DE2902339A1

DE2902339A1 - Vorrichtung zum ausfuehren immunologischer und biochemischer untersuchungen

Info

Publication number: DE2902339A1
Application number: DE19792902339
Authority: DE
Inventors: Robert A Beard; Kue Hung Chau
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1978-01-23
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1979-07-26
Also published as: FR2415304B1; SE7900577L; AU4307779A; ES476774A1; JPS596390B2; IT1110514B; GB2012955A; IT7919505A0; US4320087A; JPS54104384A; FR2415304A1; GB2012955B; AU521817B2; NL7900500A; CA1115628A; SE438739B; DE2902339C2; BE873629A

Description

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DR.-ING. WALTER ABITZ ^Mto<*-· ²²' ^^{ηΐΛαΓ 1}

DR. DIETER F. MORF | ΪΤ^££,ίΐΖ« se

DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER

Patentanwälte

Pionzenauerstraße 28 Telefon 983222

Telegramme: Chemindus München 2 Telex: (OJ 523992

3475

ABBOTT LABORATORIES
North Chicago, 111. 60064, V.St.A.

Vorrichtung zum Ausführen immunologischer und biochemischer Untersuchungen

330/0802

Bei radioimmunologischen und enzymimmunologischen Untersuchungen und Untersuchungen konkurrierender Proteinbindungen ist es oft notwendig, den Antigen-Antikörper-Komplex oder den Protein-Ligand-Komplex von anderen Komponenten in der Probe zu trennen. Zur Herbeiführung dieser Trennung werden bislang Verfahren benutzt, die die Hinzufügung eines flüssigen Reagens zur Erzeugung eines Niederschlags in dem Untersuchungsmedium und die Einführung eines Materials einer heterogenen Phase in das Untersuchungsmedium umfaßt, welches am Ende der Untersuchung leicht abgetrennt werden kann.

Beispiele für das Flüssigphasen-Verfahren umfassen (a) die fraktionierte Ausfällung von Proteinen unter Verwendung von Salzen oder Lösungsmitteln, die es zulassen, daß die Proteine ihre Bindungsfähigkeiten selbst im ausgefällten Zustand behalten, und (b) die Ausfällung des Antikörpers mit einem zweiten, dagegenwirkenden Antikörper.

Beispiele für die Trennung von Reaktionskomponenten unter Hinzufügung von Material einer heterogenen Phase umfassen (a) die Adsorption freien Antigens mit oberflächenaktiven Sorptionsmitteln wie Holzkohle, Talkum, mikrofeine Kiesel-

säure und Harzen; (b) die Bildung von Antigen-Antikörper-Komplexen auf Trägern, an die der erste oder zweite Antikörper dauerhaft gekoppelt ist; (c) die Bildung von Antigen- Antikörper -Komplexen auf ausgefällten zweiten Antikörperteilchen; und (d) die Bildung von Antigen-Antikörper--Komplexen auf der Innenfläche von Röhrchen, auf der der Antikörper festgesetzt ist.

Mit Ausnahme der überzogenen Röhrchen und der überzogenen festen Träger erfordern alle Reagenzien der flüssigen Phase und der heterogenen Phase zur Trennung des Niederschlags bzw. des Feststoffs von dem Untersuchungsmedium eine Zentrifugierung. Dieser Schritt ist nicht nur zeitaufwendig sondern erfordert oft auch eine besondere oder empfindliche Behandlung des Materials bei der Entfernung überschüssiger Flüssigkeit. Wenn das Untersuchungsergebnis zeitabhängig ist, kann nur eine geringe Anzahl von Tests ausgeführt werden, damit eine genaue zeitliche Abstimmung sichergestellt wird. Obwohl das beschichtete Röhrchen diese Trennungsprobleme ausschaltet und einfach zu benutzen ist, leidet es aufgrund von Herstellungsschwierigkeiten unter sehr geringem Bindungsvermögen und geringer Übereinstimmung von Menge zu Menge.

