DE60207564T2

DE60207564T2 - Behandlungsverfahren für magnetische teilchen und bioanalyse-apparat mit magnetverwendung

Info

Publication number: DE60207564T2
Application number: DE60207564T
Authority: DE
Inventors: Bruno Colin
Original assignee: Biomerieux SA
Current assignee: Biomerieux SA
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: US7396690B2; FR2826882B1; US20080257825A1; US20040235196A1; JP2004534243A; ATE310585T1; DE60207564D1; FR2826882A1; EP1404450B1; JP4209769B2; US7741129B2; EP1404450A1; WO2003006168A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von magnetischen Partikeln, die in Lösung in einem Gefäß vorhanden sind, wobei die magnetischen Partikel mit biologischen Einheiten (Antikörpern, Antigenen, Nukleinsäuren usw.) verbunden oder nicht verbunden sind. Die beabsichtigte Behandlung kann aus einer Resuspension, einem Waschen oder einer Verlagerung der magnetischen Partikel bestehen, die unter der Einwirkung eines bestimmten Magneten neuartige Eigenschaften aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem Konfigurationen von Magneten, von denen mindestens eine das Durchführen des zuvor erwähnten Verfahrens ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf dem Gebiet der biologischen Diagnostik von Nutzen sein, die zum Beispiel darin besteht, eine Erkrankung mittels der Analyse von biologischen Molekülen (Protein, Nukleinsäure usw.) festzustellen, die aus biologischen Proben (Urinen, Blut, Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, Sediment, Sputum) extrahiert wurden. In diesem Zusammenhang der Forschung ist besonders wünschenswert, unter mit den Tests auf die Aktivität von bestimmten Proteinen oder Nukleinsäuren kompatiblen Bedingungen diese biologischen Moleküle extrahieren und konzentrieren zu können, um das Vorliegen eines bestimmten biologischen Moleküls in erkrankten Personen festzustellen. Ein Verfahren besteht darin, diese biologischen Moleküle mit magnetischen Partikeln zu verbinden. Diese Moleküle werden Erkennungsmoleküle genannt. In einer bestimmten Ausführungsform können diese zum Verbinden oder Hybridisieren dieser Erkennungsmoleküle mit spezifischen Zielmolekülen verwendet werden. Des Weiteren ist es außerdem möglich, diese Verbindungen oder Hybridisierungen zwischen Erkennungsmolekülen und Zielmolekülen mittels Nachweismolekülen präzise nachzuweisen.
Wenn sie verschiedenen Magnetfeldern ausgesetzt werden, ermöglichen diese magnetischen Partikel, die einen festen Träger bilden, das Einfangen der biologischen Moleküle, die damit verbunden sind, um sie in einer Lösung zu konzentrieren oder sie aus einer Lösung zu extrahieren. Auf diese Weise ist eine Methode, die die Konzentration oder die Eliminierung von magnetischen Partikeln ermöglicht, die mit biologischen Molekülen verbunden sind, in der Anmeldung WO-A-99/59694 beschrieben worden. Magnete, die leistungsfähig genug sind, um die magnetischen Partikel einzufangen, werden entlang eines Rohrs angeordnet, in dem die Partikel in Lösung zirkulieren, um eine Lösung zu erhalten, die frei von magnetischen Partikeln und folglich frei von biologischen Molekülen ist, die damit verbunden waren.
Diese Technik zum Einfangen von magnetischen Partikeln, die mit biologischen Molekülen verbunden sind, wird ebenfalls für Schritte zum Waschen dieser biologischen Moleküle durch eine Abfolge von Schritten des Absaugens von Waschflüssigkeit und der Resuspension in einer neuen Waschflüssigkeit verwendet. Somit werden in Automaten der Art, die das Ausführen von Immunoassays ermöglichen, die magnetischen Partikel, in den Kesseln des Automats in Lösung, durch ein lateral angewendetes Magnetfeld eingefangen und finden sich in Anhäufungen an den Kesselwänden wieder. Die Flüssigkeit wird abgesaugt, während die magnetischen Partikel zurückbehalten werden. Auf diesen Absaugschritt folgt ein Resuspensionsschritt. Dafür werden die magnetischen Partikel einem umgekehrten Magnetfeld und einer abrupten Injektion von Waschflüssigkeit ausgesetzt. Eine Abfolge von Absaug- und Resuspensionsschritten ermöglicht auf diese Weise das Waschen der Partikel.
Eine andere Waschtechnik ist in der Anmeldung WO-A-01/05510 beschrieben worden. Die magnetischen Partikel liegen in Lösung in einem Kessel oder einem Rohr vor. Das Waschen wird durch Leiten von magnetischen Partikeln von einer Seite des Kessels oder des Rohrs zur anderen durch eine Abfolge von Magneten bewirkt, die auf eine Seite des Kessels und dann auf die andere angewendet werden. Das Einfangen dieser Partikel am Boden des Rohrs durch einen Magneten ermöglicht auf eine Art und Weise, die mit der zuvor beschriebenen vergleichbar ist, das Absaugen der Flüssigkeit, in der die magnetischen Partikel verdünnt werden. Die Patentanmeldung WO-A-01/05510 schlägt eine derartige Waschtechnik vor, von der sieh die vorliegende Erfindung durch zusätzliche technische Eigenschaften, die unser Eigentum sind, unterscheidet, und zwar:

• Aussetzen von magnetischen Partikeln in Lösung in einem Gefäß gegenüber mindestens einer Magnetisierung von geringer Intensität und
• Positionieren der magnetischen Partikel, die in der Form von Filamenten sind, welche nach der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle ausgerichtet sind.

