DE60003437T2

DE60003437T2 - Warmgeformte elektrophoretische einwegkassette

Info

Publication number: DE60003437T2
Application number: DE60003437T
Authority: DE
Inventors: Pierre Sevigny; Dominique Roy
Original assignee: Mirador DNA Design Inc
Current assignee: Mirador DNA Design Inc
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: EP1231466A3; EP1231466A2; WO2001016589A1; DE60003437D1; AU6678800A; US20020079222A1; AU2004200643A1; ATE243317T1; US6379519B1; AU771464B2; CA2381962C; CA2381962A1; JP2003508751A; MXPA02002328A; EP1208371B1; ES2202159T3; EP1208371A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrophoretische Einweg- oder Wegwerf-Kassette, die insbesondere geeignet ist für vorfabrizierte elektrophoretische Medien für die Proteinund Nukleinsäure-Elektrophorese. Die Erfindung betrifft auch eine Stützplatte für diese Kassette, um deren korrekte Steifigkeit beim Einsetzen in die Elektrophorese-Vorrichtung hinein sicherzustellen, welche außerdem als Wärmesenke dient und so eine gleichmäßigere Migrationsfront im Betrieb bietet, weil die Temperatur des Mediums innerhalb der Kassette während des Elektrophoresevorgangs im wesentlichen gleich ist. Die Erfindung betrifft auch einen Kamm für das Einspritzen des Elektrophorese-Mediums in die Kassette hinein sowie das zugehörige Einspritzverfahren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Elektrophorese ist eine recht bekannte Separationstechnik, die das Anlegen eines elektrischen Stroms an beiden Polen einer Kassette oder Platte erfordert, um Proben durch ein elektrophoretisches Medium hindurch zu zwingen, das als Molekularsieb dient. Das Anlegen eines Potentialunterschieds zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt der Kassette nimmt die Ausbildung von zwei voneinander abgedichteten Bereichen an. Weil Strom über zwei separate Pufferreservoirs übertragen wird, ist es notwendig, einen Druck oder eine Kraft auf die Kassette auszuüben, so dass die Dichtungen korrekt arbeiten. Es ist daher wichtig, dass das gesamte System einschließlich der Kassette eine gewisse Steifigkeit aufweist.
Herkömmliche Elektrophorese-Kassetten bestehen aus zwei voneinander mit Plastikabstandshaltern oder Zungen beabstandeten Glasplatten, so dass zwischen diesen Glasplatten ein Raum erzeugt wird, während sichergestellt ist, dass die Seiten der Anordnung korrekt abgedichtet sind. Es ist wichtig, dass die Abstandshalter keinen elektrischen Strom leiten. Die Anordnung wird im allgemeinen mit Klemmen zusammengehalten, und es ist oft notwendig, die Dichtungen mit heißem Agar zu verstärken. Wenn das Gel in die Kassette hinein gegossen wird, wird ein Kammelement an einem Ende der Anordnung eingeführt, um anschließend zumindest ein Reservoir oder zumindest einen Schacht auszubilden, in welchem die Probe/die Proben später aufgenommen wird/werden. Die Gestalt des Kammes kann verschiedene Anzahlen und Größen von Reservoirs aufweisen, abhängig von der gewünschten Anwendung und der Größe der Kassette. Beispielsweise erfordert ein Präparationsgel weniger Reservoirs, während ein analytisches Gel mehr Reservoirs erfordern wird, und die Breite der Reservoirs wird von der gewünschten Auflösung abhängen.
Solche Anordnungen haben jedoch einige Nachteile und Einschränkungen. Der Montagevorgang erfordert Geschicklichkeit und ist zeitraubend, weil er manuell durchgeführt wird. Die Platten bestehen herkömmlicherweise aus Glas, und sie müssen daher vorsichtig gehandhabt werden. Außerdem müssen sie sorgfältig gereinigt werden, um gute Resultate zu erzielen. Schließlich ist die Handhabung von Acrylamidgel, einem gängigen elektrophoretischen Medium, auf die Dauer eine Gefahr für die Gesundheit der Bediener, da ein solches Gel sehr giftig ist.
Neuerdings sind, um die von dem Bediener durchzuführenden Montagearbeiten zu erleichtern und die Gefahren der Vergiftung sowie die Gefahren bei der Handhabung zu reduzieren, vorgefertigte Kassetten kommerziell erhältlich, die bereits das Gel aufweisen oder beinhalten. Die Kassetten weisen ein Acrylamidgel auf, und ein Kamm ist an einem Erde der Kassetten vorgesehen. Diese Kassetten sind jedoch unerschwinglich, und das Entformen dieser Kassetten, um die Ergebnisse sichtbar zu machen, ist ein schwieriger und komplizierter Vorgang. Außerdem wird der Kamm durch Spritzgießen hergestellt, und er wird verwendet, um die Schächte oder Reservoirs in dem Gel auszubilden. Diese machen im allgemeinen einen Großteil der Gesamtkosten der Kassette aus.
