-
Vorrichtung zur Untersuchung von Mikoorganismen.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Untersuchung der
Wirkung von biologisch aktiven Substanzen auf Mikroorganismen, die unter Anwendung
des Diffusionsverfahrens arbeitet, bei dem die Mikroorganismen auf einer Gelschicht
verteilt werden, auf der in örtlicher Begrenzung auch noch vorgegebene Mengen von
biologisch aktiven Substanzen derart aufgetragen werden, dass sie durch die Gelschicht
diffundieren können.
-
Unter Mikroorganismen sind in diesem Fall zusätzlich zu Bakterien,
Rickettsia, Viren und Bakteriohphagen auch Pilze wie beispielsweise Schimmelplize,
Hefepilze und Schleimpilze wie auch lebende Zellen zu verstehen. Unter biologisch
aktiven Substanzen sind solche Substanzen zu verstehen, die den Metabolismus in
negativer Weise oder in positiver Weise beeinflussen, die beispielsweise das Wachstum
und/oder die Vermehrung der genannten Mikroorganismen fördern. Unter diese Substanzen
fallen Vitamine, Aminosäuren, Nahrungsmittel sowie auch andere Wachstumsfaktoren
und Mikrooragnismen, die auf die zuerst genannten Mikroorganismen stimulierend wirken,
sowie
solche Substanzen, die das Wachstum und/oder die Vermehrung
der genannten Mikroorganismen verhindern oder diese Mikroorganismen abtöten, wie
beispielsweise Inhibitoren, Antibiotika, Desinfektionsmittel und solche Mikroorganismen,
die auf die zuerst genannten Mikroorganismen zerstörend wirken oder phagocytieren.
-
In der Biologie, in der Medizin und ganz besonders auf dem Gebiete
der Mikrobiologie müssen häufig Untersuchungen der vorerwähnten Art durchgeführt
werden. Als Beispiel für solche Untersuchungen kann das Isolieren und Klassifizieren
bestimmter Stämme oder Veränderungen von Mikroorganismen aus einem Gemisch von Mikroorganismen
angeführt werden, ferner die Einteilung der Mikroorganismen im Hinblick darauf,
ob sie in positivem oder negativem Sinne beeinflußbar sind oder nicht und in welchem
Ausmaß sie beeinflußbar sind, oder aber, ob die Mikroorganismen von unterschiedlichen
biologischen Substanzen überhaupt und in welchem Umfange sie von diesen abhängig
sind. Angeführt werden weiterhin Untersuchungen zur Bestimmung der Konzentration
biologisch aktiver Substanzen, beipielsweise die Bestimmung der Konzentration von
Antibiotika in Blut- und Urinproben in der medizinischen Versorgung und bei Nahrungsmitteln,
beispielsweise bei Milch und Milchprodukten.
-
Bisher sind Untersuchungen der genannten Art unter Anwendung des sog.
Diffusionsverfahrens durchgeführt worden. Hierbei
werden Mikroorganismen
in runden Petrischalen auf kohärenten Nährsubstanzen gezüchtet und kultiviert, die
im allgemeinen aus einer Agar-Gel-Trägerschicht und aus einem Kultivationsmedium
mit einem geeigneten Nährstoffpräparat bestehen. Die biologisch aktiven Substanzen
werden übliherweise unter örtlicher Begrenzung auf die Trägerschicht in Tropfen-
oder Tablettenform oder aber in sog. Scheibenform gegeben. Die gängigste Methode
ist die Scheiben-Diffusionsmethode, die in der ganzen Welt angewendet wird, um die
Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegenüber Antibiotika zu untersuchen.
-
Kleine runde Filterpapierscheiben- oder blättchen, die Antibiotika
verschiedener Art oder in unterschiedlicher Konzentration aufgenommen haben, werden
nach dem Bestreichen des Nährbodens mit den Mikroorganismen auf die Oberfläche der
Nährsubstanz gelegt. Nach einer bestimmten Inkubationszeit diffundieren die Antibiotika
von ihrer Aufgabestelle aus strahlenförmig in den Nährboden und die Mikroorganismen
vermehren sich in den Bereichen der Nährsubstanz, in denen die Konzentration der
den Mikroorganismen entgegenwirkenden Antibiotika nicht groß genug ist, um das Wachsen
der Mikroorganismen zu verhindern. Wirkt das eingesetzte Antibiotikum gegenüber
den Mikroorganismen, dann bildet sich nahe an der Aufgabestelle, wo die Konzentration
der Antibiotika relativ groß ist, eine Zone, in der keine Mikroorganismen zu erkennen
sind. Der Durchmesser oder der Radius dieser Hemmungszone wird gemessen und, ein
genaue Standardmessungen vorgenommen wurden, ergibt sich eine Meßgröße für die EmpfindlichkeIt
der
Mikroorganismen gegenüber dem eingesetzten Antibiotikum, wobei
es möglich ist, die Empfindlichkeit der Bakterien in Form von exakten Hemmungswerten,
sog. MIC-Verten oder, was im allgemeinen der Fall ist, mit einem semiquantitativen
Begriff, der sog. Empfindlichkeitsgruppe auszudrücken.