Diese zwei Punkte finden sich folglich nicht in diesem Dokument wieder, das in keiner Weise die Intensität der Magnetisierung spezifiziert und das die magnetischen Partikel in Kügelchenform beibehält. Des Weiteren betrifft der Artikel von M. Fermigier et al., XP000362551, eine Waschtechnik, die zusätzliche Daten zu linearen Aggregaten unter einem konstanten oder alternierenden Magnetfeld bietet. Wenn man in Erwägung zieht, dass die magnetischen Partikel in der Form von Filamenten sind, ist dies nicht auf mindestens eine Magnetisierung von geringer Intensität zurückzuführen.
Die Verbindung von magnetischen Partikeln mit biologischen Molekülen ermöglicht außerdem die Verlagerung dieser biologischen Moleküle von einem Raum in einen anderen, um zum Beispiel ihre Konzentration zu ermöglichen. Dies ist in der Patentanmeldung FR00/15417 vom 17. November 2000 der Fall. Folglich ermöglicht ein ebenes und konstantes Magnetfeld in den Biochips die Drainage dieser Partikel von einem Punkt zu einem anderen während der Schritte zur Konzentration dieser Partikel in einem gegebenen Raum des Biochips.
Ein Magnetfeld von starker Intensität jedoch, wenn es ein schnelles und effizientes Einfangen ermöglicht, kann die Bildung von Partikelanhäufungen verursachen, die oftmals schwer zu resuspendieren sind, wenn kein zusätzlicher Bewegungsschritt durchgeführt wird. Die Bildung dieser Anhäufungen hat außerdem das Verringern der Effizienz des Waschens dieser magnetischen Partikel zur Folge, da die Waschflüssigkeit nicht die gesamten Partikel erreichen kann. Schließlich ermöglicht dieses konstante Magnetfeld von starker Intensität im Allgemeinen aufgrund der beträchtlichen Reibungskräfte, die mit dieser Verlagerung verbunden sind, keine Drainage der gesamten Partikel von einem gegebenen Punkt zu einem anderen. Dies kann den Ergebnissen der Tests abträglich sein, die zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden (falsche Negativwerte, falsche Positivwerte, Verringerung der Empfindlichkeit und Spezifität), oder wenn gewünscht wird, aus wirtschaftlichen Gründen oder Gründen der Verfügbarkeit von biologischem Material die gesamten biologischen Moleküle, die mit den magnetischen Partikeln verbunden sind, wiederzugewinnen.
Die vorliegende Erfindung bietet, die gesamten Nachteile des Stands der Technik zu beheben, indem sie eine bestimmte Anordnung von magnetischen Partikeln in einer Flüssigkeit bereitstellt, die deren Resuspension, deren Waschen und/oder deren Verlagerung begünstigt.
Die Erfindung basiert auf der Anordnung von magnetischen Partikeln in Filamenten in einer Flüssigkeit, als Reaktion auf ein bestimmtes Magnetfeld, im Allgemeinen von geringer Intensität, wobei die Filamente entlang der Nord-Süd-Achse des Magneten angeordnet sind, der das Magnetfeld induziert.
Zu diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von magnetischen Partikeln, die in Lösung in einem Gefäß vorhanden sind, wobei die magnetischen Partikel mit biologischen Einheiten (Antikörpern, Antigenen, Nukleinsäuren usw.) verbunden oder nicht verbunden sind, wobei das Verfahren aus Folgendem besteht:

• Aussetzen der magnetischen Partikel (5) gegenüber einem konstanten Magnetfeld in Form einer Magnetisierung, die im Wesentlichen von zwei Werten, T und D, abhängt, wobei: – T einer magnetischen Induktion der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) entspricht, die zum Beispiel in Millitesla (mT) ausgedrückt wird, und – D dem Abstand entspricht, der diese Magnetisierungsquelle (7 oder 9) von dem Boden (3) des Gefäßes (1) trennt, der zum Beispiel in Millimetern (mm) ausgedrückt wird, wie etwa, wenn T zwischen 5 und 400 mT liegt, ist D kleiner oder gleich 50 mm für magnetische Partikel (5) ESTAPOR (eingetragene Marke – Verweis: M1 70/60), die einen Durchmesser aufweisen, der deutlich unter 1 μ liegt (Merck Eurolab – Pitiviers, Frankreich), so dass die magnetischen Partikel in Filamenten angeordnet werden, welche nach der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle ausgerichtet sind,
• Verschieben der Magnetisierungsquelle und/oder des Gefäßes, während gleichzeitig die Magnetisierung der magnetischen Partikel beibehalten wird, und
• Aufheben der Magnetisierung der magnetischen Partikel durch das Verschieben der Magnetisierungsquelle und/oder des Gefäßes und/oder durch das Stoppen der Magnetisierungsquelle.