Um ökonomisch machbar zu sein und ohne wesentliches Verbiegen die darauf aufgebrachten mechanischen Kräfte aushalten zu können, müssen die das vorgefertigte Elektrophoresemedium aufweisenden Kassetten starr genug sein und aus einem ökonomisch vernünftigen und vorzugsweise recycelbaren Material gemacht sein, beispielsweise aus thermoplastischen Materialien wie Polymethylmethacrylat (PMMA). Herkömmlicherweise müssen die Platten jedoch, um ausreichend starr oder steif zu sein, relativ dick sein. Zwei offensichtliche Probleme werden hier deutlich: a) die Menge des erforderlichen thermoplastischen Materials ist signifikant, wodurch die Kosten ansteigen, was nicht gut ist für eine Wegwerfeinrichtung; und b) das Aufrechterhalten einer geeigneten Betriebstemperatur des Gels ist kompliziert, weil die dicken Wände des thermoplastischen Materials als Dielektrikum dienen. Dickere Plastikwände beeinflussen auch die Diffusion der während des Elektrophoresesvorgangs erzeugten Hitze, was zu Temperaturgradienten innerhalb des Elektrophoresemediums führt und zu einer nicht gleichmäßigen Migration der analysierten Proben.
WO 97/41070 beschreibt eine Vorrichtung zum Durchführen einer Elektrophorese-Separation. Die Vorrichtung beinhaltet eine Kammer, in welcher sich ein Körper aus einem Separiergel befindet, um darin eine Elektrophorese-Separation durchzuführen, und Elektroden zum Verbinden der Kammer mit einer externen Energiequelle. In einer Ausführungsform ist die Kassette im wesentlichen geschlossen, und zwar vor, während und nach der Elektrophorese, wobei Öffnungen zum Einführen einer Probe aus Molekülen vorgesehen sind. Die Kassette weist eine dreidimensionale Kammer auf, die im wesentlichen flach ist und eine Bodenwand und Seitenwände hat sowie eine Abdeckung, die die obere Wand der Kassette bildet. Der Boden und die Abdeckung bestehen aus irgendeinem geeigneten UV-transparenten Material wie beispielsweise einem PMMA-Plastik. Das Verfahren zum Herstellen der Kassette beinhaltet einen Plastikformvorgang. Die Abdeckung kann zwei Entlüftungsöffnungen zum Auslassen der Gase beinhalten.
Herkömmliche Prozesse zum Befüllen der Kassette sind im allgemeinen Standard, unabhängig von dem elektrophoretischen Medium. Typischerweise werden ein Gel, das eine Mischung aus Acrylamid und Bis-Acrylamid aufweist, ein Puffer wie Tris-Boratethylendiamin (EDTA), Tris-Acetat-EDTA, Tris-Glycin, Tricin und ein Polymerisationsinitiator in die Kassette hineingespritzt oder -gegossen. Einige dieser Produkte sind neurotoxisch und/oder sie reizen, und sie müssen daher sehr vorsichtig gehandhabt werden. Eine Laborpipette oder eine Pumpe kann verwendet werden, um die Kassette von oben mit dem flüssigen Medium zu befüllen. Wenn die Kassette befüllt ist, verschließt ein Kamm den oberen Bereich der Kassette. Der Kamm ist so gestaltet, dass er zumindest einen Zinken aufweist, der Reservoirs in dem Gel ausbildet, in welchem die Probe später platziert wird. Nach der Polymerisation des Mediums werden der Kamm sowie ein Separator, der sich in dem unteren Bereich der Kassette befindet, entfernt. Die Kassette wird dann in einer Elektrophoresevorrichtung platziert, wobei der obere und der untere Bereich des Gels in Kontakt mit zwei unabhängigen Pufferlösungen geraten werden. Die Proben werden dann in die Reservoirs eingeführt, und ein Strom wird angelegt, um die verschiedenen Komponenten jeder Probe zu separieren. Nach der Beendigung der Separation wird das Medium aus der Kassette entfernt für die weitere Bearbeitung, d. h. Colorieren, Fotografieren und Analysieren.