-
Ein Nachteil der vorerwähnten Diffusionsverfahren zur Bestimmung der
Widerstandskraft gegenüber Antibiotika besteht jedoch darin, dass die Diffusion
in allen Ebenen frei stattfinden kann, so dass mann kreisförmige Zonen erhält. Das
aber bedeutet, dass bei diesem Verfahren viel Platz benötigt wird.
-
Eine Petrischale mit einem Durchmesser von 9cm kann bis zu fünf örtlich
begrenzte Einsatzzonen haben. Sind mehr solcher Einsatzzonen erforderlich, weil
beispielsweise mehr Antibiotika getestet werden sollen, als dies üblicherweise der
Fall ist, dann muß diese Schale entsprechend größer sein.
-
Zur Verringerung des für die Durchführung der Untersuch-ungen erforderlichen
Platzbedarfes ist bereits vorgeschlagen worden, die Gel-Platte durch Zwischenwände
in mehrere längliche und relativ schmale, rechteckige Einzelabteile zu unterteilen,
wb durch die Diffusion im wesentlichen nur in der Längsrichtung eines Abteils stattfinden
kann. Das Problem dieser Methode liegt jedoch darin, dass es schwer ist, die zu
untersuchenden Mikroorganismen gleichmäßig auf die Gel-Fläche eines jeden Abteils
aufzubringen und dass das Entfernen zuviel zugegebener Stoffe, beispielsweise von
Urin, zeitaufwendig ist. Darüber
hinaus machen die Verfahrensschritte,
die komplizierter sind als die unter Anwendung von Petrischalen,das Personal auch
anfälliger gegenüber Infektionen.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für
die Untersuchung von Auswirkungen von biologisch aktiven Substanzen auf Mikroorganismen
zu schaffen, mit der die vorerwähnten Nachteile vermieden werden.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Vorrichtung
aus, die aus einer Schale mit einem Boden besteht, auf dem die Gel-Schicht angeordnet
wird und auf dem mehrere aufrecht stehende Wände angeordnet sind, die mehrere einander
benachbarte längliche und rechteckige Abteile bilden. Erfindungagernäß weist eine
Schale mindestens eine Kammer mit mehreren Abteilen auf, die an einer Schmalseite
derart offen sind, dass die den jeweiligen Abteilen zugeordneten Gel-Felder an der
offenen Seite und entlang dieser offenen Seite in ein weiteres Gel-Feld übergehen,
das sich entlang der Schmalseite aller Fächer erstreckt. Dadurch ist es möglich,
die gesamte Gel-Schicht in jeder Kammer, einschließlich der Gel-Felder in jedem
Abteil mit in Flüssigkeiten enthaltenen Mikroorganissen zu inpfen und die überschüssige
Menge wieder auf die Weise zu entfernen, wie dies bei der kohärenten Gel-Fläche
in einer Petrischale der Fall ist. Hierdurch wird viel Zeit gespart wie auch das
Infektionsrisiko verringert wird. Darüber hinaus wird eine Platzersparnis gegenüber
dem Platzbedarf bei
der Bestimmung der Widerstandsfähigkeit von
Mikroorganismen unter Verwendung von Petrischalen erreicht.
-
Im allgemeinen besteht die Gefahr einer unbeabsichtigten Berührung
der mit den Mikroorganismen geimpften Gel-Fläche dann, wenn auf diese Gel-Fläche
die Antibiotika aufgebracht werden, wobei sowohl die untersuchende Person als auch
die zur Untersuchung verwendeten Gerätschaften infisziert werden können.
