DE202006017853U1

DE202006017853U1 - Einsatz für eine Mikrotiterplatte

Info

Publication number: DE202006017853U1
Application number: DE200620017853
Authority: DE
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2016-11-24

Abstract

Einsatz für eine Mikrotiterplatte, bestehend aus einer Trägerstruktur (1), in die mindestens eine Vertiefung (2) eingebracht ist, wobei
– der obere Durchmesser der mindestens einen Vertiefung (2) des Einsatzes so gewählt ist, dass sich diese in eine Vertiefung der Mikrotiterplatte einsetzen lässt,
– der Boden der mindestens einen Vertiefung (2) jeweils mindestens eine nach unten ausgeformte Mikrokavität (3) aufweist und
– der Einsatz zumindest teilweise mit Poren versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einsatz für eine Mikrotiterplatte insbesondere zur Kultivierung von Zellen in Vertiefungen (Wells), des Einsatzes.
Im Handel sind Einsätze für so genannte Mikrotiterplatten (meist in 96-Well) erhältlich, die in der Regel für eine Co-Kultivierung zweier verschiedener Zelltypen konzipiert sind. Jedoch ermöglichen diese Einsätze ohne zusätzliche Hilfsmittel, vorwiegend Kollagengel oder Matrigel, nur eine zweidimensionale Kultivierung der Zellen in den Einsätzen. Dies führt jedoch zu starken Einschränkungen in den Zellanwendungen.
Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Einsatz für eine Mikrotiterplatte vorzuschlagen, mit dem sich die Zellen ohne eine Einbettung in Gelen dreidimensional kultivieren lassen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßer Einsatz umfasst mindestens Trägerstruktur, in die eine oder mehrere Vertiefungen eingebracht sind. Die oberen Durchmesser der Vertiefungen des Einsatzes werden dabei so gewählt, dass sich die Vertiefungen des Einsatzes vorzugsweise möglichst passgenau in die Vertiefungen der Mikrotiterplatte einsetzen lassen.
Sind zwei oder mehr Vertiefungen vorhanden, so sind diese besonders bevorzugt im selben Raster wie die Vertiefungen der Mikrotiterplatte in die Trägerstruktur eingebracht.
Bevorzugt besitzt die Trägerplatte 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 48, 96, 384 oder 1536 Vertiefungen, wobei die Zahl der Vertiefungen des Einsatzes in der Regel höchstens der Zahl der Vertiefungen der Mikrotiterplatte entspricht.
Die Böden der Vertiefungen besitzen jeweils mindestens eine nach unten ausgeformte mikroskalige Kavität, in denen die Zellen dreidimensional kultiviert werden. Die Größe der Kavitäten variiert je nach Anwendung, besitzt aber in der Regel dieselben Abmessungen, wie in der DE 10 2004 035 267 B3 beschrieben.
Die Anzahl der Mikrokavitäten wird ebenfalls je nach Anwendung so gewählt, dass einerseits eine ausreichende und andererseits eine nicht zu große Menge an Zellen in einer einzelnen Vertiefung des Einsatzes kultiviert werden kann. Vorzugsweise sind in jede Vertiefung 1 bis 1000 Mikrokavitäten eingebracht.
Der erfindungsgemäße Einsatz ist ganz oder teilweise mit Poren versehen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weisen die Böden bzw. die Seitenwände der Mikrokavitäten Poren auf. Alternativ sind zusätzlich oder ausschließlich die Vertiefungen selbst mit Poren versehen. Der Durchmesser der Poren wird entsprechend der Anwendung gewählt und beträgt bevorzugt 1 μm bis 3 μm.
Der Einsatz besteht bevorzugt aus einer Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polyimid (PI), Polypropylen (PP), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Cycloolefincopolymer (COC) oder Cycloolefinpolymer (COP).
Der erfindungsgemäße Einsatz weist bevorzugt eine Länge von 127,76 mm ± 0,25 mm und eine Breite von 85,48 mm ± 0,25 mm auf. Diese bevorzugte Abmessung entspricht den üblichen Abmes sungen einer Standard-Mikrotiterplatte. Diese Wahl der Abmessungen ermöglicht sowohl eine manuelle als auch eine automatisierte Beprobung der Vertiefungen (Wells) durch Standard-Robotiksysteme. Hierfür weist der Einsatz vorzugsweise ein Wiederfindungsgitter auf, das im Bereich der Mikrokavitäten angeordnet ist.
