen Körpern als Träger von Molekülen oder Substanzen in enzymatischen, immunologischen, molekularbiologischen oder genetischen Analyseverfahren | |
WO2007059839A1 (de) | Verfahren, vorrichtung und kit zur untersuchung von makromolekülen in einer probe | |
DE4412893A1 (de) | Vorrichtung zur Durchführung von Untersuchungen von organischen Substanzen wie Biomolekülen | |
DE10130727C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Mikroviskositätsveränderungen als Immuntest | |
DE19839705A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen chemischen Schnell-Analyse sowie Methode zur Herstellung | |
DE4339795C2 (de) | Verfahren zum Nachweis von Biomolekülen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8122 | Nonbinding interest in granting licenses declared | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEWAIR, MAHMOUD, DR., 48163 MUENSTER, DE SCHWERTNE |
|
8131 | Rejection |