Vorzugsweise liegt für die zuvor definierten magnetischen Partikel ESTAPOR (eingetragene Marke) die magnetische Induktion T der Magnetisierungsquelle zwischen 10 und 50 mT, und der Abstand, der diese Magnetisierungsquelle von dem Gefäß trennt, liegt zwischen 3 und 15 mm.
Wenn der Abstand, der die Magnetisierungsquelle von dem Boden des Gefäßes trennt, null beträgt, das heißt, dass die Quelle und der Boden miteinander in Berührung stehen, liegt die magnetische Induktion T der Magnetisierungsquelle für die zuvor definierten magnetischen Partikel ESTAPOR (eingetragene Marke) unter 5 mT.
In dem Fall, in dem das Verfahren das Waschen von magnetischen Partikeln ermöglicht, erfolgt die Verschiebung der Magnetisierungsquelle und/oder des Gefäßes dadurch, dass unter Beibehaltung der magnetischen Wirkung auf die magnetischen Partikel der Winkel zwischen der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle und der Achse des Gefäßes zwischen –90° und +90° variiert wird. Diese Anordnung ermöglicht somit ein effizienteres Waschen von Partikeln: Das Magnetfeld von geringer Intensität, das einer Drehung eines Winkels von –90° bis +90° unterzogen wird, induziert die Verlagerung der Filamente, die von einer Seite zur anderen geneigt werden. Verglichen mit dem Stand der Technik erhöht diese Anordnung den Kontakt zwischen den magnetischen Partikeln und der Waschflüssigkeit und erhöht so die Effizienz des Waschens, ohne dass eine Resuspension der Partikel erforderlich ist.
In dem Fall, in dem das Verfahren die Resuspension von magnetischen Partikeln ermöglicht, wird die Magnetisierung der Magnetisierungsquelle bei der Injektion einer Flüssigkeit zur Wiederherstellung der magnetischen Partikel in dem Gefäß auf den magnetischen Partikeln beibehalten und dann nach dieser Injektion abgestellt. Diese Anordnung ermöglicht somit eine einfachere Resuspension der magnetischen Partikel. Wenn das Flüssigkeitsvolumen ansteigt, wird das Magnetfeld zu schwach, um die Partikel in Filamenten zu halten, die dann auf spontane Weise resuspendieren. Im Vergleich zum Stand der Technik reicht der Zusatz von Flüssigkeits gemäß der Erfindung aus, um die gesamten Partikel ohne zusätzlichen Bewegungsschritt oder umgekehrtes Magnetfeld zu resuspendieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, das die Resuspension von magnetischen Partikeln ermöglicht, sind die magnetischen Partikel in Filamenten angeordnet, welche nach der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle und parallel zur Bewegung der Injektion der Wiederherstellungsflüssigkeit ausgerichtet sind.
In dem Fall, in dem das Verfahren die Verlagerung von magnetischen Partikeln ermöglicht, wird die Verlagerung der Magnetisierungsquelle und/oder des Gefäßes, unter Beibehaltung der Magnetisierung der magnetischen Partikel, durch die Drehung des Winkels zwischen der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle und der Achse des Gefäßes um 360° verwirklicht. Wenn dieses Magnetfeld aufeinander folgenden Drehungen um 360° und einer Verlagerung mit geringer Geschwindigkeit entlang einer horizontalen Achse unterzogen wird, neigen sieh die Partikel, die ein Filament bilden, bis sie vollständig zu liegen kommen, richten sich dann von der gegenüber liegenden Seite auf, neigen sich anschließend, kommen zu liegen, richten sich auf usw. und rücken somit schrittweise in der entgegengesetzten Richtung der lateralen Verlagerung des Magnetfelds vor. Verglichen mit dem Stand der Technik sind die mit der Verlagerung dieser Partikel verbundenen Reibungskräfte geringer, was ermöglicht, die Anzahl von Partikeln, die von einem Punkt zu einem anderen befördert werden, zu erhöhen.
In diesem letzteren Fall wird die Drehung um 360° eine Vielzahl von Malen verwirklicht, um eine geeignete Verlagerung von magnetischen Partikeln zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur biologischen Analyse, zum Beispiel eine Immunoassay-Analysevorrichtung, wobei die Vorrichtung Mittel zum Führen und Verlagern von Reaktionsgefäßen auf zumindest einem Weg umfasst, der eine vorbestimmte Anzahl an Positionen umfasst. Diese Vorrichtung beinhaltet für jeden Weg eine Konfiguration von Magneten, wobei die Konfiguration von Magneten aus Folgendem besteht:

• einer stromaufwärts gelegenen Vielzahl von Magnetisierungsquellen von starker Intensität, so dass sich die magnetischen Partikel an der Wand des Gefäßes ansammeln, und
• einer stromabwärts gelegenen Magnetisierungsquelle von geringer Intensität, wie oben definiert, so dass die magnetischen Partikel in Filamenten angeordnet sind, welche nach der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle ausgerichtet sind.