Vorzugsweise besitzt der Einsatz sich konisch verjüngende Vertiefungen, deren obere Durchmesser bevorzugt so gewählt sind, dass sich diese auf Klemmung in die Vertiefungen der Mikrotiterplatte einsetzen lassen. Die Flexibilität des Einsatzes ermöglicht dabei ein passgenaues Einsetzen aller Vertiefungen über der gesamten Mikrotiterplatte. Auf diese Weise eignen sich einfache Mikrotiterplatten auch als Medium-Reservoir (Feeder-Tray) für den Einsatz.
In einer besonderen Ausgestaltung sind Perforationen zwischen einzelnen Vertiefungen oder zwischen Reihen von Vertiefungen vorgesehen, so dass sich eine Vereinzelung der Vertiefungen einfach mit der bloßen Hand durchführen lässt. Die vereinzelten Vertiefungen lasen sich dann jeweils einer gesonderten weiteren Kultivierung auf anderen Platten oder einer entsprechenden Aufarbeitung zuführen.
In einer weiteren Ausgestaltung sind Foliengelenke zwischen einzelnen Vertiefungen oder zwischen Reihen von Vertiefungen vorgesehen, wodurch die einzelnen Vertiefungen bzw. die Reihen von Vertiefungen gegeneinander beweglich sind.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Einsatzes für eine Mikrotiterplatte erfolgt mittels Thermoformen in Kombination mit einer Perforationsmethode, vorzugsweise mit der Ionenspurtechnologie. Hierbei werden sowohl die Vertiefungen (Wells) als auch die mikroskaligen Arrays in einem Schritt geformt.
Für das Thermoformen werden bevorzugt, wie in der DE 10 2004 035 267 B3, mit Schwerionen bestrahlte thermoplastische Folien entweder als Rollenware oder als Zuschnitt verwendet. Bei der Bestrahlung werden einerseits die Porendichte und andererseits mittels Masken die Bereiche der Bestrahlung festgelegt.
Ein Bearbeitungsschritt, insbesondere Stanzen oder Laserbearbeitung, kann parallel oder anschließend zum Formprozess verlaufen und dazu eingesetzt werden, um einerseits den gesamten Einsatz aus Endlosmaterial zu vereinzeln bzw. um andererseits eine Foliengelenk oder eine Perforation zur Trennung oder zur Vereinzelung zwischen Vertiefungen bzw. Reihen von Vertiefungen auszubilden.
Um dem Einsatz eine erhöhte Steifigkeit zu verleihen, wird er in einer besonderen Ausgestaltung an seinen Rändern entweder nachträglich mit einem Rahmen versehen oder im Formprozess wird gleich ein Rahmen mitgeformt.
In einem weiteren Schritt werden die durch die Schwerionenbestrahlung erzeugten latenten Spuren mit einem geeigneten Ätzmittel zu definiert großen Poren mit einem Durchmesser von vorzugsweise von 1 μm bis 3 μm geöffnet.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine dreidimensionale Kultivierung derjenigen Zellen, die sich im porösen, mikrostrukturierten Einsatz befinden. Dadurch lassen sich Versuche und Anwendungen durchführen, die mit herkömmlichen Einsätzen nicht ausführbar sind.
Im Vergleich zu Gelen weist der erfindungsgemäße Einsatz darüber hinaus den Vorteil auf, dass sich durch die vorgegebene Geometrie der Mikrokavitäten nur Zellaggregate mit definierter dreidimensionaler Form und Größe bilden können. Dadurch wird trotz einer rein passiven, d. h. durch Diffusion erfolgenden Versorgung ein ausreichender Zu- und Abtransport von Nährstoffen und Gasen bzw. Metaboliten erreicht.
Die 1 bis 4 zeigen als Ausführungsbeispiel jeweils verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Einsatzes für eine 96-Well Mikrotiterplatte, und zwar
1 in perspektivischer Ansicht von unten,
2 in Seitenansicht,
3 in vergrößerter Seitensicht und
4 in Draufsicht.
Der Einsatz besteht aus einer Trägerstruktur 1, in die 8 × 12 = 96 Vertiefungen 2, 2' im selben Raster wie die Vertiefungen einer handelsüblichen 96-Well Mikrotiterplatte eingebracht werden.
Die oberen Durchmesser der 96 Vertiefungen 2, 2' des Einsatzes werden hierbei so gewählt sind, dass sich diese auf Klemmung in die Vertiefungen der Mikrotiterplatte einsetzen lassen.
Die Flexibilität des Einsatzes ermöglicht dabei ein passgenaues Einsetzen aller 96 Vertiefungen über der gesamten Mikrotiterplatte.
Die Böden aller 96 Vertiefungen 2, 2' weisen jeweils 3 × 3 = 9 nach unten ausgeformte Mikrokavitäten 3, 3' auf, wobei die 9 Mikrokavitäten 3, 3' jeweils mit Poren mit einem Durchmesser von ca. 2 μm versehen sind.
Die Herstellung des Einsatzes erfolgt mittels Thermoformen in Kombination mit Ionenspurtechnologie. Die hierdurch erzeugten latenten Spuren werden mittels 5 N NaoH mit 10% Methanol zu Poren geöffnet.

