DE60215377T2

DE60215377T2 - Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung

Info

Publication number: DE60215377T2
Application number: DE60215377T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Desilets; Jeanne Philipps; Donald Rising
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: WO2002102965A2; DE60215377D1; DE60211155D1; US7018588B2; EP1445022A2; ES2259085T3; US20050163666A1; JP3809165B2; US7166257B2; JP2004531267A; EP1445022B1; EP1395366A2; DE60211155T2; ES2270212T3; US20020189374A1; EP1445022A3; EP1395366B1; WO2002102965A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung, die zum Fördern von Fluid-Interaktionen eingesetzt wird, wie z.B. durch Züchten von Zellen in einem Nährboden innerhalb der Wells. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Multiwell-Filterplatte einer Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung, die ein Hinzufügen oder Entfernen von Flüssigkeit aus der Zuführplatte einer Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung gestattet, ohne ein Material wie z.B. Zellen in den Wells zu stören, sowie auf zwei Platten, eine zum Züchten der Zellen und die andere für die Probenahme der Zellen.
Derzeit umfasst eine Multiwell-Testvorrichtung zum Testen von Proben eine Multiwell-Filterplatte, eine Einzelwell-Zuführplatte, eine Multiwell-Aufnahmeplatte und eine Abdeckung. Die Wells der Multiwell-Filterplatte sind aus einem rohrförmigen Element mit einem offenen Ende gebildet, an dem eine Membran wie z.B. eine mikroporöse Membran angebracht ist. Die rohrförmigen Elemente können in eine einen Nährboden enthaltende Einzelwell-Zuführplatte eingesetzt werden, so dass Zellen in den Wells an der Membran angebracht und an dieser gezüchtet werden können. Die Zellen werden gefüttert, wenn Nährstoffe von dem Nährmedium durch die Membran zu den Zellen mit einer durch das Konzentrationsgefälle von Nährstoffen von dem Medium zu den Zellen gesteuerten Geschwindigkeit passieren. Der Nährboden bzw. das Nährmedium in der Zuführschale wird periodisch nachgefüllt, um das Zellwachstum aufrechtzuerhalten. Es ist erwünscht, das Nachfüllen des Nährbodens rasch und auf eine Weise durchzuführen, die eine Beschädigung der Membranen und der Zellen vermeidet.
Nachdem das gewünschte Niveau eines Zellwachstums der Membranen der Wells erreicht worden ist, kann die Multiwell- Filterplatte bei herkömmlichen Probeverfahren eingesetzt werden. Diese Probeverfahren werden allgemein durch Positionieren der Membranen und der Zellen auf der Multiwell-Filterplatte in Wells der unterhalb der Multiwell-Filterplatte positionierten Multiwell-Aufnahmeplatte durchgeführt, welche die gleiche Anzahl von Wells in Ausrichtung mit den Wells der Filterplatte aufweist. Die Wells der Multiwell-Aufnahmeplatte enthalten ein einer Probe zu unterziehendes flüssiges Gemisch. Das zu testende Gemisch diffundiert in die Zellen und dann durch die Membran. Die sich ergebenden flüssigen Produkte innerhalb der Wells der Multiwell-Filterplatte oder in den Wells der Multiwell-Aufnahmeplatte werden dann einer Probe unterzogen, um die Fähigkeit der getesteten Verbindung zu bestimmen, die Zellbarriere zu durchdringen.
Eine wichtige Komponente bei dem Prozess der Entdeckung und Entwicklung von Arzneien ist die Bestimmung der oralen Absorption und der biologischen Verfügbarkeit neuer Verbindungen. Um diese Ermittlung in einer kostengünstigen, sensiblen Probenahme mit hohem Durchsatz durchzuführen, ist es ideal, eine in-vitro-Vorrichtung mit einer Vielzahl von Wells einzusetzen, welche Zellen und eine geringe Menge an Probematerial enthält und automatisiert ist. Herkömmlicherweise wird die Bestimmung von oralen in-vitro-Absorptionseigenschaften mittels einer definierten Epithelzellen-Linie und Messung der apparenten Transportgeschwindigkeit der Arznei über einer Einzelschicht der Zellen durchgeführt. In jüngster Zeit ist es möglich, die passive Transportgeschwindigkeit möglicher Arzneikandidaten mittels einer künstlichen Membranbarriere einzustufen/einzuordnen. Die aus diesen in-vitro-Experimenten gewonnenen Werte sind wertvolle Methoden zum Ermitteln (screening) der höchstwahrscheinlich erfolgreichen Arzneikandidaten lange bevor die orale Absorptionsgeschwindigkeit durch in-vivo-Messungen ermittelt wird. Ein typisches Experiment zur Bestimmung der Arznei-Absorptionseigenschaften einer bekannten oder unbekannten chemischen Verbindung wird wie folgt durchgeführt. Die Multiwell-Vorrichtung wird mit Epithelzellen auf dem Filter in einem definierten Medium geimpft. Das gleiche Medium wird auch der Einzelwell-Zuführplatte hinzugefügt, die darunter gelegen ist und sich in Fluidkontakt mit der die Zellen enthaltenden Vorrichtung befindet. Die Zellen werden über mehrere Tage hinweg vermehrt und differenziert. Der Nährboden wird periodisch gegen einen frischen Nährboden ausgetauscht, um erschöpfte Nährstoffe nachzufüllen und Abfall und tote Zellen zu entfernen. Am Ende einer Wachstumszeit werden die Zellen und die Multiwell-Vorrichtung sanft mit einem isotonischen Puffer gewaschen, um Protein und restlichen Nährboden zu entfernen. Hierbei wird die Multiwell-Filterplatte auf die Multiwell-Aufnahmeplatte aufgebracht, und die einer Probe zu unterziehenden Chemikalien werden entweder in das Fach über der Zellschicht oder unter den Zellen und dem Filterträger in der Multiwell-Aufnahmeschale geleitet. Die gegenüberliegende Kammer wird mit arzneifreiem Puffer gefüllt und die Multiwell-Vorrichtung wird für eine gewisse Zeitspanne inkubiert, typischerweise bei 37°C unter Schütteln. Proben werden dann aus jedem Fach zur Probenahme entfernt. Falls viele Zeitpunkte erwünscht sind, werden eine Vielzahl von zeitlich beabstandeten Probenahmen aus jedem Fach vorgenommen und es wird dem Fach ein Puffer hinzugefügt, um das Probevolumen aufzufüllen. Es ist wichtig, dass die Membran oder die Zellschicht während des Entfernens der Probe oder des Hinzufügens eines Puffers nicht gestört wird. Die Arznei-/Chemikalienmenge, die über die Zellbarriere hinweg transportiert wird, kann durch verschiedenartige analytische Verfahren bestimmt werden, wird aber typischerweise mittels LC-MS-MS (Liquid Chromatography – Mass Spectrometry – Mass Spectrometry) bestimmt.