Gemäß einer Variante weist jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität eine magnetische Induktion auf, die 20 bis 100 mal, vorzugsweise 30 bis 60 mal größer als die Magnetisierungsquelle von geringer Intensität ist, und jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität weist einen Abstand zu dem Gefäß auf, der 5 bis 20 mal, vorzugsweise 10 bis 15 mal kleiner als der Abstand zu der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität ist.
Gemäß einer anderen Variante ist jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität bezüglich des Gefäßes senkrecht zu der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität positioniert.
Gemäß noch einer anderen Variante ist jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität bezüglich der durch die Öffnung und den Boden des Gefäßes verlaufenden Achse lateral positioniert und die Magnetisierungsquelle von geringer Intensität befindet sich unter dem Boden des Gefäßes, gegenüber dessen Öffnung.
Immer noch gemäß einer Variante, je näher sich die Position der Magnetisierungsquelle von starker Intensität, entlang dem Weg, der eine vorbestimmte Anzahl von Positionen umfasst, an der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität befindet, desto näher befindet sich die Position der Magnetisierungsquelle von starker Intensität an dem Boden des Gefäßes.
Gemäß einer anderen Variante besteht die Magnetisierungsquelle von starker Intensität aus Folgendem:

• einer Reihe von Magneten, die sich auf derselben Seite der Gefäße befinden, oder
• zwei Reihen von Magneten, die sich beiderseits der Gefäße befinden, wobei die Magneten einer Reihe nebeneinander liegend positioniert sind, wobei die Nord-Süd-Pole auf dieselbe Art und Weise ausgerichtet sind.

Gemäß dieser letzteren Variante umfasst die Magnetisierungsquelle von starker Intensität zumindest einen entgegengesetzt gepolten Magneten (umgekehrtes Feld), der das „Losbrechen" der magnetischen Partikel begünstigt.
Die beigefügten Figuren sind als Erläuterungsbeispiel gegeben und haben auf keinen Fall einschränkenden Charakter. Sie ermöglichen ein besseres Verständnis der Erfindung.
1 stellt ein Gefäß dar, das magnetische Partikel enthält, die sich unter der Einwirkung eines Magneten von starker Intensität ansammeln, gemäß dem Stand der Technik.
2 stellt eine zu der vorherigen identische Ansicht dar, in der jedoch die magnetischen Partikel in Filamenten entlang der Nord-Süd-Achse eines Magneten von geringer Intensität angeordnet sind.
3 stellt eine zu 2 identische Ansicht dar, in der jedoch die magnetischen Partikel, die in Filamenten entlang der Nord-Süd-Achse eines Magneten von geringer Intensität angeordnet sind, einer Drehung um im Wesentlichen 30° zur Zentral- und vertikalen Achse des Gefäßes, das die magnetischen Partikel enthält, unterzogen werden. Diese Konfiguration erleichtert das Waschen der magnetischen Partikel.
4 zeigt eine Schnittansicht eines Gefäßes mit flachem Soden, in dem ein einziges Filament von magnetischen Partikeln dargestellt ist, um das Verständnis des Verfahrens zur Verlagerung von magnetischen Partikeln zu erleichtern. Der Einzelmagnet eines zusammengesetzten Magneten, der auf die magnetischen Partikel einwirkt, weist keine Neigung auf.
5 eine zu der vorherigen identische Ansicht dar; der Einzelmagnet, der auf die magnetischen Partikel einwirkt, ist jedoch im Vergleich zu 4 um 45° geneigt.
6 stellt eine zu den vorherigen identische Ansicht dar; der Einzelmagnet, der auf die magnetischen Partikel einwirkt, ist jedoch im Vergleich zu 4 um 90° geneigt.
7 stellt eine zu den vorherigen identische Ansicht dar; der Einzelmagnet, der auf die magnetischen Partikel einwirkt, ist jedoch im Vergleich zu 4 um 135° geneigt.
Schließlich stellt 8 eine zu den vorherigen identische Ansicht dar; der Einzelmagnet, der auf die magnetischen Partikel einwirkt, ist jedoch im Vergleich zu 4 um 180° geneigt.
Die in 1 dargestellte Ausführungsform stellt den Stand der Technik dar, der seit mehreren Jahren am häufigsten angewendet wird, um magnetische Partikel 5 in Behältern einzufangen, die in Automaten zur biologischen Analyse eingesetzt werden. Der Magnet 6 ist leistungsfähig, mit einer magnetischen Intensität T, die zum Beispiel zwischen 450 und 500 mT liegt, und einem Abstand, der den Magnet 6 von der Seite des Gefäßes 1 trennt, der einige Millimeter beträgt. Man stellt fest, dass die magnetischen Partikel 5 sich unter diesen Bedingungen miteinander vermischt haben, um eine Ablagerung zu bilden. Es ist klar ersichtlich, dass die Resuspension der magnetischen Partikel 5 in dieser Form nicht leicht ist und eine ausreichend starke Injektion von Flüssigkeit bedingt und zwar unter einem ganz bestimmten Winkel. Die Stärke dieser Injektion muss jedoch gut gesteuert werden, um Spritzer zu vermeiden, die das Innere der Automaten verschmutzen können, und um die Schädigung von biologischen Bestandteilen zu verhindern, die im Inneren des Behälters vorliegen, wodurch eine Verfälschung der beobachteten biologischen Ergebnisse riskiert werden würde. Darüber hinaus ist die Resuspension niemals vollständig, da bestimmte magnetische Partikel 5 selbst in Lösung miteinander vermischt bleiben.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Lösung vor, die nicht nur das Einfangen, sondern auch das Waschen, die Resuspension und die Verlagerung der magnetischen Partikel 5 ermöglicht. Folglich wird in 2 festgestellt, dass die magnetischen Partikel 5 unter einer Magnetisierung von geringer magnetischer Intensität T, die zum Beispiel zwischen 10 und 20 mT liegt, und einem Abstand, der den Magneten 7 von dem Boden 3 des Gefäßes 1 trennt und 13 Millimeter beträgt, nicht vermischt sind, sondern in der Form von Filamenten vorliegen, wobei die magnetischen Partikel 5 ein und desselben Filaments entlang einer im Wesentlichen longitudinalen Achse aufeinander liegen. Es ist klar ersichtlich, dass die Resuspension der magnetischen Partikel 5 in dieser Form sehr viel einfacher ist. Darüber hinaus erleichtert die Injektion einer Flüssigkeit, zum Beispiel mittels einer Pipette, von der in 2 nur das Endstück 10 zu sehen ist, diese erneute Lösung. Die Technik wird weiter verbessert, wenn die Achse, entlang derer die Injektion von Flüssigkeit ausgeführt wird, gegen den Boden 3 des Gefäßes 1 gerichtet wird und die Längsachse von Filamenten zu der Achse der Injektion im Wesentlichen parallel ist.
Die folgenden Beispiele sind zur Veranschaulichung gegeben und haben auf keinen Fall einschränkenden Charakter. Sie ermöglichen ein besseres Verständnis der Erfindung.
Beispiel 1 – Wahl der strukturellen Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Magneten, um die Resuspension von magnetischen Partikeln zu ermöglichen:
Die magnetischen Partikel sind in Kesseln 1 für Magia-Automaten (eingetragene Marke) in Lösung. Die Resuspensionsschritte umfassen Folgendes:

