DE2805995C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Unter­ suchung der Wirkung von biologisch aktiven Substanzen auf Mikroorganismen, die unter Anwendung des Diffusionsverfah­ rens arbeitet, bei dem die Mikroorganismen auf einer Gel- Schicht verteilt werden, auf der in örtlicher Begrenzung auch noch vorgegebene Mengen von biologisch aktiven Sub­ stanzen derart aufgetragen werden, daß sie durch die Gel- Schicht diffundieren können.

Unter Mikroorganismen sind in diesem Fall zusätzlich zu Bak­ terien, Rickettsia, Viren und Bakteriohphagen auch Pilze wie beispielsweise Schimmelpilze, Hefepilze und Schleimpilze wie auch lebende Zellen zu verstehen. Unter biologisch aktiven Substanzen sind solche Substanzen zu verstehen, die den Meta­ bolismus in negativer Weise oder in positiver Weise beein­ flussen, die beispielsweise das Wachstum und/oder die Ver­ mehrung der genannten Mikroorganismen fördern. Unter diese Substanzen fallen Vitamine, Aminosäuren, Nahrungsmittel sowie auch andere Wachstumsfaktoren und Mikroorganismen, die auf die zuerst genannten Mikroorganismen stimulierend wirken, so­ wie solche Substanzen, die das Wachstum und/oder die Ver­ mehrung 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 sol­ che Untersuchungen kann das Isolieren und Klassifizieren be­ stimmter Stämme oder Veränderungen von Mikrooganismen 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 Mirkrooganismen 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, beispielsweise die Bestimmung der Konzentration von Antibio­ tika in Blut- und Urinproben in der medizischen Versorgung und bei Nahrungsmitteln, beispielsweise bei Milch und Milch­ produkten.

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 Kultivations­ medium mit einem geeigneten Nährstoffpräparat bestehen. Die biologisch aktiven Substanzen werden üblicherweise unter ört­ licher 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 Anti­ biotika verschiedener Art oder in unterschiedlicher Konzen­ tration 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 ver­ mehren sich in den Bereichen der Nährsubstanz, in denen die Konzentration der den Mikroorganismen entgegenwirkenden Anti­ biotika nicht groß genug ist, um das Wachsen der Mikroorga­ nismen zu verhindern. Wirkt das eingesetzte Antibiotikum ge­ genüber den Mikroorganismen, dann bildet sich nahe an der Aufgabestelle, wo die Konzentration der Antibiotika relativ groß ist, eine Zone, in der kleine Mikroorganismen zu erkennen sind. Der Durchmesser oder der Radius dieser Hemmungszone wird gemessen und wenn 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-Werten oder, was im allgemein­ nen der Fall ist, mit einem semiquantitativen Begriff, der sog. Empfindlichkeitsgruppe auszudrücken.

Ein Nachteil der vorerwähnten Diffusionsverfahren zur Bestim­ mung der Widerstandskraft gegenüber Antibiotika besteht je­ doch darin, daß die Diffusion in allen Ebenen frei stattfin­ den kann, so daß man kreisförmige Zonen erhält. Das aber bedeutet, daß bei diesem Verfahren viel Platz benötigt wird. Eine Petrischale mit einem Durchmesser von 9 cm kann bis zu fünf örtlich begrenzte Einsatzzonen haben. Sind mehr solcher Einsatzzonen erforderlich, weil beispielsweise mehr Antibio­ tika getestet werden sollen, als dies üblicherweise der Fall ist, dann muß diese Schale entsprechend größer sein.

Zur Verringerung des für die Durchführung der Untersuchungen erforderlichen Platzbedarfes ist bereits vorgeschlagen worden, die Gel-Platte durch Zwischenwände in mehrere längliche und relativ schmale, rechteckige Einzelabteile zu unterteilen, wo­ 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 zugegebe­ ner Stoffe, beispielsweise von Urin, zeitaufwendig ist. Da­ rüber hinaus machen die Verfahrensschritte, die komplizierter sind als die unter Anwendung von Petrischalen, das Personal auch anfälliger gegenüber Infektionen.

Durch die DE-AS 22 26 895 ist ein Halter zum Aufnehmen mehrerer Objekträger für mikroskopische Präparate bekannt, bei dem die Objekträger nebeneinander liegen und durch Anschläge in der Längs- und Querrichtung auf einer Bodenfläche festgehalten werden. Hierbei ist die Bodenfläche als schalenähnliches Bauteil mit einem Basisabschnitt ausgebildet, wobei hinter den Längsanschlägen nach unten in Vertiefungen übergehende Öffnungen vorgesehen sind, die eine Art Stützfläche für den Halter bilden. - Durch die US-PS 38 26 717 ist ferner ein Behälter für quantitative antibiotische Untersuchungen bekannt, aus dessen Boden nebeneinanderliegende Reihen zylindrischer Schalen oder Näpfe geformt sind und zwischen den Schalen oder Napfreihen über deren Längserstreckung Rippen vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die vorerwähnten Nachteile vermieden werden, mit der insbesondere zeitsparend und ohne bzw. weitgehend ohne Infektionsrisiko gearbeitet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. - Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruches.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit, die gesamte Gel-Schicht in jeder Kammer, einschließlich der Gel- Felder in jedem Abteil mit in Flüssigkeiten enthaltenen Mikroorganismen zu impfen 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 infiziert 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 den 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 an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert und zeigt

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 und 3 Teile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in per­ spektivischer Ansicht und in größerem Maßstab,

Fig. 4 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht eines Teils eines wei­ teren Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes,

Fig. 5 einen Teil eines dritten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 6, 7 u. 8 drei weiteren Anordnungen der Abteile bei den Vorrich­ 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 10 mit einem Deckel 11, der in Fig. 1 in abgenommener Stellung wiedergegeben ist. In den Seitenwänden des Deckels 11 ist je eine Aussparung 12 vor­ gesehen, die 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 10 gelangen kann.

