DE60304259T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Probenvorbereitung und Direkt spotting von Eluenten auf einen Maldi-Tof-Ziel - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Probenvorbereitung und Direkt spotting von Eluenten auf einen Maldi-Tof-Ziel Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Matrix unterstützte Laser-Desorptions/Ionisations-Analyse (MALDI-Analyse) ist ein nützliches Werkzeug zum Aufklären von Strukturfragen in der Biochemie, Immunologie, Genetik und Biologie. Proben werden ionisiert und ein Flugzeitanalysator (TOF analyzer = Time Of Flight analyzer) wird verwendet, um Ionenmassen zu messen. Die TOF-Analyse beginnt, wenn Ionen gebildet und auf eine konstante kinetische Energie beschleunigt werden, wenn sie in eine Driftregion eintreten. Sie kommen an einem Detektor nach Flugzeiten an, die proportional der Quadratwurzel ihrer Massen sind. Ein Massenspektrum wird erzeugt, weil Ionen mit unterschiedlicher Masse an dem Detektor zu unterschiedlichen Zeiten ankommen.
  • Die Massenspektroskopie kann ein leistungsfähiges Werkzeug auf den Gebieten der Entdeckung und Entwicklung von Arzneimitteln, Genotypenbildung und Proteom-Forschung sein. Aktuelle Forschungstrends bestehen darin, immer größer werdende Probenzahlen mit automatisiertem Handhabungsgerät oder Robotik zu analysieren. Mengen einzelner Proben bewegen sich von Nanomol-Konzentrationen bis zu Attomol-Konzentrationen. Als Ergebnis wird die Apparatur empfindlicher und ein Bedarf existiert, dass Probenhandhabungsformate miniaturisiert sind, eine hohe Dichtigkeit aufweisen und wegwerfbar sind.
  • Die Probenvorbereitung vor der Analyse (wie beispielsweise durch MALDI-TOF-MS) beinhaltet häufig Entsalzung und Konzentration von Proben (z.B. Peptiden) hinunter bis zu einem Volumen von 1-2 Mikroliter. Es ist wahrscheinlich, dass sich diese Volumen mit der Zeit auf Nanoliter-Volumen verringern. Gleichzeitige Vorbereitung und Analyse von mehreren Proben ist häufig wünschenswert.
  • Multivertiefungsplatten (multiwell plates) wurden zur gleichzeitigen Untersuchung entwickelt, die typischerweise aus 96, 384 oder 1536 Reaktionsgefäßen oder Vertiefungen je Platte bestehen.
  • Bestimmte Probenvorbereitungs-Vorrichtungen, wie beispielsweise die von Millipore Corporation kommerziell verfügbare ZipTip®-Vorrichtung, sind ausgezeichnete Werkzeuge zur Probenvorbereitung vor der MALDI-Analyse. Es gibt einen einzelnen Probenprozessor, der verwendet werden kann, um Proben punktförmig auf das MALDI-Target manuell oder durch automatisiertes Gerät aufzutragen. Genauer gesagt lehren die US-Patente Nr. 6 048 457 und 6 200 474 die Bildung von geformten Membran-Strukturen zur Probenvorbereitung, die durch Phasenumkehrung eines teilchenbeladenen Polymersystems an der Gehäuseöffnung gebildet werden. Das Polymer wird gefällt, wenn das Gehäuse (das den löslichen Polymer/Teilchenlack enthält) in einem Fällbad (typischerweise Wasser) eingetaucht wird. Die Einfügung erzeugt einen geringfügigen Flüssigkeitsdruck über die Lackschicht, so dass das Wasser in den Polymer eindringt, wobei eine offene schwammähnliche Struktur bei der Fällung erzeugt wird. Bei der Polymer-Wasser-Grenzfläche an der Struktur gibt es jedoch einen semi-permeablen Membranenfilm, der einen hohen Strömungswiderstand erzeugt. Wenn die Barriere entweder abgerieben oder abgetrennt wird, ist die resultierende Struktur hochpermeabel. Die resultierende Vorrichtung ist ausgestaltet, um eine Strömung unter den niedrigen Differenzdrücken zu ermöglichen, die durch einen gemeinsamen handgehaltenen l0μl-Pipettor (z.B. Gilson, Pipetman) erzeugt wird.