1 – Einen Absaugschritt: Die magnetischen Partikel 5 ESTAPOR (eingetragene Marke – Verweis: M1 70/60), die einen Durchmesser aufweisen, der deutlich unter 1 μ liegt (Merck Eurolab – Pitiviers, Frankreich), werden durch ein Magnetfeld mit einer Intensität von 450 bis 500 mT, das mittels eines herkömmlichen Magneten 6 lateral angelegt wird, eingefangen und finden sich in Anhäufungen an den Wänden der Kessel wieder. Dies ist zum Beispiel, was in 1 dargestellt ist, jedoch am Boden 3 eines Gefäßes 1. Die Flüssigkeit 4, die in diesem Gefäß 1 enthalten ist, wird abgesaugt, während die magnetischen Partikel 5 zurückbehalten werden. Das Volumen, das nach der Absaugung verbleibt, liegt in der Größenordnung von 50 bis 80 μl.
2 – Einen Resuspensionsschritt: Dieser Resuspensionsschritt wird durch das laterale Anlegen eines umgekehrten Magnetfelds und den abrupten Zusatz von Flüssigkeit 4 in das Gefäß 1 in der Größenordnung von 450 μl bis 1 ml durchgeführt. Dieser Resuspensionsschritt ist nur teilweise, da kleine Anhäufungen von Partikeln auf den Seitenwänden der Gefäße 1 verbleiben.
3 – Wiederholung der vorherigen Schritte: Die Schritte 2 und 3 werden so oft wiederholt, wie von der Immunoassay-Vorrichtung erfordert wird, um die Verteilungs-, Absaug- und Konzentrationsschritte umzusetzen.
4 – Einen letzten Resuspensionsschritt: Dieser besteht aus dem Resuspendieren der gesamten magnetischen Partikel 5 vor dem Analyseschritt. Dazu wird ein erstes Magnetfeld mit einer Intensität von 120 mT unter den Gefäßen 1 in einem Abstand von 3 mm platziert. Die Flüssigkeit 4 wird abgesaugt, wobei die Partikel 5 auf eine Art und Weise zurückbehalten werden, die mit der vergleichbar ist, die in Schritt 1 beschrieben wurde. Dieses erste Magnetfeld ist keinesfalls zwingend notwendig, obwohl es gewisse Vorteile bei der Drainage der magnetischen Partikel auf den Boden des Gefäßes 1 oder bei der Resuspension mit sich bringt. Die magnetischen Partikel 5 in dem verbleibenden Volumen an Flüssigkeit 4, das zwischen 50 und 80 μl beträgt, werden einem zweiten Magnetfeld mit variablem Wert unterzogen, das unter den Kesseln in einem ebenfalls variablen Abstand platziert wird. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle beschrieben:
Tabelle: Studie der zwischen D (in mm) und T (mT) bestehenden Beziehung

In den oben erwähnten Fällen ordnen sich die magnetischen Partikel 5 unter der Einwirkung dieses schwachen Magnetfelds spontan in der Form von Filamenten an. Diese Filamente von Partikeln 5 werden anschließend auf einfache Weise durch den Zusatz von 450 bis 500 μl Flüssigkeit durch die Öffnung 2 des Gefäßes 1 resuspendiert. Es versteht sich, dass diese Beurteilungen der filamentartigen Beschaffenheit von magnetischen Partikeln, in Lösung oder vermischt, auf einem willkürlichen Maßstab basieren, dieser jedoch den gesamten geprüften biologischen Proben und Medien gemein ist. Dieser Maßstab gilt für diesen Versuch und für alle folgenden Versuche. Er kann auf folgende Weise definiert werden:

• „In Lösung": Es liegt keine bestimmte Konzentration in der flüssigen Probe 4 vor, wobei die magnetischen Partikel in der gesamten Probe 4 auf homogene Weise verteilt zu sein scheinen.
• „Filamente": Es liegt eine bestimmte Konzentration in der flüssigen Probe 4 vor, wobei die magnetischen Partikel gegen einen Teil der Wand des Gefäßes 1 gegenüber dem Magneten 7 strukturiert sind. Derartige Filamente sind zum Beispiel in 2 gut dargestellt. Bei binokularer Vergrößerung dringt ein einfallendes Licht zwischen den Filamenten hindurch.
• „Gemisch": Es liegt eine bestimmte Konzentration in der flüssigen Probe 4 vor, wobei die magnetischen Partikel gegen einen Teil der Wand des Gefäßes 1 gegenüber dem Magneten 7 konzentriert sind. Bei binokularer Vergrößerung tritt kein einfallendes Licht durch das Gemisch hindurch.

Beispiel 2 – Waschen von magnetischen Partikeln:
Die magnetischen Partikel 5 sind in Kesseln 1 für Magia-Automaten (eingetragene Marke) in Lösung. Genauso wie beim Beispiel 1 werden die magnetischen Partikel 5 einer Magnetisierung von geringer Intensität unterzogen, die adäquate Werte (D = 13 mm und T = 10 mT) umfasst, um zum Beispiel 1 identische Filamente mit magnetischen Partikeln 5 zu erhalten.
Der Waschschritt besteht im Wesentlichen aus dem Verlagern des Magneten 7, wie in 3 gut dargestellt ist, um die Neigung der Filamente zu ermöglichen. Natürlich können auch das Gefäß 1 oder beide gleichzeitig, das heißt, der Magnet 7 und das Gefäß 1, verlagert werden. Die Vervielfachung dieser Art von Bewegungen ermöglicht somit, dass die Effizienz des Waschens erheblich verbessert wird.
Diese Effizienz des Waschens wird insbesondere durch Einleiten, wenn die magnetischen Partikel in Filamenten angeordnet sind, einer Drehung, die zwischen –90 und +90° schwankt, in das zweite Magnetfeld von geringer Intensität, das in Beispiel 1 beschrieben ist, gesteigert. 3 zeigt daher die Anordnung von magnetischen Partikeln in Filamenten 1 bei einer Drehung von –30° (A) und +30° (B).
Diese Filamente von Partikeln können anschließend auf einfache Weise durch den Zusatz von 450 bis 500 μl Flüssigkeit resuspendiert werden, wie bereits in Beispiel 1 beschrieben worden ist.
Beispiel 3 – Verlagerung von magnetischen Partikeln:
Wiederum werden, genauso wie bei den Beispielen 1 und 2, die magnetischen Partikel 5 einer Magnetisierung von geringer Intensität unterzogen, die adäquate Werte (D = 13 mm und T = 10 mT) umfasst, um zu den Beispielen 1 und 2 identische Filamente mit magnetischen Partikeln 5 zu erhalten.
4 bis 8 zeigen genauer, was unter Verlagerung zu verstehen ist. Diese Figuren stellen nur eine Drehung von 180°, in Schritten von 45°, dar, es ist jedoch klar ersichtlich, dass mehrere Drehungen von 360° ermöglichen, die Schwingungsbreite dieser Verlagerung erheblich zu verstärken. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Magnet 8 in der Form eines „Bands". Es handelt sich um einen zusammengesetzten Magneten, der aus mehreren Einzelmagneten 9 besteht, wobei jeder Magnet 9 eine von der seiner Nachbarn unterschiedliche Nord-Süd-Polarisation aufweist; in der gezeigten Ausführungsform ist die Variation der Polarisation 45°.
Es ist zu erkennen, dass, wenn zum Beispiel der Magnet 8 im Wesentlichen entlang seiner Längsachse gemäß F1 der 4 bis 8 verlagert wird, die magnetischen Partikel 5 gleichzeitig in der entgegengesetzten Richtung gemäß F2 der 8 verlagert werden, wobei man den Unterschied der Position zwischen dem Filament der 4 und demselben Filament in 8 deutlich erkennen kann.
Beispiel 4 – Konfiguration von Magneten:
Hinsichtlich der Konfigurationen von Magneten, die herkömmliche Magneten 6 und erfindungsgemäße Magneten 7 verbinden, sind diese in Vorrichtungen zur biologischen Analyse, zum Beispiel Immunoassay-Analysevorrichtungen, verwendbar, wobei die Vorrichtungen Mittel zum Führen und Verlagern von Reaktionsgefäßen 1 auf zumindest einem Weg umfassen, der eine vorbestimmte Anzahl an Positionen umfasst. Eine derartige Art von Vorrichtungen ist in den Patentanmeldungen EP-A-0.837.331 und WO-A-00/16075 gut beschrieben.
Eine derartige Vorrichtung beinhaltet für jeden Weg eine Konfiguration von Magneten, wobei die Konfiguration von Magneten 6 und 7 oder 9 sich auf folgende Weise zusammensetzt:

• eine stromaufwärts gelegene Vielzahl von Magnetisierungsquellen von starker Intensität 6, so dass sich die magnetischen Partikel 5 an der Wand des Gefäßes ansammeln, und
• eine stromabwärts gelegene Magnetisierungsquelle von geringer Intensität 7 oder 9, wie in den vorherigen Beispielen beschrieben, so dass die magnetischen Partikel 5 in der Form von Filamenten sind, welche nach der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle ausgerichtet sind.