US-A-801055 offenbart eine Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Nachdem die Zellen zufriedenstellend gezüchtet worden sind und die Einzelwell-Zuführplatte gegen die Multiwell-Aufnahmeplatte auszutauschen ist, ist es erwünscht, den Transport des Nährbodens zu der Multiwell-Aufnahmeplatte zu minimieren, um eine Auflösung des zu testenden Gemischs zu minimieren. So ist es erwünscht, etwaige Tröpfchen von Nährboden, die an den unteren Oberflächen der Membranen festgehalten werden, nachdem die Multiwell-Filterplatte von dem Nährboden in der Einzelwell-Zuführplatte entfernt worden ist, zu beseitigen.
Ferner wäre es erwünscht, eine Multiwell-Filterplatte einer Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung bereitzustellen, welche die Hinzufügung oder das Abziehen von Flüssigkeit aus den Wells der Multiwell-Filterplatte auf eine Weise erleichtert, welche die Integrität bzw. Unversehrtheit der Membranen und, falls vorhanden, der Zellen auf der Membran bewahrt.
Außerdem wäre es wünschenswert, eine Multiwell-Filterplatte der Art bereitzustellen, dass sie zusammen mit einer Multiwell-Aufnahmeplatte für eine nachfolgende Anwendung zusammen mit einer Einzelwell-Zuführplatte verwendet werden kann.
Außerdem wäre es erwünscht, eine Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung mit einer Zuführplatte bereitzustellen, die verschiedene Mittel für die Bereitstellung oder Beseitigung von Flüssigkeiten in der Zuführplatte aufweist, ohne die Zellen zu stören, und die ein Verspritzen der Flüssigkeit in der Zuführschale während der Handhabung minimiert.
Abriss der Erfindung
Diese Erfindung wird hier mit Bezug auf die Züchtung und die Verwendung von Zellen auf einer Membran beschrieben, die am Boden jedes einer Vielzahl von Wells positioniert und gesichert ist. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht im Zusammenhang mit Zellen angewendet werden muss. Andere repräsentative Anwendungen umfassen Filterung, Dialyse oder dergleichen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung bereit, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Die Multiwell-Filterplatte wird zunächst zusammen mit einer Zuführplatte benützt, die entweder eine Einzelwell- oder Multiwell-Vorrichtung sein kann, und zwar in einem Schritt bzw. Stadium, in dem ein Zellwachstum gefördert wird, und wird dann zusammen mit einer Multiwell-Aufnahmeplatte verwendet, in der das Testen einer Probe vorgenommen wird. Die Einzelwell-Zuführplatte fördert ein rasches Nachfüllen des Nährmediums, während sie eine Beschädigung der durchlässigen Sperrschicht wie z.B. von Membranen vermeidet, die an den vielen Wells angebracht sind, oder eine Beschädigung von an/auf den Membranen positionierten Zellen. Die Einzelwell-Zuführplatte kann eine flache oder eine geneigte Bodenfläche für den Nährboden aufweisen, die von Wänden umgeben ist, welche den Nährboden auf der Bodenfläche halten. Die Bodenfläche kann vorzugsweise geneigt bzw. schräg gestellt sein, so dass der Nährboden durch die Multiwell-Filterplatte der Einzelwell-Zuführplatte an einem hohen Punkt der geneigten Bodenfläche zugeführt werden kann, und derart, dass der Nährboden durch die Multiwell-Filterplatte von der Bodenfläche der Einzelwell-Zuführplatte an einem niedrigen Punkt der geneigten Bodenfläche beseitigt werden kann. Die Multiwell-Zuführplatte ermöglicht die Verwendung eines geringeren Gesamtvolumens von Nährstoffen, bietet die Möglichkeit, verschiedene Medien in verschiedenen Wells zu benutzen, falls dies gewünscht ist, isoliert jedes Well, um zu verhindern, dass eine Verunreinigung aus einem Well auf ein anderes Well übergreift, und reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass das Medium verrutscht, wenn die Vorrichtung bewegt wird.