Ein solches System und ein solches Verfahren haben wiederum verschiedene schwerwiegende Nachteile und Beschränkungen. Wie oben bereits ausgeführt, erfordert das manuelle Befüllen der Kassette eine große Sorgfalt und ein großes Geschick, ganz zu schweigen von den durch die toxischen Chemikalien für den Bediener entstehenden Gefahren. Außerdem bilden sich während des Befüllens oft unerwünschte Bläschen aus, und das Einbringen des Kamms nach dem Befüllen kann auch Bläschen am Boden der Zinken erzeugen. Solche Luftbläschen müssen jedoch jederzeit vermieden werden, da sie signifikant mit den Proben interferieren, die in dem polymerisierten Gel während des Elektrophoresevorgangs migrieren.
Vorfabrizierte Gels werden neuerdings vermarktet, haben jedoch andere oben erwähnte Probleme für diese Gels enthaltenden Kassetten nicht lösen können, wie beispielsweise die unverhältnismäßig hohen Kosten. Einer der Hauptgründe ist, dass die Kassetten durch Spritzgießen hergestellt werden, was ein kostenintensiver und relativ langsamer Vorgang ist aufgrund der signifikant großen Menge von Plastik, die für das Einspritzen erforderlich ist, aufgrund der Kosten des Plastikmaterials selbst und aufgrund der Zeit, die notwendig ist, um ein vollständiges Abkühlen der so geschaffenen Kassette zu ermöglichen. Weil die Kassetten aus einem thermoplastischen Material gemacht sind, wird außerdem die Gel-Polymerisation stark beeinflusst und verlangsamt, weil das Polymer freie Radikale absorbiert, die durch die Kettenreaktion der Polymerisation erzeugt werden. Als Ergebnis
klebt'' das polymerisierte elektrophoretische Medium nicht an den inneren Oberflächen der Kassette. Eine teure Beschichtung oder Auskleidung muss daher auf die Oberflächen des thermoplastischen Materials aufgebracht werden, um dieses Problem zu minimieren und eine korrekte Geschwindigkeit und Qualität der Polymerisation sicherzustellen.
Der Elektrophoresevorgang erfordert das Anlegen einer Spannung über das Gel hinüber, welche Hitze erzeugt, die irgendwie abgeleitet werden muss. Während des Hitzeableitungsvorgangs verursacht die Temperatur des Gels, wenn sie nicht gleichmäßig ist, eine Verzerrung in den separierten Protein- oder Polynukleinsäurebändern. Diese Hitze ist daher ein kritisches Problem, weil sie die Geschwindigkeit beschränkt, bei welcher Gels betrieben werden können. Steigende Temperaturen reduzieren den Widerstand und steigern den Strom bei einer gegebenen Spannung. Obwohl der Nettoeffekt ein kürzerer Durchlauf ist, kann eine zu hohe Temperatur zu einer unerwünschten Verbreiterung des Bandes oder der Bänder führen. Es ist daher bevorzugt, eine höhere Spannung und eine konstant niedrigere Temperatur zu verwenden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrophorese-Kassette gemäß dem Anspruch 1.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kamm für eine elektrophoretische Kassette geschaffen, der lösbar in die Kassette eingesetzt werden kann und das Einspritzen eines elektrophoretischen Mediums in die Kassette und den Auslass des überschüssigen elektrophoretischen Mediums aus der Kassette heraus ermöglicht, mit einem Einlass und einen Auslass zum Einspritzen des elektrophoretischen Mediums in die Kassette hinein, wobei sich der Auslass in Längsrichtung auf einer ersten Seite von zumindest einem Zinken erstreckt.
In einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine elektrophoretische Anordnung geschaffen, mit einer Kassette, die wie oben definiert aufgebaut ist; einem in dem Volumen vorhandenen elektrophoretischen Medium; und einer Halterung mit einem Rahmen zum Aufnehmen der Kassette, wobei die Halterung außerdem mehrere Ausnehmungen aufweist, die entsprechende Kanäle zwischen einer Kassettenoberfläche und der Halterung bilden und so den Durchtritt von Kühlmittel darin ermöglichen, wodurch die Temperatur des Mediums innerhalb des Volumens im Wesentlichen gleich ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Gießen eines elektrophoretischen Mediums in eine Kassette hinein geschaffen, welches die folgenden Schritte aufweist:

– Abdichten der zumindest einen Öffnung;
– Einspritzen des elektrophoretischen Mediums in den Einlass hinein, wobei das Medium durch das aufzunehmende Element hindurch in das Volumen hineintritt; und
– Fortführen des Einspritzens des Mediums, bis das gesamte Volumen gefüllt ist und das überschüssige Medium aus der zumindest einen Öffnung des aufzunehmenden Elements ausgelassen wird.