  • Für eine Probenverarbeitung mit hohem Durchsatz würde es wünschenswert sein, Mehrvertiefungsplatten für die Handhabung und Vorbereitung von Proben, wie beispielsweise die Entfernung von unerwünschten Salzen und biochemischen Substanzen, zu verwenden, um die Auflösung und die Empfindlichkeit des Massenspektrums zu verbessern. Die Verdampfung des Elutionslösungsmittels kann jedoch problematisch sein. Das Protein und die Peptide müssen in einem Volumen sein, das so klein wie möglich ist, um ein adäquates MALDI-TOF-Massenspektrum zu erhalten. Die Erfassung des Elutionsvolumens durch Zentrifugieren ist möglich, jedoch schwierig, da sich das Volumen in jeder Vertiefung aufgrund der schnellen Verdampfung während des Transfers der Multivertiefungsplatte zu der Zentrifuge und insbesondere während des Zentrifugierens verändern kann. Elutionsmittel, die herkömmlicherweise durch Unterdruckverfahren gesammelt werden, neigen außerdem dazu, unter Unterdruck schnell zu verdampfen, womit eine Resuspension erforderlich wird. Außerdem geht jedes Mal, wenn die Probe transferiert, wie beispielsweise von der Pipette zu der Sammelplatte, oder suspendiert wird, Probengut aufgrund der Adhäsion an den Grenzflächen dieser Vorrichtungen verloren. Da Probenmengen typischerweise im Femtomol-Bereich sind, sind Probenverluste unannehmbar. Außerdem ist das Zentrifugieren für eine Automatisierung ebenfalls nicht zugänglich, weil die Platte manuell in die Zentrifuge plaziert und aus dieser entfernt werden muß.
  • Ein Schlüssel zum Erreichen einer hohen Empfindlichkeit und von starken MALDI-Signalen besteht darin, die gebundenen Peptide in einer Konzentration zu eluieren, die so hoch wie möglich ist. Dies kann durch Verwenden eines Mindest-Elutionsvolumens und Verringern der Handhabungsschritte erzielt werden.
  • Es würde sehr wünschenswert sein, das Mikrotiter-Plattenformat zur parallelen Probenvorbereitung zu verwenden, das für eine Automatisierung ohne Weiteres anpassungsfähig ist.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum punktmäßigen Auftragen eines kleinen Elutionsmittelvolumens direkt von der Probenvorbereitungs-Vorrichtung auf ein MALDI-Target bereitzustellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum direkten punktmäßigen Auftragens eines Elutionsmittels mit relativ hohen Konzentrationen einer Probe auf ein MALDI-Target bereitzustellen.
  • Diese und weitere Aufgaben werden durch die folgende Beschreibung offensichtlich.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Probleme des Stands der Technik wurden durch die Erfindung überwunden, die eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Einzel- oder Multi-Vertiefungs-Probenvorbereitung zum Entsalzen, Konzentrieren und Auftragen von Proben vor weiteren Analyse, wie beispielsweise durch MALDI-TOF-Massenspektrometrie, bereitstellt. Genauer gesagt umfasst die Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung eine Mehrzahl von Vertiefungen, die jeweils in Fluidkommunikation mit einer jeweiligen Auslaß- oder Ablauföffnung sind, die optional eine dreidimensionale Membranstruktur enthält, die vorzugsweise eine Mehrzahl von sorptiven Teilchen umfasst, die in einer porösen Polymermatrix eingefangen sind, um eine Vorrichtung zu bilden, die im Stande ist, eine Festkörperphasenextraktion auszuführen. Die Vorrichtung ist ausgestaltet, um ein direktes punktmäßiges Auftragen auf einem MALDI-Target zu ermöglichen, wodurch ein Transferschritt eliminiert wird.