Die Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung ist mit einem Eingabe-Zugangsloch versehen, durch das der Nährboden der Einzelwell-Zuführplatte zugeführt wird, und vorzugsweise mit einem separaten Drainage-Zugangsloch, durch das der Nährboden aus der Einzelwell-Zuführplatte entfernt wird. Das/die Zugangsloch/Zugangslöcher gestatten ein Einführen einer Flüssigkeits-Behandlungsvorrichtung, wie z.B. einer Spritze, einer Kanüle, einer Pipette oder dergleichen durch diese(s) zum Einleiten oder zum Abführen des Nährmediums, während die Notwendigkeit vermieden wird, die Multiwell- Filterplatte von der Einzelwell-Zuführplatte zu trennen, und dann an der Einzelwell-Zuführplatte Nährstoffe nachzufüllen oder zuzuführen.
Die Wells der Multiwell-Filterplatte können so ausgebildet sein, dass sie mindestens eine Ablage bilden, die sich von einer Wand des Wells und im Abstand zu der Membran erstreckt, so dass die Ablage eine Tragefläche für ein Ende der Flüssigkeits-Behandlungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Spritze, Kanüle, Pipette oder dergleichen bietet, um deren Kontakt mit der durchlässigen Sperrschicht, typischerweise einer Membran, und mit den wachsenden Zellen zu verhindern. Außerdem dient die Ablage als Ablenkelement, wenn Medien in das Well eingespritzt werden. Die Ablage ermöglicht eine Hinzufügung der Medien ohne eine Störung des Zellwachstums.
Die Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung wird in einem zweiten Schritt in Zusammenhang mit einer Multiwell-Aufnahmeplatte eingesetzt, deren Wells eine Flüssigkeit aufweisen, welche mit der Membran oder den Zellen innerhalb der Wells der Multiwell-Filterschale in Interaktion tritt. Ein Zugangsloch ist nahe jedem Well der Multiwell-Filterschale positioniert, um einen direkten Zugang der Wells der unterhalb der Multiwell-Filterplatte positionierten Multiwell-Aufnahmeplatte zu bieten.
Die Einzelwell-Zuführplatte kann Zapfen, Vorsprünge und/oder Ablenkteile (baffles) aufweisen, um die Beseitigung von Flüssigkeitströpfchen vom Boden der Wells der Multiwell-Filterplatte zu gestatten und um das Verspritzen der Flüssigkeit zu kontrollieren, wenn die Filterplatte(n)/Einzelwell-Zuführplatte(n)-Kombination gehandhabt wird.
Zwischen der Filterplatte und jeder der Bodenplatten werden auch Ausrichtungsführungen verwendet, um sicherzustellen, dass die Wells der Filterplatte in einer bestimmten Ordnung angeordnet sind bzw. werden, unabhängig davon, ob sie mit Einzel- oder Multiwell-Bodenplatten benutzt wird.
Die Verwendung von Zapfen oder Vorsprüngen, um die Beseitigung von auf den Boden der Wells der Filterplatte herabfallenden Tröpfchen zu ermöglichen, wenn diese von einer Einzelwell-Zuführplatte entfernt wird, kann ebenfalls vorgesehen sein.
Die Verwendung eines oder mehrerer Ablenkteile, um die Bewegung der Flüssigkeit in der Einzelwell-Zuführplatte während der Handhabung zu reduzieren, kann ebenfalls vorgesehen sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine auseinandergezogene Draufsicht auf eine Multiwell-Testvorrichtung, welche die Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung einsetzt,
2 eine Teil-Schnittansicht einer Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung,
3 eine Teil-Schnittansicht der Multiwell-Filterplatte und der Multiwell-Zuführ- oder -Aufnahmeplatte dieser Erfindung,
3(a) eine perspektivische Teilansicht der Ausrichtung der Zapfen/Löcher nach der vorliegenden Erfindung,
4 eine Teil-Schnittansicht einer Multiwell-Filterplatte und einer Multiwell-Zuführ- oder -Aufnahmeplatte dieser Erfindung,
5 eine perspektivische Ansicht einer Einzelwell-Zuführplatte, die mit der Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung eingesetzt werden kann,
6 eine Teil-Schnittansicht einer alternativen Well-Gestaltung für eine Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung,
6(a) eine Teil-Schnittansicht einer alternativen Well-Gestaltung für eine Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung,
6(b) eine Teil-Schnittansicht einer alternativen Well-Gestaltung für eine Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung,
7 eine Schnittansicht eines alternativen Well-Aufbaus dieser Erfindung,
8 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Einzelwell-Zuführplatte der vorliegenden Erfindung,
9 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Einzelwell-Zuführplatte der vorliegenden Erfindung,
10 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Einzelwell-Zuführplatte der vorliegenden Erfindung, und
11(a)–(d) perspektivische Ansichten alternativer Ausführungsformen der Einzelwell-Zuführplatte der 10 der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung spezifischer Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird zwar mit Bezug auf die Ausführung von Zellwachstums- und auf Transportuntersuchungen in einer Vielzahl von Wells beschrieben, es ist aber anzumerken, dass die vorliegende Erfindung auch auf Manipulationen anwendbar ist, die Zugangsbereiche zum Einleiten oder Abführen einer Flüssigkeit zur Durchführung der gewünschten Behandlung anwendbar ist, beispielsweise eine Dialyse oder eine Diffusionstrennung, wobei eine Bewegung von Materialien an/auf den Membranen in den Wells vermieden wird.