Claims

Einsatz für eine Mikrotiterplatte, bestehend aus einer Trägerstruktur (1), in die mindestens eine Vertiefung (2) eingebracht ist, wobei – der obere Durchmesser der mindestens einen Vertiefung (2) des Einsatzes so gewählt ist, dass sich diese in eine Vertiefung der Mikrotiterplatte einsetzen lässt, – der Boden der mindestens einen Vertiefung (2) jeweils mindestens eine nach unten ausgeformte Mikrokavität (3) aufweist und – der Einsatz zumindest teilweise mit Poren versehen ist.
Einsatz nach Anspruch 1 mit einer Länge von 127,76 mm ± 0,25 mm und einer Breite von 85,48 mm ± 0,25 mm.
Einsatz nach Anspruch 1 oder 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff.
Einsatz nach Anspruch 3 aus Polymethylmethacrylat, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, Polystyrol, Polyimid, Polypropylen, Polyvinylidenfluorid, Cycloolefincopolymer oder Cycloolefinpolymer.
Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der an seinen Rändern mit einem Rahmen versehen ist.
Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit mindestens zwei Vertiefungen (2, 2'), die im selben Raster wie die Vertiefungen der Mikrotiterplatte angeordnet sind.
Einsatz nach Anspruch 6 mit 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 48, 96, 384 oder 1536 Vertiefungen.
Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine Vertiefung (2) einen Außendurchmesser von mindestens der doppelten Dicke der Trägerstruktur (1), eine Höhe von höchstens dem doppelten Wert des Außendurchmessers und eine Wandstärke zwischen dem 0,02-fachen und dem 1,0-fachen der Dicke der Trägerstruktur (1) aufweist.
Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens eine Vertiefung (2) derart konisch nach unten verjüngt ist, dass sie in die Vertiefungen der Mikrotiterplatte auf Klemmung einsetzbar ist.
Einsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 9 mit Perforationen zwischen mindestens zwei Vertiefungen (2, 2').
Einsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 10 mit einem Foliengelenk zwischen mindestens zwei Vertiefungen (2, 2').
Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jede Vertiefung 1 bis 1000 Mikrokavitäten aufweist.
Einsatz nach einem der Anspruche 1 bis 12, wobei der Boden oder eine Seitenwand der mindestens einen Mikrokavität (3) oder die Vertiefung (2) mit Poren versehen ist.
Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Durchmesser der Poren von 1 μm bis einschließlich 3 μm beträgt.
Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit einem Wiederfindungsgitter, das im Bereich der mindestens einen Mikrokavität (3) angeordnet ist.