Es wird außerdem eine Zusammensetzung für die Verwendung als elektrophoretisches Medium geschaffen, die nicht Teil der Erfindung ist und folgendes aufweist:

– ein elektrophoretisches Gel;
– einen Polymerisations-Initiator;
– einen Puffer; und
– ein Haftmittel, das das Anhaften des polymerisierten elektrophoretischen Mediums an einer Oberfläche einer thermoplastischen elektrophoretischen Kassette ermöglicht.

ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine Kassette und eine zugehörige Stützplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 veranschaulicht die Details eines gemäß der vorliegenden Erfindung entwickelten Kamms; und
3 veranschaulicht die zum Halten der vorliegenden Kassette entwickelte Stützplatte.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrophorese und. insbesondere eine dazu geeignete Kassette. Es wird angenommen, dass das als elektrophoretisches Medium verwendete Gel vorzugsweise ein Acrylamidgel (oder Polyacrylamidgel) ist, eventuell quer vernetzt. Andere herkömmliche und recht bekannte elektrophoretische Medien, wie beispielsweise Agarose-Gel oder Stärkegel, können auch verwendet werden. Polyacrylamidgel ist insbesondere bevorzugt, weil es transparent und elektrisch neutral ist und mit verschiedenen Porengrößen hergestellt werden kann. Andere Comonomere, die auf diesem Gebiet recht bekannt sind, beinhalten N,N'-Methylenbisacrylamid, N,N-Bisacrylylcystamin, N,N'-(1,2-Dihydroxyethylen)Bisacrylamid, N,N'-Diallyl-Tartardiamid, und ähnliche.
Die anliegenden Zeichnungen sollen nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutern und sollen den Bereich der Erfindung nicht beschränken.
Mit Bezug auf die Zeichnungen veranschaulicht 1 eine Kassettenanordnung 10 und eine Halterung 12 dafür. Die Kassette 10 weist eine obere Platte 14 sowie eine Reservoirplatte 16 auf, die beide eine im wesentlichen quadratische Gestalt haben und an ihren vier Kanten abgedichtet sind, entweder mit einer dazwischen eingesetzten Haftschicht 11 oder mit Hilfe eines anderen kompatiblen Dichtmittels wie beispielsweise Klebstoff, Ultraschallschweißen, Klebeband etc.. Die Struktur der Schicht 11 ist komplementär zu der der beiden Platten 14 und 16.
Die Platten 14 und 16 bestehen vorzugsweise aus einem chemisch und elektrisch inerten Material mit dem gewünschten Grad an Steifigkeit, um das Gel während des Hineingießens zu stützen und zu schützen, sowie bei Versand- und Handhabungsvorgängen. Ein thermoplastisches "thermoformbares" Material ist am besten geeignet, weil die Platten kommerziell mittels Bahnthermoformen produziert werden können, was schnell ist, verlässlich und relativ kostengünstig. Bevorzugte thermoplastische Materialien, die für die Zwecke der Erfindung geeignet sind, beinhalten alle elektrisch und chemisch inerten thermoplastischen Materialien, die leicht und ökonomisch thermoformbar sind. Die am stärksten bevorzugten Beispiele sind Polystyren, hochdichtes Polyethylen (HDPE), Polyethylen mit geringer Dichte (LDPE), lineares Polyethylen mit geringer Dichte (LLDPE), Polyethylenterephthalat (PET), Glycol-modifiziertes PET, Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polycarbonat, PMMA, Polyvinylacetat (PVA), Ethylenvinylacetat (EVA), Polypropylen, Polyester, Celluloseacetate, Polyamide wie z. B. Nylon, und Copolymere davon.
Vorzugsweise bestehen beide Platten 14 und 16 aus dem gleichen Material, und zwar aus Gründen der Kompatibilität. Außerdem sollte zumindest die Reservoirplatte 16 transparent sein, aber es wird bevorzugte, dass beide Platten 14 und 16 transparent sind.