Gemäß 1 umfasst die Multiwell-Filterplatte 10 dieser Erfindung eine Platte 41 mit einer Vielzahl von Wells 42, von denen jedes mit einem Zugangsloch 45 gepaart ist. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst jedes Well 42 ein Hohlelement 39 mit einer unteren Öffnung 34, an der eine durchlässige Sperrschicht 22, wie z.B. eine mikroporöse Membran befestigt ist. Unter "durchlässiger Sperrschicht" versteht man, dass die Sperrschicht gegenüber Flüssigkeiten und Gasen durchlässig ist, aber nicht gegenüber Teilchenmaterialien über der gemessenen Porengröße der Sperrschicht. Membranen, insbesondere mikroporöse Membranen, sind ein bevorzugtes Material für die Sperrschicht, obwohl auch andere Materialien, wie Ultrafiltrations-Membranen, Glasmatten oder -gewebe oder gewebte oder nicht-gewebte Kunststoff-Materialien verwendet werden können. Das Element 39 ist hohl und kann in einer Vielfalt von Formen ausgebildet sein. Rohrförmige Ausgestaltungen sind bevorzugt und sind der industrielle Standard für solche Wells, obwohl auch Wells mit anderen Formen, wie z.B. dreieckiger, rechteckiger, quadratischer oder sechseckiger Form eingesetzt werden können. Das Zugangsloch 45 ist angrenzend an jedes zugeordnete Well 42 dargestellt.
Die Zugangslöcher 53 und 52 bieten einen Zugang zu einer Einzelwell-Zuführplatte 33 (5), in die/aus der flüssiges oder gelförmiges Nährmedium eingeleitet und abgeleitet wird. Ein oder mehrere Zugangsloch/Zugangslöcher können zur Durchführung dieser Funktion benutzt werden. Wie gezeigt, werden zwei benutzt, obwohl eines oder mehr als zwei (z.B. vier, eines in jeder Ecke) auch benutzt werden können. Die Einzelwell-Zuführplatte wird vorzugsweise lediglich für Einspeisezwecke in dieser Erfindung verwendet. Der Nährboden kann über Zugangslöcher 53 und 52 mit einer herkömmlichen Flüssigkeits-Behandlungsvorrichtung, wie z.B. einer Spritze, die sich durch die Zugangslöcher 53 und 52 erstreckt, ausgetragen und eingeleitet werden. Es sind zwar zwei Zugangslöcher 52 und 53 gezeigt, es kann aber wunschgemäß auch nur ein einziges Zugangsloch benutzt werden. Wie gezeigt ist, hat die Einzelwell-Platte einen schräggestellten Boden 64 mit dem Drainagebereich 27, der am untersten Punkt der Oberfläche 60 positioniert ist, so dass eine vollständige Drainage einfach ausgeführt werden kann. Alternativ können Drainage und Nachfüllung gleichzeitig ohne die Notwendigkeit durchgeführt werden, die Multiwell-Filterplatte 10 in Bezug auf die Einzelwell-Zuführplatte 33 zu bewegen (5). In einer weiteren Ausführungsform der Einzelwell-Zuführplatte (nicht gezeigt) kann eine Platte mit flachem Boden verwendet werden.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Multiwell-Filterplatte 10 mit Zapfen 48 und 49 versehen, die jeweils in Löcher 46 und 47 der Multiwell-Aufnahmeplatte 11 passen, wenn die Multiwell-Aufnahmeplatte 11 unter der Multiwell-Filterplatte 10 positioniert ist bzw. wird. Alternativ können Zapfen 48 und 49 in Löchern 71 und 73 der Einzelwell-Zuführplatte 33 (5) positioniert werden, wenn die Einzelwell-Zuführplatte 33 unter der Multiwell-Filterplatte 10 positioniert ist bzw. wird. Die Zapfen 48 und 49 sind in einem Abstand voneinander in der Richtung eines Teils 55 positioniert (z.B. asymmetrisch gegenüberliegend), so dass das Well 42a sich immer an der oberen linken Position befindet, während das Well 42b sich immer an der unteren rechten Position gemäß 1 befindet. Durch eine solche Positionierung der Wells 42a und 42b können alle Wells 42 in der Multiwell-Filterplatte 10 durch ihre Position identifiziert werden. Eine optionale abnehmbare Abdeckung 56 wird benutzt, um den Wells 42 Sterilität zu verleihen und eine Verdampfung von Nährboden zu minimieren.
Gemäß den 3 und 3(a) passen die Zapfen 48 und 49 jeweils in Löcher 46 und 47. Das Loch 46 ist mit einem dreiseitigen Umfang derart geformt, dass der Zapfen 48 die Wände des Lochs 46 an drei Punkten 43a, b und c kontaktiert. Diese Art des Kontakts verhindert, dass sich eine Multiwell-Filterplatte 10 seitlich in Bezug auf die Multiwell-Aufnahmeplatte 11 bewegt. Der Zapfen 49 kontaktiert die Wände des Lochs 47, in dieser Ausführungsform in Form eines Schlitzes dargestellt, an zwei Punkten 46a und b, so dass Abweichungen von Teil zu Teil oder Fehlausrichtungen nur in der durch einen Pfeil 37 gezeigten Richtung ausgeglichen werden können. Die untersten Enden der Zapfen 48 und 49 sind abgeschrägt, um das einfache Einsetzen der Zapfen 48 und 49 in die Löcher 46 und 47 zu fördern. Da außerdem gemäß 3 die Oberseite des Zapfens 48 kleiner ist als das Loch 46 und der Zapfen 48 länger ist als das Well 42, und da die Oberseite des Zapfens 49 kleiner ist als das Loch 47 und der Zapfen 49 länger ist als das Well 42 gestattet dies eine seitliche Bewegung der Multiwell-Filterplatte 10, wie sie durch einen Pfeil 37 veranschaulicht ist, wenn diese teilweise von der Multiwell-Aufnahmeplatte 11 abgehoben wird, wie 4 zeigt. Diese seitliche Bewegung ist nicht auf die Richtung oder den Pfeil 37 beschränkt, wenn die Zapfen 48 und 49 gleichmäßig abgeschrägt sind, wie gezeigt ist. Diese laterale Bewegung gestattet einen Kontakt des Tröpfchens 57 an der Innenwand 59 des Wells 50 der Aufnahmeplatte 11, so dass sich das Tröpfchen 57 von der Membran 22 in das Well 50 bewegt. Dieses Ablösen des Tröpfchens 57 verhindert eine übergreifende Kontaminierung (cross talk contamination) der Flüssigkeit in einem benachbarten Well zu dem gezeigten Well 50.