Feste, mit einem Sorptionsmittel bzw. Protein überzogene Träger, die zu ihrer Trennung von dem flüssigen Medium nicht zentrifugiert zu werden brauchen, sind vor kurzem für heterogene Proben entwickelt worden. Sie müssen jedoch zunächst durch die technische Hilfskraft, die die Untersuchung ausführt, zubereitet werden. Dies ist normalerweise keine schwerwiegende Einschränkung, jedoch ist es in einer Lage, in der der feste Träger mit pathogenen Antigenen oder strahlenmarkierten Reagenzien überzogen ist, am besten, wenn die Zubereitung des festen Trägers vermieden werden kann. Auch ist die Absaugung der überschüssigen Flüssigkeit zur

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Trennung des festen Trägers und der adsorbierten Komponenten vom Reaktionsmedium am Ende der Untersuchung erforderlich.

Die beanspruchte Erfindung offenbart eine Vorrichtung, die für die Ausführung immunologischer und biochemischer Untersuchungen vorteilhaft verwendbar ist und die einen Behälter mit einer Öffnung zum Einführen und zur Entnahme von Reagenzien, ein in dem Behälter angeordnetes Feststoffreagens und eine Rückhalteeinrichtung umfaßt, die nahe der Öffnung des Behälters angeordnet ist und die Entnahme des Feststoffreagens aus dem Behälter verhindert.

Das Feststoff reagens ist so groß, daß zum Ausscheiden des Untersuchungsmediums eine Zentrifugierung nicht nötig ist und daß es durch die Rückhalteeinrichtung in dem Reaktionsbehälter festgehalten wird, wenn dieser zum Ausgießen des Reaktionsmediums umgedreht wird. Die Rückhalteeinrichtung beseitigt die Begrenzungen herkömmlicher heterogener Reagenzien und erlaubt eine große Anzahl von Untersuchungen bei hoher Geschwindigkeit und unter Erleichterung einer präzisen Verteilung sowie Abschüttung der Reagenzien.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der offenbarten Vorrichtung, die die Vorder- und Oberseite zeigt,

Fig. 2 einen Teilschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht der offenbarten Vorrichtung, die zeigt, wie das Feststoffreagens in dem Behälter durch eine Ausführungsform der Rückhalteeihrichtung festgehalten wird,

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Fig. 4 eine Draufsicht der offenbarten Vorrichtung, die zeigt, wie das Feststoffreagens in dem Behälter durch eine zweite Ausführungsform der Rückhalteeinrichtung festgehalten wird, und

Fig. 5 einen Teilquerschnitt der offenbarten Ausführungsform mit Darstellung der Rückhaltung des Feststoffreagens in dem Behälter, wenn dieser zum Ausgießen des Untersuchungsmediums umgedreht ist.

Eine Ausführungsform der beanspruchten Vorrichtung wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung eingehend beschrieben.

Die Vorrichtung 10 ist im wesentlichen ein Behälter 11 mit einer Öffnung 15 für das Einführen und für die Entnahme von Reagenzien. Der Behälter 11 ist idealerweise aus einem polymeren Kunststoffmaterial hergestellt, kann jedoch gleichermaßen auch aus Metall oder Glas hergestellt sein. Die Form des Behälters 11 ist nicht von besonderer Bedeutung; die meisten Versuche lassen sich jedoch bequem in länglichen Behältern ausführen, die Teströhrchen entsprechen.

Das Feststoffreagens 12 ist in dem Behälter 11 untergebracht. Es sollte eine Größe aufweisen, bei der es sich innerhalb des Behälters 11 frei bewegen kann, jedoch groß genug sein, um eine ausreichende Menge der für die Ausführung der Untersuchung erforderlichen Komponente aufnehmen zu können. Das Feststoffreagens 12 kann in herkömmlicher Weise aus- einem polymeren Kunststoffmaterial hergestellt sein. Andere feste Materialien wie Glas, Metall oder chemisch behandeltes Papier können ebenfalls verwendet werden, jedoch läßt sich die Eignung eines Kunststoffmaterials nur schwer ignorieren.

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Das Feststoffreagens 12 kann beschichtet, imprägniert oder insgesamt aus Adsorbtionsmitteln, Immunadsorbtionsmitteln, Iminunreaktionsmitteln oder markierten Komponenten davon hergestellt sein. Es" kann ein Träger oder Vehikel von Immunreaktionsmitteln sein, das in einer der Menge des unbekannten Untersuchungsmediums proportionalen Menge in dem Reaktionsmedium gelöst wird. Diese Immunreaktionsmitte1 können mit radioaktiven Isotopen, Enzymen oder fluoreszierenden Anteilen markiert werden, die der Mengenbestimmung des bei dem Versuch verwendeten Reaktionsmittels dienen.