Die Reservoirplatte 16 weist eine Reihe von Reservoirs 18 zum Aufnehmen einer entsprechenden Reihe von Zinken 20 des Kamms 22 auf. Die obere Platte 14 hat eine komplementäre Struktur, d. h. eine Reihe von Öffnungen 24, die den Durchtritt der mehreren Zinken 20 für den Eingriff in die Reservoirs 18 hinein dort hindurch ermöglichen. Die Reservoirplatte 16 weist außerdem eine Reihe von Schlitzen 26 auf, die mit der Reihe von Reservoirs 18 ausgerichtet sind und im wesentlichen die gleiche Breite haben. Wählrend der Befüll-, Versand- und Handhabungsvorgänge sind diese Schlitze mit einem lösbaren Versiegelungsstreifen 28 versiegelt, der entfernt werden wird, bevor die Kassette 10 in der Elektrophoreseeinrichtung platziert wird. In einer alternativen Ausführungsform ist festgestellt worden, dass die Reihe von Schlitzen 26 durch Schlitze mit einer geringeren Breite, die jedoch in größerer Anzahl vorhanden sind, d. h. vorzugsweise zweimal so viele Schlitze 26, mit dem gleichen Endergebnis ersetzt werden können.
Der Kamm 22 hat eine Öffnung und einen Einlass 30, der sie im wesentlichen rechtwinklig zu seinem längs verlaufenden Schnitt dort hindurch erstreckt, und ausgerichtet mit einem Zinken 32, welcher eine längs verlaufende Ausnehmung 34 aufweist, die in 2 in Phantomlinien dargestellt ist und als Auslass dient. Nach dem Eingriff der Zinken 20 in die Reihe der Reservoire 18 hinein wird ein elektrophoretisches Medium in die Kassette 10 durch die Öffnung 30 und die Ausnehmung 34 hindurch eingespritzt, wie durch einen Pfeil 36 gekennzeichnet. Der Strom des elektrophoretischen Mediums innerhalb der Kassette 10 ist ebenfalls durch Pfeile 31 und 33 veranschaulicht. Um das vollständige und korrekte Befüllen der Kassette 10 sicherzustellen sowie Luftbläschen zu minimieren, muss ein geringfügiger Überschuss des elektrophoretischen Mediums eingespritzt werden. Ein solcher Überschuss wird aus der Kassette hinaus 10 durch eine längs verlaufende Ausnehmung 38 ausgelassen, die in jedem Zinken 18 vorgesehen ist. Der Auslassstrom ist durch den Pfeil 44 veranschaulicht. Die Ausnehmung 38 befindet sich auf der Seite eines Zinkens 20, die der Seite des Zinkens 32 mit der Ausnehmung 34 gegenüberliegt. Jeder Zinken 20 weist außerdem ein Paar von Nuten 40 und 42 auf, deren Tiefe viel geringer ist als der der Ausnehmung 38, und die V-förmige angeordnet sind. Der Zweck dieser Nuten ist es hauptsächlich, die Trennung des Gels von dem Kamm 22 beim Entfernen des Kamms nach der Beendigung der Polymerisation des elektrophoretischen Mediums zu erleichtern, obwohl diese Nuten auch zum Auslassen des überschüssigen Gels nützlich sein können. Die Nuten 40 und 42 ermöglichen eine saubere Trennung des Kamms 22 von dem Gel, so dass eine untere Fläche des Reservoirs 18, die das Medium aufweist, im wesentlichen gleich und eben in jedem Reservoir 18 verbleibt.
Während des Gießvorgangs des elektrophoretischen Mediums wird das Medium in die Kassette 10 hinein durch die Öffnung 30 des Kamms 22 gegossen und kann sich dann verfestigen. Vorzugsweise wird die Kassette so gehalten, dass die Platten 14 und 16 im wesentlichen parallel gehalten werden, um das Befüllen der Kassette zu erleichtern. Die Platten 14 und 16 können im wesentlichen parallel gehalten werden, indem beispielsweise eine Spannung an jeder Seite dieser Platten angelegt wird, um die Position zu strecken, oder ein "nicht klebender" Klebstoff wird auf die äußere Oberfläche der Platten aufgebracht, so dass diese lösbar während des Einspritzens des elektrophoretischen Mediums dazwischen "verklebt" werden können. Alternativ kann ein Vakuum sowohl außerhalb als auch innerhalb der Kassette angelegt werden, d. h. innerhalb zum Ziehen des Gels nach innerhalb der Kassette und außerhalb zum Halten der Platten in im wesentlichen paralleler Ausrichtung. Eine Kombination des Vakuums außerhalb und des positiven Drucks innerhalb der Kassette kann auch verwendet werden. Der Polymerisationsvorgang beginnt, nachdem ein überschüssiges Medium aus jeder Ausnehmung 38 heraus gegossen worden ist, so dass die vollständige Befüllung der Kassette 10 feststeht. Dieses Verfahren eliminiert daher im wesentlichen Luftbläschen von der Kassette 10. Wenn die Polymerisation beendet ist, wird die Kassette 10 in herkömmlicher Art und Weise geeignet gelagert.