Es ist anzumerken, dass die Zapfen 48 und 49 die gleiche Länge aufweisen können wie die Wells 42 oder kürzer als diese sein können, solange sie nicht länger als die Löcher 46 und 47 sind. Eine gesteuerte seitliche Bewegung der Multiwell-Filterplatte 10 wird durch Formen der Zapfen 48 und 49 und der Löcher 46 und 47 derart durchgeführt, dass, wenn die Zapfen 48 und 49 teilweise aus den Löchern 46 und 47 entfernt werden, ein Zwischenraum zwischen den Zapfen 48 und 49 und den Innenwänden der Löcher 46 und 47 gebildet wird, was eine seitliche Bewegung der Zapfen 48 und 49 in den Löchern 46 und 47 ermöglicht, und damit die seitliche Bewegung der Multiwell-Filterplatte 10, so dass die Tröpfchen 57 abgestreift werden. Dies kann beispielsweise durch Ausbilden geneigter Oberflächen an den Zapfen 48 und 49 von der Oberseite der Zapfen zu der Unterseite der Zapfen erfolgen, an der die Wände der Löcher 46 und 47 vertikal sind.
Ein zusätzlicher Vorteil der Anwendung der Ausrichtungszapfen zur Ausrichtung der oberen und unteren Platte der Vorrichtung besteht darin, dass die Ausrichtung genau und passend ist, und keinen präzisen Sitz zwischen den Seiten der Platten erfordert. Auf diese Weise kann eine bestimmte Nachlässigkeit oder Ungenauigkeit bei den Toleranzen des Sitzes zwischen den Plattenseiten bestehen, die genaue Ausrichtung der Platten ist jedoch infolge der Zapfen/Loch-Anordnung garantiert. Dies ist von besonderem Vorteil bei Roboteranwendungen, da die Platten einfach durch die Roboter gehandhabt werden können, ohne dem erforderlichen Sitz zwischen den jeweiligen Seiten zu viel Aufmerksamkeit schenken zu müssen. Außerdem macht dies die Gestaltung eines Plattensystems möglich, das es Robotern gestattet, die Platten leicht zu drücken und doch eine einfache und vollständige Trennung (der Platten) voneinander und eine exakte und passende Ausrichtung zu erreichen.
Die Verwendung der Multiwell-Filterplatte 10 ist in 1 exemplarisch dargestellt. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Multiwell-Filterplatte 10 über einer Multiwell-Aufnahmeplatte 11 positioniert, die eine Vielzahl von Wells 50 aufweist, beispielsweise 96 Wells, welche in Anzahl, Größe und Anordnung denjenigen der Filterplatte 10 entsprechen. Die Multiwell-Aufnahmeplatte 11 kann als Zuführschale anstelle der Einzelwell-Zuführschale verwendet werden, oder sie kann beim Testen eingesetzt werden, wie z.B. in Arznei-Probeuntersuchungen von Zellen, die in den Wells der Filterplatte 10 gezüchtet werden. Ein Vorteil bei der Verwendung einer ersten Multiwell-Aufnahmeplatte als Zuführschale besteht darin, dass das Volumen von erforderlichem Fluid geringer ist als das einer Einzelwell-Schale, was die Zuführkosten minimiert. Es hat auch den Vorteil, jedes Well von einem anderen zu isolieren, beispielsweise während des Zellwachstums, so dass, wenn ein Well kontaminiert wird oder ausfällt, die anderen Wells für einen weiteren Test überleben. Schließlich verringert die Verwendung einer Multiwell-Aufnahmeschale als Zuführschale die Möglichkeit eines Verschüttens bzw. Verspritzens im Vergleich zu der Verwendung einer Einzelwell-Schale oder einer Schale mit geringer Anzahl von Wells (z.B. zwei bis vier Wells). Dies kann bei Roboter-Behandlungsanwendungen von Vorteil sein. Im Einsatz wird die Multiwell-Aufnahmeplatte 11 so positioniert, dass eine Membran 22 (2) der Wells 42 sich nur in ein Well 50 der Multiwell-Aufnahmeplatte 11 erstreckt. Jedem der Wells 42 ist ein Zugangsloch 45 zugeordnet, das den Zugang zu einem Well 50 der Multiwell- Aufnahmeplatte 11 gestattet, welche bei einem Probe-Testschritt eingesetzt wird. Die Multiwell-Filterplatte 10 kann mit vier Beinen 44 versehen sein, die in Ausnehmungen 51 der Multiwell-Aufnahmeplatte 11 passen, wodurch der Multiwell-Filterplatte 10 mechanische Stabilität verliehen wird. Die Beine 44 dienen auch zur Positionierung der Membranen 22, um einen Kontakt mit den Bodenflächen der Wells 50 zu vermeiden, wodurch ein Kontakt von Flüssigkeit mit den Membranen 22 gefördert wird. Außerdem bieten die Beine 44 der Membran 22 Schutz, falls die Multiwell-Filterplatte 10 auf eine Bank gestellt wird. Die Vorrichtung wird ähnlich wie bei der Einzelwell-Zuführplatte der 5 verwendet. Da jedoch ein gemeinsames Well in der Einzelwell-Zuführplatte besteht, wird die Flüssigkeit in der Platte unter den Wells der Filterplatte geteilt. Die Beine 44 und Ausnehmungen 51 verhindern auch hier einen Kontakt zwischen dem Boden der Zuführplatte und den Membranen.