Bei den Beziehungen, die zwischen jeder Magnetisierungsquelle von starker Intensität 6 und der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität 7 oder 9 bestehen, handelt es sich um die folgenden:

• eine magnetische Induktion T, die 20 bis 100 mal, vorzugsweise 30 bis 60 mal größer ist, und
• ein Abstand D zu dem Gefäß 1, der 5 bis 20 mal, vorzugsweise 10 bis 15 mal kleiner ist.

Gemäß den beiden zuvor zitierten Patentanmeldungen ist jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität 6 bezüglich der durch die Öffnung 2 und den Boden 3 des Gefäßes 1 verlaufenden Achse lateral positioniert. Außerdem ist jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität 6 bezüglich des Gefäßes 1 senkrecht zu der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität 7 oder 9 positioniert. Vorzugsweise befindet sich die Magnetisierungsquelle von geringer Intensität 7 oder 9 unter dem Boden 3 des Gefäßes 1.
In der zuvor beschriebenen bevorzugten Konfiguration, je näher sieh die Position der Magnetisierungsquelle von starker Intensität 6, entlang dem Weg, der eine vorbestimmte Anzahl von Positionen umfasst, an der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität 7 oder 9 befindet, desto näher befindet sich die Position der Magnetisierungsquelle von starker Intensität 6 an dem Boden 3 des Gefäßes 1.
Es ist möglich, zumindest zwei verschiedene Versionen der Konfiguration von Magneten 6 zu haben. Erstens besteht die Magnetisierungsquelle von starker Intensität 6 aus einer Reihe von Magneten, die sich auf derselben Seite der Gefäße 1 befinden, wobei die Magneten 6 nebeneinander liegend positioniert sind, wobei die Nord-Süd-Pole auf dieselbe Art und Weise ausgerichtet sind. Zweitens besteht die Magnetisierungsquelle von starker Intensität 6 aus zwei Reihen von Magneten, die sich beiderseits der Gefäße 1 befinden, wobei die Magneten einer Reihe nebeneinander liegend positioniert sind, wobei die Nord-Süd-Pole auf dieselbe Art und Weise ausgerichtet sind, das heißt die Magnete stoßen sich gegenseitig ab.
Um die Ablösung von magnetischen Partikeln 5 zu erleichtern, beinhaltet die Magnetisierungsquelle von starker Intensität 6 zumindest einen entgegengesetzt gepolten Magneten (umgekehrtes Feld). Im Allgemeinen befindet sich dieser Magnet so weit stromabwärts wie möglich, das heißt, am nächsten an dem Magnet 7 von geringer Intensität.

1: Gefäß
2: Öffnung des Gefäßes 1
3: Boden des Gefäßes 1
4: Flüssigkeit, die in dem Gefäß 1 enthalten ist
5: Magnetische Partikel, die in der Flüssigkeit 4 enthalten sind
6: Magnet nach dem Stand der Technik
7: Erfindungsgemäßer Einzelmagnet oder erfindungsgemäße Magnetisierungsquelle
8: Erfindungsgemäßer zusammengesetzter Magnet oder erfindungsgemäße Magnetisierungsquelle
9: Einzelmagnet des zusammengesetzten Magneten 8, der auf die magnetischen Partikel 5 einwirkt
10: Pipettenendstück
D: Abstand, der die Magnetisierungsquelle 7 von dem Boden des Gefäßes 1 trennt
F1: Verlagerung des Magneten 8 entlang seiner Längsachse
F2: Verlagerung von Partikeln 5 in Abhängigkeit von der Verlagerung des Magneten 8 gemäß F1
T: Magnetische Induktion der Magnetisierungsquelle 7