Der Kamm 22 wird vorzugsweise nur Minuten vor der Verwendung der Kassette entfernt oder unmittelbar nach der vollständigen Polymerisation des Gels, vor der Lagerung, wenn die Reservoirs 18 gut vor Dehydrierung geschützt sind. Bei diesem Punkt wird er langsam aus der Kassette herausgezogen, und jedes Reservoir 18 wird anschließend mit einem geeigneten Volumen einer zu elektrophorisierenden Probe befüllt.
Es ist wohlbekannt, dass während des Betriebs die Temperatur des Elektrophorese-Gels ansteigt. Es ist auch wohlbekannt, dass die Temperatur in Richtung der Mitte der Kassette höher sein wird als an ihren Seiten. Als Ergebnis wird die Migrationsfront der zu separierenden Produkte verändert, und eine fehlerhafte Interpretation kann auftreten. Eine neuartige Stützplatte ist daher entwickelt worden, um diese Probleme zu lösen und ein Profil korrekt beizubehalten, d. h. eine ausreichende Steifigkeit der dünnen Wände der Kassette, und den Einbau der Kassette in eine Betriebsposition in einer herkömmlichen Elektrophorese-Vorrichtung zu erleichtern.
Die Stützplatte 12 weist einen Rahmen 46 zur Aufnahme einer Kassette 10 auf, welcher Rahmen eine Oberfläche 48 mit mehreren längs verlaufenden Ausnehmungen 50 aufweist, die jede Gestalt und Größe haben können. Öffnungen 52 und 54 sind innerhalb der Platte ausgeschnitten, um einen freien Raum zu definieren, der im wesentlichen in der Größe dem Reservoir 18 und den Schlitzen 26 entspricht. Wenn die Kassette 10 auf die Halterung 12 platziert wird, liegt sie direkt auf Rippen 56 der Platte 12, so dass eine Reihe von Kanälen zwischen Ausnehmungen 50 und einer Oberfläche der Kassette 10 für die Zirkulation der Pufferlösung ausgebildet sind (Strom veranschaulicht durch Pfeile 51), so dass die innerhalb der Kassette erzeugte Hitze dispergiert werden kann. Wie dargestellt, ist jede Ausnehmung 50 vorzugsweise mit einem Reservoir 18 und einem Schlitz 26 ausgerichtet, um sicherzustellen, dass die Temperatur des migrierenden Produkts und des Gels im wesentlichen die gleiche ist, egal ob sich das Reservoir in der Nähe der Seite oder der Mitte der Kassette befindet. Es ist jedoch festgestellt worden, dass eine solche Ausrichtung nicht zwingend ist. Das wichtigste Element ist, dass Pufferlösung zwischen der Stützplatte und der Kassette zirkulieren kann, um Hitze von der Kassette zu "extrahieren". Die Halterung 12 kann aus jedem geeigneten starren Material sein, besteht jedoch vorzugsweise aus einem Hitze leitenden Material, so dass Hitze auch von den Rippen 56 extrahiert wird, die in direktem Kontakt mit der darauf liegenden Oberfläche der Kassette 10 stehen, und innerhalb der Struktur der Halterung dispergiert wird. Die Kassette 10 kann an ihrer Stelle in der Platte 12 mit der Hilfe von einigen Rückhalteplatten 58 gehalten werden.