Im Rahmen dieser Erfindung in Frage kommende Feststoffreagenzien 12 schließen feste Kunststoffperlen ein, die mit einer Vielzahl von Materialien überzogen sind, welche bei der Ausführung einer gleich verschiedenen Art von Untersuchungen hilfreich sind. Beispiele von überzügen, die sich, als nützlich erwiesen haben, umfassen aktivierte Holzkohle, Talkum, Harz und dergleichen. Dieses Sorbens ermöglicht dem Feststoffreagens die Trennung von Komponenten bei biochemischen Untersuchungen durch die Adsorbtion besonderer Moleküle. Andere adsorbierende überzüge umfassen Immunadsorbtionsmittel wie Antigene, Antikörper und Komplexe davon. Diese überzüge erleichtern gleichermaßen die Trennung und Entnahme jeglichen Immunwirkstoffs, der eine Affinität zu dem besonderen verwendeten überzug hat.

Der Feststoffträger 12 sollte eine Größe haben, bei der er leicht in das Innere des Behälters 11 einbringbar ist, und einen ausreichenden Oberflächenbereich für die optimale Ausführung der Untersuchung präsentieren. Es wurde ermittelt, daß eine kugelförmige Styrolperle eine Oberfläche besitzt, die leicht mit jedem der vorangehend genannten Adsorbtionsmittel überzogen werden kann und den gewünschten Oberflächenbereich bildet.

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Bei Verwendung der bevorzugten Aus führung s form der beanspruchten Erfindung ist es vorteilhaft/ im Boden des rohrförmigen Behälters .11 eine Eindrückung 14 auszubilden, damit die kugelförmige Perle" 12 sich nicht festsetzt und in der Bodenkrümmung des Behälters unbeweglich sitzen bleibt. Diesem Übelstand kann auch durch die Verwendung einer Perle abgeholfen werden, deren Kugelradius kleiner ist als der Radius des rohrförmigen Behälters.

Die Aufgabe der Rückhalteeinrichtung 13 besteht einfach in der Zurückhaltung des Feststoffreagens 12 in dem Behälter 11 und dadurch der Erleichterung der Trennung der anhaftenden Reaktionskomponenten von denen, die am Ende der Unter— suchungsreaktion im Untersuchungsmedium verbleiben. Die Rückhalteeinrichtung 13 sollte dabei nahe der Behälteröffnung 15 positioniert sein, damit sie eine maximale Beweglichkeit des Feststoffreagens 12 innerhalb des Behälters zuläßt. Die Rückhalteeinrichtung 13 sollte im Idealfall so gestaltet sein, daß sie die Entnahme des Untersuchungsmediums erlaubt, während sie den festen Träger zurückhält. D.h. mit anderen Worten, daß die Rückhalteeinrichtung nicht so angeordnet werden darf, daß das zurückgehaltene Feststoffreagens 12 die öffnung 15 in dem Behälter blockiert und die Entnahme des Untersuchungsmediums verhindert.

Die Rückhalteeinrichtung 13 kann eine Vielzahl von Formen und Gestalten annehmen. So kann beispielsweise eine einfache Kappe für den Behälter 11 mit einem Loch oder mehreren Löchern geeignet verwendbar sein. Im Rahmen der beanspruchten Erfindung kann aber auch eine in dem Behälter 11 nahe der öffnung eingeklemmte federartige Einrichtung arbeiten.

Die Zeichnung zeigt zwei Varianten einer sehr praktischen Lösung, nämlich eine Eindrückverformung. Die Verringerung

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des Durchmessers des Behälters 11 durch die Eindrückverformung an oder nahe der Öffnung 15 ist ein brauchbares und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Rückhalteeinrichtung 13. Die Eindrückverformung kann dabei aus einer oder einer Reihe von Eindrückungen bestehen, wobei lediglich zu fordern ist, daß eine einzelne Eindrückung groß genug ist, um das feste Reagens zurückzuhalten, während eine übermäßig große Anzahl von Eindrückungen die Entfernung des Untersuchungsmediums unter Zurückhaltung des festen Reagens nicht behindern darf.