-
Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Diffusionsverfahren angewendet
wird, bei dem falsche Werte (zu kleine Hemmungszonen) dann erzielt werden, wenn
der Kontakt zwischen dem Papierscheiben- oder blättchen und der Gel-Fläche nicht
ausreichend ist, so dass jede Scheibe oder jedes Blättchen von Hand auf die Gel-Fläche
gedrückt werden muß, wenn es zuvor mit Hilfe von Applikatoren aufgebracht worden
ist. Dieser im Rahmen des Untersuchungsverfahrens manuell durchzuführende Schritt
ist zeitaufwendig und stellt ein Infektionsrisiko dar. Aus diesem Grunde wird bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vorgeschlagen, dass
jedem Abteil im Abstand von seiner offenen Seite ein Napf zugeordnet ist, der gegen
eine Verschmutzung durch die auf der Gel-Schicht aufgetragenen Mikroorganismen geschützt
und so angeordnet ist, dass von ihm die biologisch aktive Substanz aufgenommen werden
kann.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert und zeigt:
Fig. 1 eine bevorzugte
Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 Teile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in pers-und 3 pektivischer
Ansicht und in größerem Maßstab, Fig. 4 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht eines Teils
eines weiteren Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes, Fig. 5 einen Teil
eines dritten Ausführungsbeipieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer
Ansicht, Fig. 6 drei weitere Anordnungen der Abteile bei den Vorrich-7 u. 8 tungen
nach der Erfindung.
-
In der Zeichnung sind ähnliche oder im wesentlichen ähnliche Teile
mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Die in Fig.
-
1 bis Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zum Untersuchen der Wirkung
von biologisch aktiven Substanzen auf Mikroorganismen besteht aus der rechteckigen
Schale 1o mit einem Deckel 11, der in Fig. 1 in abgenommener Stellung wiedergegeben
ist. In den Seitenwänden des Deckels 11 ist je eine Aussparung 12 vorgesehen, de
das Abnehmen des Deckels 11 erleichtErt. Der Deckel 11 ist ferner, wie dies aus
Fig. 2 zu erkennen ist, etwas größer als die Schale 10, damit Luft oder irgendein
anderes gasförmiges Medium in das Innere der Schale 1o gelangen kann.
-
Der Deckel 11 trägt Abstandshalter 13, die einen Zwischenraum zwischen
dem Deckel und der Oberkante der Schale entstehen lassen.
-
Die beiden nebeneinander angeordneten Kammern 15 und 16 der Schale
1o sind durch eine Trennwand 14 voneinander getrennt; die Schale 1o hat ferner einen
ebenen Boden 17, der mit einer im wesentlichen gleichmäßig dicken Gel-Schicht 18
bedeckt ist, die beispielsweise aus Agar, Agarose, Akrylamid u.dgl.
-
besteht. Von dem Boden der Schale aus erstrecken sich die Wände 19,
20, 21, 22 nach oben, die zusammen mit der Trennwand 14 jede Kammer 15 und 16 in
mehrere längliche und rechteckige Abteile unterteilen, die an einem Ende offen und
am anderen Ende geschlossen sind. Die von den Abteilen aufgenommenen Gel-Felder
sind seitlich durch die Wände 22 voneinmünden ander getrennt und/am offenen Ende
der Abteile unmittelbar in ein weiteres Gel-Feld, das sich an den offenen Schmalseiten
der Abteile zwischen den Wänden 20 und 14 bzw. den Wänden 14 und 21 erstreckt. Auf
diese Weise kann die gesamte Gel-Schicht 18 in jeder Kammer 15 oder 16 einschließlich
des Gel-Feldes in jedem Abteil der Kammern mit Mikroorganismen geimpft werden, die
in einer Flüssigkeit, beispielsweise in Urin enthalten sind, wobei jede Überschußmenge
an Flüssigkeit unter beträchtlicher Zeiteinsparung und unter Verringerung des Infektionsrisikos
für das Personal in der Weise wieder entfernt werden kann, wie dies bei der kohärenten
Gel-Fläche einer Petrischale möglich ist.
-
Um die biologisch aktiven Substanzen z.B. verschiedene zu-Antibiotika/fUhren
zu können, sind kleine Näpfe 23 (Fig. 1) vorgesehen. Diese sind, wie dies aus Fig.
2 und 3 zu erkennen ist, nahe dem geschlossenen Ende des jeweiligen Abteils als
Durchgangslöcher in den Boden 17 der Schale 1o vorgesehen. Vorzugsweise kann jedem
Loch gegenüber eine Aussparung in die untere Fläche der Gel-Schicht 18 eingearbeitet
werden. Um die Näpfe 23 gegen Verunreinigung in ihrer Umgebung zu schützen, werden
vor Verwendung der Teile 1o, 11 die Näpfe 23 durch einen abdichtenden Abreißstreifen
24, der mit einem Abreißende 25 versehen ist, abgedeckt. Wie aus Fig. 2 mit 26 dargestellt
ist, kann dieser Streifen 24 auch mit Vorsprüngen und Ansätzen versehen sein, die
den Napf 23 ausfüllen. Aufgrund ihrer Lage sind die Näpfe 23 auch gegen solche Verunreinigungen
geschützt, die durch die auf die Gel-Schicht aufgetragenen Mikroorganismen verursacht
werden könnten.