Bezüglich des Problems der Interferenz des Polymerisationsvorgangs, das durch das thermoplastische Material der Kassette verursacht wird, ist festgestellt worden (was nicht Teil der Erfindung ist), dass durch Kombinieren eines leistungsstarken Initiators, der mehr freie Radikale erzeugt, mit einem geeigneten "Klebe"-Mittel in der Gel-Zusammensetzung nicht länger die Notwendigkeit besteht, eine kostenintensive Schutzschicht auf die thermoplastischen Oberflächen aufzubringen. Beispiele für solche Initiatoren beinhalten Ammoniumpersulfat und N,N,N,N-Tetramethylethylenediamin (TEMED); 4-Dimethylaminopropionitril; 1-Hydroxycyclohexyl-Phenylketon; 2,2-Diethoxyacetophenon; 2,2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon; 2',4'-Dimethoxy-Acetonphenon; 2-Hydroxy-2-Methyl-1-Propiophenon; 2-Hydroxy-2-Methyl-1-Phenylpropan-1-on, und Mischungen daraus. Diese starken Initiatoren ermöglichen eine im wesentlichen vollständige Polymerisation des Gels. Das entstehende polymerisierte Gel haftet jedoch nicht an der Plastikoberfläche, was wichtig ist, insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, dass die Struktur der Kassette relativ flexibel ist. Ein Lösen des polymerisierten elektrophoretischen Mediums von den inneren Oberflächen der Kassette kann dazu führen, dass unerwünschte Luftbläschen zwischen die Plastikoberfläche und das Gel geraten, und kann auch zu Unregelmäßigkeiten in der Struktur des Mediums führen, und so die Effizienz der Kassette stark beeinträchtigen. Überraschend ist herausgefunden worden, dass das Hinzufügen einer kleinen Menge einer Haftmischung zu der Gel-Zusammensetzung ausreichend ist, damit das Gel adäquat an der Plastikoberfläche anhaftet. Die Haftmischung entspricht im wesentlichen der, die zum Beschichten der inneren Oberflächen von momentan erhältlichen thermoplastischen Kassetten für den gleichen Zweck verwendet wird. Die Kosten der Bearbeitung und des Aufbringens einer solchen Schicht auf die inneren Oberfläche der Kassette sind jedoch signifikant. Andererseits muss man nur eine ausreichende Menge dieser Klebemischung in die Gel-Komposition einbringen, die in die Kassette eingespritzt werden soll, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Nicht nur ist das Verfahren einfacher, sondern die erforderliche Menge an Klebemischung ist geringer. Geeignete Klebemischungen beinhalten Polysilazene oder Tetrasubstituierte Siliziumderivate. Die Substituenten können die gleichen oder unterschiedliche sein und beinhalten ein gerades oder verzweigtes Alcyl, Alkoxy, Keton, Ester oder Amid, jeweils mit 1 bis 8 Carbonatomen, oder ein Amino, Halogen, Cyano oder Hydroxy. Haftmittel sind Alcylalkoxysilanderivate. Haftmittel beinhalten Silan A-174, Methacryloxytrimethosysilylpropan, 3-(trimethoxysilyl)Propyl Methacrylat, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, MEMO, DYNASYLAN MEMO, und λ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan.
Die Dicke der Platten 14 und 16 sollte ausreichend sein, damit diese stark genug sind, für den Betrieb in einem Elektrophoresesystem. Aus ökonomischen Gründen ist herausgefunden worden, dass es nicht notwendig ist, eine Dicke von ungefähr 40/1000 zu überschreiten.
Während die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben worden ist, kann sie natürlich verschiedenartig modifiziert werden, und diese Anmeldung soll alle Variationen, Verwendungen oder Anpassungen der Erfindung abdecken, die im allgemeinen den Prinzipien der Erfindung folgen, und die Abweichungen von der vorliegenden Beschreibung beinhalten, die in der bekannten oder gängigen Praxis innerhalb des technischen Gebiets liegen, zu dem die Erfindung gehört, und die auf die wesentlichen Merkmale der Erfindung anwendbar sind.

Claims

Elektrophoretische Kassette mit einer ersten (14) und einer zweiten (16) warmgeformten Oberfläche, deren Kanten in hermetischem Kontakt zueinander stehen und die zwischen sich ein Volumen bestimmen, um ein elektrophoretisches Medium aufzunehmen; wobei entweder die erste oder die zweite Oberfläche zumindest ein geöffnetes Reservoir aufweist, das darin an einem Ende ausgeformt ist, das zu der anderen der beiden Oberflächen hinweist; wobei entweder die erste oder die zweite Oberfläche außerdem zumindest eine Öffnung (24, 26) an dem gegenüberliegenden Ende dieser Oberfläche aufweist; und wobei die elektrophoretische Kassette außerdem ein aufzunehmendes Element (22) aufweist, dessen Aufbau komplementär zu dem des zumindest einen Reservoirs ist, wobei das aufzunehmende Element lösbar darin einführbar ist; wobei die elektrophoretische Kassette außerdem einen Einlass (30) und einen Auslass (34) aufweist, um das elektrophoretische Medium dort hindurch und in das von der ersten und zweiten Oberfläche definierte Volumen hineinzuspritzen, und zumindest eine Öffnung zum Auslassen (38) des überschüssigen elektrophoretischen Mediums.
Kassette nach Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche eine Reservoirplatte aufweist, an deren einem Ende sich das zumindest eine Reservoir befindet und an deren gegenüberliegendem Ende sich Öffnungen befinden, wobei die zweite Oberfläche eine obere Platte aufweist, in der zumindest eine Öffnung ausgebildet ist, die mit dem zumindest einen geöffneten Reservoir der Reservoirplatte ausgerichtet ist.