Gemäß 6 kann das Well mindestens eine in seiner Seitenwand 39 ausgebildete Ausnehmung 32 aufweisen, wobei eine Ablage 19 am Boden der Ausnehmung 32 angrenzend an die Membran 22 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 32 und die Ablage 19 können durch herkömmliche Formgebung ausgebildet werden.
Gemäß 6(a) kann das rohrförmige Element 39a des Wells 42 der Filterplatte optional zur Bildung einer Ablage 19a verwendet werden. Die Ablage 19a wird durch herkömmliche Formgebung ausgebildet, wie z.B. Spritzgießen oder Overmolding, wobei die Ablage 19a sich von dem rohrförmigen Element 39a angrenzend an die Membran 22 erstreckt.
Gemäß 6(b) ist die Ablage 19b durch herkömmliche Formgebung ausgebildet, wie z.B. Spritzgießen oder Overmolding, wobei ein Abschnitt der Wand 39b vertieft ist.
Wie 7 zeigt, kann die Ablage 19c eine konkave Oberfläche 80 aufweisen, die dazu dient, Flüssigkeit aus einer Spritze, Kanüle, Pipette und dergleichen in der durch einen Pfeil 82 gezeigten Richtung zu leiten. Dies dient zur Minderung des Drucks der Flüssigkeit von der Spritze auf die Membran 22. wodurch die Unversehrtheit der Membran 22 bewahrt bleibt und die Unversehrtheit einer Zellschicht auf der Membran 22 erhalten bleibt.
Gemäß 8 umfasst die Einzelwell-Zuführplatte 33 mit einem Loch 71 und einem Schlitz 73, die zusammen mit der Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung benutzt wird, Wände 62, 64, 66 und 68 und eine Tragefläche 60 zur Aufnahme eines Nährmediums. Die Tragefläche 60 umfasst zwei Oberflächen-Unterabschnitte 70 und 72, die durch einen Drainageweg 74 getrennt sind. Die Oberflächen-Unterabschnitte 70 und 72 sind von den Wänden 66 und 62 in der durch Pfeile 78 und 76 dargestellten Richtung nach unten zu dem Drainageweg 74 hin geneigt. Der Drainageweg 74 sorgt für eine Fluidströmung von dem Flüssigkeitseinleitbereich 26 an der Oberfläche 60 zu dem Flüssigkeitsdrainagebereich 27, wie durch einen Pfeil 75 dargestellt ist.
In 9 ist eine alternative Einzelwell-Zuführplatte 21 dargestellt, die mit der Multiwell-Filterplatte dieser Erfindung verwendet wird. Diese Ausführungsform ist mit einem oder mehreren Vorsprung/Vorsprüngen versehen, die sich von der Innen- und Tragefläche der Einzelwell-Zuführplatte eine Strecke weit erstrecken, die ihren Kontakt mit den Membranen der Wells der Multiwell-Filterplatte ermöglichen. Wie gezeigt ist, sind die Vorsprünge Zapfen 61, die sich von Oberflächen 23 und 25 bis zu einer Position erstrecken, an der sie in Kontakt mit der Membran 22 der Wells 42 treten können. Der Zweck dieses Kontakts besteht darin, eine Drainage überschüssiger Flüssigkeit von der Bodenfläche der Membran 22 zu den Zapfen 61 und in die Einzelwell-Zuführplatte 21 durchzuführen. Diese Praxis wird allgemein als "Touch-Off" auf dem Gebiet des Pipettierens bezeichnet und bedeutet eine Beseitigung von Restflüssigkeiten/Restproben, die an Pipettenspitzen anhaften. Die Form der Vorsprünge kann variieren, solange sie die gleiche Funktion erfüllen. Typische Formen umfassen konische, pyramidenförmige, rechteckige und ausgebuchtete Formen. Ein Zapfen 61 ist angrenzend an jedes Well 42 positioniert. Die Einzelwell-Zuführplatte 21 umfasst auch geneigte Oberflächen 23 und 25, welche für eine Flüssigkeitsströmung in den Richtungen der Pfeile 27 und 29 und in der Richtung des Pfeils 31 in den Drainagebereich 30 sorgen. Eine Bewegung der Multiwell-Filterplatte 10 zu dem Zapfen 61 kann durch irgendein herkömmliches Mittel erfolgen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann/können ein oder mehrere Ablenkelement(e) benutzt werden, um die Bewegung oder das Verspritzen der Flüssigkeit in der Zuführschale zu reduzieren, speziell während der Handhabung durch Menschen oder durch eine Roboterausrüstung. 10 zeigt eine solche Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform wird die Verwendung von vier Ablenkelementen 100 gezeigt. Die Ablenkelemente 100 sind am Boden 102 der Zuführschale 104 angebracht. Vorzugsweise werden sie als Teil der Zuführschale 104 beispielsweise durch Spritzgießen zusammen mit der Schale ausgebildet, wenn diese hergestellt wird, obwohl sie auch als separates Element hinzugefügt werden können, das entweder an den Schalenseiten oder am Boden angebracht wird oder frei auf dem Boden der Schale verbleibt. Wie gezeigt ist, sind die Ablenkelemente in einer kreuzartigen Struktur angeordnet und sind getrennt und unterschiedlich zueinander. Wie gezeigt ist, sind sie jeweils auch in einem sich wiederholenden "S"-Muster oder Wellenmuster ausgebildet. Alternativ kann/können das/die Ablenkelement(e) gerade oder gekrümmt oder gekreuzt (X-artige Elemente) oder dergleichen sein, solange sie in der Lage sind, ihre Funktion zu erfüllen, während sie ein Einpassen der Zellenschale in die Zuführschale 104 ermöglichen und ein Strömen des Fluids in der Zuführschale 104 ermöglichen, so dass keine Totpunkte vorkommen. Wie gezeigt ist, berührt/berühren das/die Ablenkelement(e) 100 die Seitenwände der Schale 104 nicht. Sie können es aber, falls gewünscht. Wenn sie die Seitenwände berühren, ist/sind vorzugsweise ein oder mehrere Durchgangsloch/Durchgangslöcher in dem Ablenkelement ausgebildet, vorzugsweise entlang dessen Unterkante, um eine unbehinderte Fluidbewegung entlang den Wänden zu ermöglichen.