Falls die Rückhaltung des Feststoffreagens durch die Ausbildung von Eindrückungen an den Seiten eines Kunststoffbehälters erfolgt, können die Vorsprünge auf eine Anzahl verschiedener Arten geformt werden. Dem Behälter können Vorsprünge eingeformt oder durch die Anwendung örtlich begrenzter Wärme angeformt werden. Eine als besonders nützlich ermittelte Lösung ist die Verwendung eines Polypropylen-Behälters in der Größe von 12 χ 75 mm und die Ultraschallverformung des Kunststoffes am Behälterrand zur Bildung einer geeigneten Rückhalteeinrichtung für das Feststoffreagens.

Die bevorzugte Ausführungsform der beanspruchten Erfindung hält zwar den festen Träger 12 zurück, erlaubt jedoch seine Ausbreitung über die Lippe der Öffnung hinaus. Das ermöglicht es der technischen Hilfskraft, überschüssiges Reaktionsmedium von der Oberfläche des Feststoffreagens durch Drehung des eingeschlossenen Reagens wie einer Kugel in einer Fassung auf einem adsorbierenden Papier oder Tuch zu entfernen.

Wie schon vorangehend erwähnt worden ist, ist diese offenbarte Vorrichtung besonders geeignet zur Ausführung von radio- oder enzymimmunologischen Untersuchungen für biochemische Stoffe wie Hormone, Drogen, Antigene, Antikörper und dergleichen. Eine typische Untersuchung wird so ausgeführt,

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daß (1) Proben oder genormte Medien in den Behälter 11 pipettiert werden, in dem bereits das Feststoffreagens eingeschlossen ist, (2.) ein Reagens hinzugefügt wird, das radioaktiveoder mit Enzymen markierte Komponenten enthält, die denen in der untersuchten Probe entsprechen, (3) das Gemisch für einen bestimmten Zeitraum wirken lassen wird, (4) die Flüssigkeit durch Umdrehen des Behälters aus diesem abgefüllt wird, während das Feststoffreagens in dem Behälter zurückgehalten wird und (5) die Strahlungs- oder Enzymaktivität in dem Röhrchen gemessen wird.

Die vorangehenden Ausführungen sollen das Verständnis für die offenbarte Vorrichtung fördern, die Erfindung jedoch nicht begrenzen. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung noch mancherlei Änderungen möglich.

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Claims

DR.-ING. WALTER ABITZ DR. DIETER F. MORF DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER

Patentanwälte

München, 22. Januar 1979

Postanschrift / Postal Address Postfach 86O1O9, 8OOO München 8Θ

PienzenauerstraQe 23

Telefon 98 32 22

Telegramme: Chemlndus München

Telex: CO) S23992

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A η s ρ r ü c h e ;

.] Vorrichtung zum Ausführen immunologischer und biochemischer Untersuchungen, gekenn ζ e ichnet durch

(a) einen Behälter (11) mit einer Öffnung (15) zum Einführen und zur Entnahme von Reagenzien,

(b) ein in dem Behälter (11) untergebrachtes Adsorbtionsmittel in fester Phase,

(c) eine in dem Behälter (11) integrierte Rückhalteeinrichtung (13), die nahe der Öffnung (15) positioniert ist und die Entnahme des festen Adsorbtionsmittels verhindert, die Entnahme nicht adsorbierter Reagenzien jedoch zuläßt»
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) eine rohrförmige Gestalt hat.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Adsorbtionsfeststoff (12) ein Träger ist, der mit einem Immunadsorbtionsmittel überzogen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Immunadsorbtionsmittel ein Antikörper ist-
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Adsorbtionsfeststoff (12) ein mit aktivierter Holzkohle überzogener Träger ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorbtionsfeststoff (12) eine Polystyrolperle mit einem Überzug aus aktivierter Holzkohle ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorbtionsfeststoff (12) eine mit einem Immunadsorbtionsmittel überzogene Polystyrolperle ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Rückhalteeinrichtung (13) aus demselben Material geformt ist wie der Behälter (11).

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