Kassette nach Anspruch 1, wobei das aufzunehmende Element einen Kamm aufweist, der eine Anzahl von Zinken hat, die der Anzahl der Reservoire entspricht, wobei jeder Zinken so aufgebaut ist, dass er kooperativ und lösbar mit dem zumindest einen geöffneten Reservoir in Eingriff geraten kann.
Kassette nach Anspruch 1, wobei eine Klebeschicht zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche vorgesehen ist.
Kassette nach Anspruch 1, wobei sowohl die erste als auch die zweite Oberfläche aus einem im Wesentlichen transparenten, nicht leitenden und chemisch inerten Material bestehen.
Kassette nach Anspruch 5, wobei dieses Material Polystyren, hochdichtes Polyethylen (HDPE), Polyethylen mit geringer Dichte (LDPE), lineares Polyethylen mit geringer Dichte (LLDPE), Polyethylenterephthalat (PET), Glycol-modifiziertes PET, Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polycarbonat, PMMA, Polyvinylacetat (PVA), Ethylenvinylacetat (EVA), Polypropylen, Polyester, Celluloseacetate, Polyamide, und Copolymere davon aufweist.
Kassette nach Anspruch 3, wobei der Auslass sich in Längsrichtung auf einer ersten Seite eines Zinkens erstreckt.
Kassette nach Anspruch 7, wobei zumindest ein Zinken eine Ausnehmung aufweist, die sich in Längsrichtung auf einer zweiten Seite gegenüberliegend der ersten Seite erstreckt, für den Auslass des überschüssigen elektrophoretischen Mediums.
Kassette nach Anspruch 8, wobei die Ausnehmung eine Nut auf beiden Seiten aufweist, so dass eine V-förmige Nut entsteht.
Kamm für eine elektrophoretische Kassette, der lösbar in die Kassette eingesetzt werden kann und das Einspritzen eines elektrophoretischen Mediums in die Kassette und den Auslass des überschüssigen elektrophoretischen Mediums aus der Kassette heraus ermöglicht, mit einem Einlass und einen Auslass zum Einspritzen des elektrophoretischen Mediums in die Kassette hinein, wobei sich der Auslass in Längsrichtung auf einer ersten Seite von zumindest einem Zinken erstreckt.
Kamm nach Anspruch 10, wobei der zumindest eine Zinken eine Ausnehmung für den Auslass des überschüssigen elektrophoretischen Mediums aufweist, wobei sich die Ausnehmung in Längsrichtung auf einer zweiten Seite gegenüberliegend der ersten Seite des Zinkens erstreckt.
Kamm nach Anspruch 11, wobei die Ausnehmung eine Nut auf beiden Seiten aufweist, so dass eine V-förmige Nut entsteht.
Elektrophoretische Anordnung mit: – einer Kassette nach Anspruch 1, – einem in dem Volumen vorhandenen elektrophoretischen Medium; und – einer Halterung (12) mit einem Rahmen zum Aufnehmen der Kassette, wobei die Halterung außerdem mehrere Ausnehmungen aufweist, die entsprechende Kanäle (50) zwischen einer Kassettenoberfläche und der Halterung bilden und so den Durchtritt von Kühlmittel darin ermöglichen, wodurch die Temperatur des Mediums innerhalb des Volumens im Wesentlichen gleich ist.
Verfahren zum Gießen eines elektrophoretischen Mediums in eine Kassette nach Anspruch 1 hinein, mit den folgenden Schritten: – Abdichten der zumindest einen Öffnung; – Einspritzen des elektrophoretischen Mediums in den Einlass hinein, wobei das Medium durch das aufzunehmende Element hindurch in das Volumen hineintritt; und – Fortführen des Einspritzens des Mediums, bis das gesamte Volumen gefüllt ist und das überschüssige Medium aus der zumindest einen Öffnung des aufzunehmenden Elements ausgelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das elektrophoretische Medium unmittelbar nach dem Gießen oder direkt vor der Benutzung der Kassette polymerisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das aufzunehmende Element einen Kamm aufweist, der eine Anzahl von Zinken hat, die der Anzahl der Reservoire entspricht, wobei jeder Zinken so ausgestaltet ist, dass er kooperativ und lösbar mit dem zumindest einen Reservoir in Eingriff geraten kann.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Auslass sich in Längsrichtung auf einer ersten Seite eines Zinkens erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der zumindest eine Zinken eine Ausnehmung zum Auslassen des elektrophoretischen Mediums aufweist, wobei die Ausnehmung eine zweite Seite gegenüberliegend der ersten Seite des Zinkens ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Ausnehmung eine Nut auf beiden Seiten aufweist, so dass eine V-förmige Nut entsteht.