Die Höhe des einen/der mehreren Ablenkelement(e) ist kein Problem, solange sie ausreicht, dazu beizutragen, den Umfang an Bewegung der Flüssigkeit in der Zuführschale 104 zu reduzieren, wenn diese gehandhabt wird. Typischerweise kann die Ablenkelementhöhe zwischen 20% und 100% der Tiefe der Flüssigkeit in der Schale 104 betragen, in einer anderen Ausführungsform beträgt die Ablenkelementhöhe zwischen 35% und 80% der Tiefe der Flüssigkeit in der Schale 104. Alternativ beträgt die Ablenkelementhöhe zwischen 50% und 75% der Tiefe der Flüssigkeit in der Schale 104.
Die Anzahl von Ablenkelementen ist nicht entscheidend. Bei einer Ausführungsform wird bevorzugt, dass nur ein Ablenkelement benutzt wird, das zumindest teilweise entweder entlang der Länge oder der Breite der Schale verläuft. In einer weiteren Ausführungsform wird bevorzugt, dass mindestens zwei Ablenkelemente mit einer bestimmten festgelegten Kreuzrichtung zueinander verwendet werden. Bei einer solchen Ausführungsform können die Ablenkelemente etwa 25° bis 90° gegenüber der Richtung des anderen ausgerichtet sein, so dass sie gewährleisten, dass die Flüssigkeitsbewegung sowohl in den Schalenlängen- als auch -breitenrichtungen kontrolliert wird.
11(a) zeigt eine alternative Anordnung von Ablenkelementen in der Ausführungsform der 10. In dieser Figur werden geradlinige Ablenkelemente 100 statt der welligen Gestaltung der Ablenkelemente der 10 eingesetzt.
In 11(b) wird die Verwendung einer Reihe sich wiederholender Ablenkelemente 100 gezeigt. Hier sind die Ablenkelemente als Reihe von "X"-Mustern gezeigt, die über den Zuführschalenboden verteilt sind.
11(c) zeigt die Anwendung einer Reihe von Ablenkelementen 100, die parallel und in beabstandeter Beziehung zueinander angeordnet sind, wobei jedes zweite Ablenkelement 100 von der gleichen Seitenwand absteht. In 11(d) ist ein einzelnes Ablenkelement dargestellt, das sich im wesentlichen längs der Länge der Zuführschale erstreckt.
Die Ablenkelemente 100 können nach Wunsch ein oder mehrere Durchgangsloch/Durchgangslöcher angrenzend an ihre Bodenfläche mit der Schale aufweisen, um eine unbehinderte Strömung durch die und aus der Schale zu ermöglichen. Alternativ sind bei denjenigen Ablenkelementen, die separat ausgebildet sind, die Ablenkelemente so gefertigt, dass sie nur den Schalenboden an zwei oder mehreren Punkten berühren, so dass Fluid unter dem/den Ablenkelement(en) strömen kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann/können das/die Ablenkelement(e) anstelle der Zapfen oder Vorsprünge nach obiger Beschreibung als Mittel verwendet werden, um ein Entfernen überschüssiger Flüssigkeit vom Boden der Zellplatte während deren Abnahme von der Zuführplatte zu ermöglichen. In dieser Ausführungsform (nicht gezeigt) sollte(n) das/die Ablenkelement(e) eine Höhe aufweisen, die ähnlich derjenigen des Zapfen oder des Vorsprungs nach obiger Beschreibung ist. Ferner sollte die Anzahl verwendeter Ablenkelemente ausreichen, um zu gewährleisten, dass alle Wells der Zellplatte genügend Kraft aufnehmen, um etwaige Tröpfchen abzustreifen, ohne das Zellwachstum in der Platte zu stören.
Es sind zwar Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt worden, die auf eine Filterplatte mit 96 Wells bezogen sind, es können aber auch andere Well-Konfigurationen, wie beispielsweise 6, 12, 24, 48 oder 384 verwendet werden. In allen Fällen sollte die zweite Aufnahmeplatte und die Multiwell-Zuführplatte die gleiche Anzahl von Wells wie die Filterplatte aufweisen und mit den Wells der Filterplatte ausgerichtet sein.