-
Wird mit den Teilen 10, 11 gearbeitet, dann wird nach dem Impfvorgang
der Deckel 11 auf die Schale 1o aufgesetzt, woraufhin die Vorrichtung so gewendet
wird, dass sich die Oberseite unten befindet. Nach dem Abreißen des Schutzstreifens
werden die biologisch aktiven Substanzen, beispielsweise die Antibiotika in die
Näpfe 23 eingegeben. Durch die Anordnung der Näpfe 23 im Boden der Schale 10 ist
die Zugabe biologisch aktiver Substanzen bei aufgesetztem Deckel 11 möglich, so
dass einelnfektionsrisiko für das Personal und für die Laborausrüstung vermieden
wird. Da die Schale 1o Rechteckform
besitzt und weil die Näpfe
23 in einer bestimmten Lage zur Schalenwand 19 angeordnet sind, läßt sich das Zuführen
der biologisch aktiven Substanzen wie auch die notwendige Auswertung der Wirkung
dieser biologisch aktiven Substanzen auf die Mirkoorganismen nach der Inkubation
leicht automatisieren.
-
Wenn die genannten biologisch aktiven Substanzen der Unterseite der
Gel-Schicht zugeführt werden, dann bilden sich die Hemmzonen im wesentlichen in
gleicher Weise aus als seien sie direkt auf die Oberfläche der mit Mikroorganismen
geimpften Gel-Schicht aufgegeben worden. Die biologisch aktiven Substanzen können,
wie das in Fig. 3 mit der Bezugsziffer 27 kenntlich gemacht ist, in der Form von
Tabletten oder von Pillen zugegeben werden, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Näpfe
eine den Tabletten oder Pillen entsprechende Form haben.
-
Die biologisch aktiven Substanzen können wahlweise auch in Form von
Flüssigkeitslösungen unter Verwendung von Pipetten zugeführt werden, wie dies mit
der Bezugsziffer 28 in Fig. 3 dargestellt ist.
-
Bei dem mit Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die biologisch
aktiven Substanzen von der Oberseite der Schale 1o in die Näpfe an dem geschlossenen
Ende der entsprechenden Abteile gegeben. Diese Näpfe sind gegen die Abteile im allgemeinen
durch Wände abgegrenzt, die von den Begrenzungswänden bildenden Seitenwänden der
Abteile aus in die jeweiligen Abteile hineinragen. Auch diese Ausführung weist Abreiß-Schutzstreifen
24
auf, deren Vorsprünge oder Stopfen 26 die Näpfe ausfüllen und dadurch ein Verschmutzen
durch Mikroorganismen verhindern, wenn die Gel-Fläche 18 mit diesen Mikroorganismen
geimpft wird.
-
Bei dem mit Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Näpfe
durch eine Wand 3o,die sich nahe dem geschlossenen Ende des jeweiligen Abteils quer
zu deren Seitenwand erstreckt, begrenzt. Die Unterkante der Wand 70 ist im Abstand
zum Boden 17 der Schale 10 angeordnet, so dass ein Durchlaß 31 von jedem Napf 23
zu dem diesem Becken zugeordneten Abteil entsteht. Durch diesen Durchlaß können
die in die Näpfe gegebenen biologisch aktiven Substanzen in die zugeordneten Abteile
gelangen.
-
Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen weitere mögliche Anordnungen und Verteilungen
der Abteile bei einer Schale 1o mit zwei nebeneinander angeordneten Kammern. Die
unterbrochenen Linien deuten an, dass die Wände 22 in einer der Kammern weggelassen
werden können, wobei dann diese Kammer für die Kultivierung verwendet werden kann.
Auf diese Weise ist es dann möglich, die Schale 1o sowohl für die Kultivierung als
auch für die Bestimmung der Widerstandskraft von Proben zu verwenden, beispielsweise
von Urinproben. Dabei wird die eine Kammer für die Kultivierung, für das Zählen
von Stämmen und dergleichen mehr verwendet, während in der anderen Kammer die Resistenz
untersucht wird, was Zeit, Platz und Arbeit spart.
-
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und erläuterten Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes beschränkt.
-
So kann das Gefäß beispielsweise nur eine Kammer haben, es kann auch
mehr als zwei Kammern aufweisen, die an ihrem offenen Ende in Abteile unterteilt
sind.