Claims

Ein Verfahren zur Behandlung von magnetischen Partikeln (5), die in Lösung (4) in einem Gefäß (1) vorhanden sind, wobei die magnetischen Partikel (5) mit biologischen Einheiten (Antikörpern, Antigenen, Nukleinsäuren usw.) verbunden oder nicht verbunden sind, wobei das Verfahren aus Folgendem besteht: • Aussetzen der magnetischen Partikel (5) gegenüber einem konstanten Magnetfeld in Form einer Magnetisierung, die im Wesentlichen von zwei Werten, T und D, abhängt, wobei: – T einer magnetischen Induktion der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) entspricht, die zum Beispiel in Millitesla (mT) ausgedrückt wird, und – D dem Abstand entspricht, der diese Magnetisierungsquelle (7 oder 9) von dem Boden (3) des Gefäßes (1) trennt, der zum Beispiel in Millimetern (mm) ausgedrückt wird, wie etwa, wenn T zwischen 5 und 400 mT liegt, ist D kleiner oder gleich 50 mm für magnetische Partikel (5) ESTAPOR (eingetragene Marke – Verweis: M1 70/60), die einen Durchmesser aufweisen, der deutlich unter 1 μ liegt (Merck Eurolab – Petiviers, Frankreich), so dass die magnetischen Partikel (5) in Filamenten angeordnet werden, welche nach der Nord-Süd-Achse einer Magnetisierungsquelle (7 oder 9) ausgerichtet sind, • Verschieben der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) und/oder des Gefäßes (1), während gleichzeitig die Magnetisierung der magnetischen Partikel (5) beibehalten wird, und • Aufheben der Magnetisierung der magnetischen Partikel (5) durch das Verschieben der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) und/oder des Gefäßes (1) und/oder durch das Stoppen der Magnetisierungsquelle (7 oder 9).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Induktion T der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) zwischen 10 und 50 mT liegt, und dadurch, dass der Abstand, der diese Magnetisierungsquelle (7 oder 9) von dem Gefäß (1) trennt, zwischen 3 und 15 mm liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Induktion T der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) unter 5 mT liegt, wenn der Abstand, der diese Magnetisierungsquelle (7 oder 9) von dem Boden (3) des Gefäßes (1) trennt, null beträgt, das heißt, dass die Quelle (7 oder 9) und der Boden (3) miteinander in Berührung stehen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, welches das Waschen der magnetischen Partikel (5) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) und/oder des Gefäßes (1) dadurch erfolgt, dass unter Beibehaltung der magnetischen Wirkung auf die magnetischen Partikel (5), der Winkel zwischen der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) und der Achse des Gefäßes (1) zwischen –90° und +90° variiert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, welches die Resuspension der magnetischen Partikel (5) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierung der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) bei der Injektion einer Flüssigkeit zur Wiederherstellung der magnetischen Partikel (5) in dem Gefäß (9) auf den magnetischen Partikeln (5) beibehalten wird und dann nach dieser Injektion abgestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Partikel (5) in Filamenten angeordnet sind, welche nach der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) und parallel zur Bewegung der Injektion der Wiederherstellungsflüssigkeit ausgerichtet sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, welches die Verlagerung der magnetischen Partikel (5) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerung der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) und/oder des Gefäßes (1), unter Beibehaltung der Magnetisierung der magnetischen Partikel (5), durch die Drehung um 360° des Winkels zwischen der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle (7 oder 9) und der Achse des Gefäßes (1) verwirklicht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung um 360° eine Vielzahl von Malen verwirklicht wird, um eine geeignete Verlagerung der magnetischen Partikel (5) zu erreichen.
Eine Vorrichtung zur biologischen Analyse, zum Beispiel eine Immunoassay-Analysevorrichtung, wobei die Vorrichtung Mittel zum Führen und Verlagern von Reaktionsgefäßen (1) auf zumindest einem Weg umfasst, der eine vorbestimmte Anzahl an Positionen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie für jeden Weg eine Konfiguration von Magneten beinhaltet, wobei die konfiguration von Magneten (6 und 7 oder 9) aus Folgendem besteht: • einer stromaufwärts gelegenen Vielzahl von Magnetisierungsquellen von starker Intensität (6), so dass sich die magnetischen Partikel (5) an der Wand des Gefäßes ansammeln und • einer stromabwärts gelegenen Magnetisierungsquelle von geringer Intensität (7 oder 9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, so dass die magnetischen Partikel (5) in Filamenten angeordnet sind, welche nach der Nord-Süd-Achse der Magnetisierungsquelle ausgerichtet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität (6) eine magnetische Induktion aufweist, die 20 bis 100 mal, vorzugsweise 30 bis 60 mal größer als die Magnetisierungsquelle von geringer Intensität (7 oder 9) ist, und dass jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität (6) einen Abstand zu dem Gefäß aufweist, der 5 bis 20 mal, vorzugsweise 10 bis 15 mal kleiner als der Abstand zu der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität (7 oder 9) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität (6) bezüglich des Gefäßes (1) senkrecht zu der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität (7 oder 9) positioniert ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Magnetisierungsquelle von starker Intensität (6) bezüglich der durch die Öffnung (2) und den Boden (3) des Gefäßes (1) verlaufenden Achse lateral positioniert ist, und dass sich die Magnetisierungsquelle von geringer Intensität (7 oder 9) unter dem Boden (3) des Gefäßes (1) befindet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass, je näher sich die Position der Magnetisierungsquelle von starker Intensität (6), entlang dem Weg, der eine vorbestimmte Anzahl von Positionen umfasst, an der Magnetisierungsquelle von geringer Intensität (7 oder 9) befindet, desto näher befindet sich die Position der Magnetisierungsquelle von starker Intensität (6) an dem Boden (3) des Gefäßes (1).
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungsquelle von starker Intensität (6) aus Folgendem besteht: • einer Reihe von Magneten, die sich auf derselben Seite der Gefäße (1) befinden, oder • zwei Reihen von Magneten, die sich beiderseits der Gefäße (1) befinden, wobei die Magneten einer Reihe nebeneinander liegend positioniert sind, wobei die Nord-Süd-Pole auf dieselbe Art und Weise ausgerichtet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungsquelle von starker Intensität (6) zumindest einen entgegengesetzt gepolten Magneten (umgekehrtes Feld) beinhaltet, der das „Losbrechen" der magnetischen Partikel (5) begünstigt.