Claims

Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung mit einer Multiwell-Filterplatte (10) und einer Zuführplatte (21; 33; 102), wobei die Multiwell-Filterplatte (10) mehrere Wells (42), die sich von einer Platte (41) aus erstrecken, sowie mehrere erste Zugangslöcher (45) durch die Platte (41), aufweist wobei die ersten Zugangslöcher (45) in der Zahl gleich den Wells (42) sind und eines der ersten Zugangslöcher (45) jeweils angrenzend an ein Well (42) der Filterplatte (10) positioniert ist, wobei jedes der Wells (42) umfasst: (a) eine hohles Element (39) mit zwei Öffnungen, das sich von der Platte (41) erstreckt, und (b) eine durchlässige Barriere (22), die um eine untere (34) der Öffnungen befestigt ist, und die Zuführplatte (21; 33; 102) ein einzelnes Well aufweist, um die Vielzahl von Wells (42) der Filterplatte (10) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Multiwell-Filterplatte (10) ein oder mehrere zweite Zugangsloch/Zugangslöcher (52, 53) aufweist, die von dem ersten Zugangsloch (45) getrennt sind, für den Zugang zu dem einzelnen Well der Zuführplatte (21; 33; 102).
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren zweiten Zugangslöcher (52, 53) für den Zugang zu dem Einzel-Well der Zuführplatte (21; 33; 102) an der Ecke/den Ecken der Filterplatte (10) angeordnet ist/sind.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die durchlässige Barriere (22) aus der Gruppe gewählt ist, die aus einer Membran, einer Glasmatte, einem Glasgewebe, einer gewebten Kunststofflage, einer Kunststoff-Vlieslage und einem mikroporösen Filter besteht.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes der Wells (42) der Filterplatte (10) eine sich einwärts von einer Wand des hohlen Elements (39) erstreckende Ablage (19; 19a; 19b; 19c) aufweist.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Ablage (19b; 19c) durch eine Ausnehmung in der Wand gebildet ist.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zuführplatte (21; 33) eine geneigte Tragefläche (60) mit einem oder mehreren Drainagebereichen (27; 30), aus dem/denen Flüssigkeit entfernt werden kann, sowie einem oder mehreren Einleitbereichen (26), in die Flüssigkeit aus dem/den einen oder mehreren zweiten Zugangslöchern (52, 53) der Multiwell-Filterplatte (10) eingeleitet werden kann, aufweist, wobei die geneigte Tragefläche (60) in einer derartigen Konfiguration schräggestellt ist, dass sie eine Drainage von Flüssigkeit aus dem einen oder den mehreren Einleitbereich(en) (26) zu dem einen oder den mehreren Drainagebereich(en) (27; 30) bewirkt, sowie mit Wänden (62, 64, 66, 68), welche die Tragefläche (60) umgeben, um die Tragefläche (60) zum umschließen.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zuführplatte eine flache Tragefläche mit einem oder mehreren Drainagebereichen, aus den Flüssigkeit entfernt werden kann, sowie einen oder mehrere Einleitbereich(e), in die Flüssigkeit aus dem einen oder den mehreren zweiten Zugangsloch/Zugangslöchern (52, 53) der Multiwell-Filterplatte (10) eingeleitet werden kann, aufweist, und Wände die Tragefläche umgeben, um die Tragefläche zum umschließen.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die geneigte Tragefläche (60) mehrere Trageflächen-Unterabschnitte (70, 72; 23, 25) umfasst, die jeweils von den Wänden her zu einem mit den Trageflächen-Unterabschnitten (70, 72; 23, 25) verbundenen Drainageweg (64; 74) geneigt sind.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei das eine oder die mehreren zweiten Zugangsloch/Zugangslöcher (52, 53) in der Multiwell-Filterplatte (10) an einer Position angeordnet sind, welchen dem einen oder den mehreren Drainagebereich(en) (27; 30) und/oder dem einen oder den mehreren Einleitbereich(en) (26) entspricht.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, wobei die Zuführplatte (21) eine Vielzahl von Vorsprüngen (61) aufweist, die sich von der Tragefläche (23; 25) in einer im wesentlichen gleichen Richtung wie die Richtung, in der sich die Wände von der Tragefläche erstrecken, verläuft, wobei die Vorsprünge (61) eine solche Länge aufweisen, dass die Wände die Multiwell-Filterplatte haltern können und einen Kontakt der Vorsprünge (61) mit jeder Barriere (22) eines Wells (42) der Filterplatte (10) zulassen, wenn die Filterplatte von dem Träger durch die Zuführplatte (21) entfernt wird.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorsprünge aus der aus Zapfen, Pyramiden, Rechtecken, Ausbuchtungen und Koni bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zuführplatte (102) eines oder mehrere Ablenkteil(e) (100) enthält.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Ablenkteile (100) eine Form aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus welligen Elementen, gekrümmten Elementen, geraden Elementen und gekreuzten Elementen besteht.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner mit einer Abdeckung (66) für die Filterplatte (10).
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Filterplatte (10) 96 Wells (42) enthält.
Multiwell-Zellwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das eine oder die mehreren zweiten Zugangsloch/Zugangslöcher (52, 53) für den Zugang zu dem Einzel-Well der Zuführplatte (21; 33; 102) in der Multiwell-Filterplatte (10) außerhalb der Anordnung der ersten Zugangslöcher (45) und Wells (42) angeordnet ist/sind.