Der Deckel 11 trägt Abstandshalter 13, die einen Zwischen­ raum zwischen dem Deckel und der Oberkante der Schale ent­ stehen lassen.

Die beiden nebeneinander angeordneten Kammern 15 und 16 der Schale 10 sind durch eine Trennwand 14 voneinander getrennt; die Schale 10 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 Trenn­ wand 14 jede Kammer 15 und 16 in mehrere längliche und recht­ eckige Abteile unterteilen, die an einem Ende offen und am anderen Ende geschlossen sind. Die von den Abteilen aufge­ nommenen Gel-Felder sind seitlich durch die Wände 22 vonein­ ander getrennt und münden am offenen Ende der Abteile unmittelbar in ein weiteres Gel-Feld, das sich an den offenen Schmal­ seiten 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 ent­ fernt werden kann, wie dies bei der kohärenten Gel-Fläche einer Petrischale möglich ist.

Um die biologisch aktiven Substanzen z. B. verschiedene Antibiotika zuführen zu können, sind kleine Näpfe 23 (Fig. 1) vorgesehen. Diese sind, wie dies aus Fig. 2 und 3 zu erken­ nen ist, nahe dem geschlossenen Ende des jeweiligen Abteils als Durchgangslöcher in den Boden 17 der Schale 10 vorge­ sehen. Vorzugsweise kann jedem Loch gegenüber eine Ausspa­ rung in die untere Fläche der Gel-Schicht 18 eingearbeitet werden. Um die Näpfe 23 gegen Verunreinigung in ihrer Um­ gebung zu schützen, werden vor Verwendung der Teile 10, 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 10 aufgesetzt, wo­ raufhin die Vorrichtung so gewendet wird, daß sich die Ober­ seite 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 ein Infektionsrisiko für das Personal und für die Labor­ ausrüstung vermieden wird. Da die Schale 10 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 Aus­ wertung der Wirkung dieser biologisch aktiven Substanzen auf die Mikroorganismen nach der Inkubation leicht automatisieren.

Wenn die genannten biologisch aktiven Substanzen der Unter­ seite 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 Sub­ stanzen 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 10 in die Näpfe an dem geschlossenen Ende der entsprechenden Abteile gegeben. Diese Näpfe sind gegen die Abteile im allge­ meinen durch Wände 29 abgegrenzt, die von den Begrenzungswänden bildenden Seitenwänden der Abteile aus in die jeweiligen Ab­ teile hineinragen. Auch diese Ausführung weist Abreiß-Schutz­ streifen 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 30, die sich nahe dem geschlossenen Ende des jeweiligen Abteils quer zu deren Seitenwand erstreckt, be­ grenzt. Die Unterkante der Wand 30 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 ent­ steht. Durch diesen Durchlaß können die in die Näpfe gegebe­ nen biologisch aktiven Substanzen in die zugeordneten Abteile gelangen.

Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen weitere mögliche Anordnungen und Ver­ teilungen der Abteile bei einer Schale 10 mit zwei nebenein­ ander 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 verwen­ det werden kann. Auf diese Weise ist es dann möglich, die Schale 10 sowohl für die Kultivierung als auch für die Be­ stimmung der Widerstandskraft von Proben zu verwenden, bei­ spielsweise 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 unter­ sucht wird, was Zeit, Platz und Arbeit spart.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Untersuchen der Wirkung biologisch aktiver Substanzen auf Mikroorganismen, die in der Vorrichtung auf einer Gel-Schicht verteilt werden, der biologisch aktiver Substanzen zugegeben werden, bestehend aus einer Schale mit einem Boden, auf dem die Gel-Schicht aufgebracht wird, und mit nach oben geführten senkrechten Wänden, die nebeneinander angeordnete längliche und rechteckige Abteile begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (10) mindestens eine Kammer (15, 16) mit mehreren Abteilen besitzt, die an einer Schmalseite offen sind, so daß die rechteckigen Gel-Felder in den Abteilen an den offenen Abteilenden unmittelbar in ein weiteres Gel-Feld übergehen, das sich längs der Schmalseite aller Abteile erstreckt, daß einem jeden Abteil nahe dem geschlossenen Ende ein Napf (23) in Form einer Bohrung zugeordnet und daß mindestens ein entfernbarer Schutzstreifen (24) zum Abdecken und zum Schutz der Näpfe (23) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzstreifen (24) Pfropfen (26) aufweist, die sich bis in die Näpfe (23) erstrecken und diese ausfüllen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Näpfe (23) gegen die ihnen zugeordneten Abteile durch eine vom Boden aufwärts geführte Trennwand (30) abgegrenzt sind, die sich über die Gel-Schicht erstrecken und die Unterkante dieser Trennwand (30) im Abstand vom Boden (17) der Schale (10) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (10) eine zusätzliche abteillose Kammer aufweist, die gegen die mit Abteilen versehenen Kammern (15, 16) abgegrenzt ist.