  • Die Erfindung ist ebenfalls auf ein Verfahren zur Vorbereitung, Auftragung und Analyse von Proben mit der Vorrichtung der Erfindung gerichtet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer einzelnen Vertiefung einer Multi-Vertiefungsvorrichtung mit der Verbundstruktur, die im Detail A in Expansion gezeigt ist;
  • 2A, 2B, 2C und 2D zeigen vier Schritte des Elutions- und Transferprozesses in Übereinstimmung mit der Erfindung;
  • 3 ist eine graphische Darstellung, die die Sequenzabdeckung bei verschiedenen Elutionstechniken vergleicht;
  • 4A ist ein Spektrum einer β-Galaktosidase-Probe, die in eine Miktrotiterplatte mit Unterdruck gemäß dem Stand der Technik eluiert wurde;
  • 4B ist ein Spektrum einer β-Galaktosidase-Probe, die mit Zentrifugieren in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik eluiert wurde;
  • 4C ist ein Spektrum einer β-Galaktosidase-Probe, die direkt auf ein MALDI-Target in Übereinstimmung mit der Erfindung eluiert wurde; und
  • 5 ist eine Querschnittsansicht einer Vertiefung, die über einem MALDI-TOF-Targetsubstrat positioniert und mit einem Unterdruckverteiler in Übereinstimmung mit der Erfindung gekoppelt ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Geeignete Substratmaterialien für die Probenvorbereitungs-Vorrichtung der Erfindung sind nicht besonders eingeschränkt und umfassen Kunststoffe (wie beispielsweise Polyethylen und Polypropylen), Glas und Metall, wie beispielsweise rostfreier Stahl. Die Substratmaterialien sollten den Betrieb der Vorrichtung oder die bei der Prozedur verwendeten Chemikalien nicht beeinträchtigen. Polyolefine und insbesondere Polypropylen sind bevorzugte Materialien.
  • Der Begriff "Membran", wie er hier verwendet wird, umfasst permeable und semi-permeable dreidimensionale Strukturen mit oder ohne Teilchen, die eine Porosität aufweisen, die für die gewünschte Anwendung geeignet ist. Der Begriff "Verbundstruktur", wie er hier verwendet wird, umfasst gefüllte Membranen.
  • In 1 wird eine einzelne Vertiefung (well) 12 einer Probenvorbereitungs-Vorrichtung gezeigt, die eine Mehrzahl von Vertiefungen, wie beispielsweise 384, aufweist. Eine Vertiefung 12 wird durch eine sich vertikal erstreckende, fluidundurchlässige Seitenwand 14 und einen geneigten unteren Abschnitt 13 festgelegt. Die mittleren und oberen Abschnitte der Vertiefung 12 weisen vorzugsweise einen gleichmäßigen Durchmesser auf und sind im wesentlichen im Querschnitt zylindrisch, obwohl andere Konfigurationen in Betracht gezogen werden und im Schutzumfang der Erfindung liegen. Der untere Abschnitt der Vertiefung 12 verjüngt sich vorzugsweise nach unten in der Richtung der Fluidströmung zu einem unteren Abschnitt 13 hin, der zu der Mitte nach Innen geneigt ist, wodurch er eine Kegelstumpfkonfiguration aufweist. Der untere Abschnitt 13 umfaßt einen Trichter 15, der vorzugsweise zentral in der Vertiefung angeordnet ist. Wie am besten im Detail A von 1 ersichtlich ist, ist der Trichter 15 eine Bohrung, die vorzugsweise zylindrisch ist und axial mit der zentralen Längsachse der Vertiefung 12 ausgerichtet ist. Die Abmessungen der Bohrung bestimmen die Abmessungen der darin enthaltenen Membranstruktur, die ihrerseits teilweise die Eigenschaften der Tröpfchen bestimmen, die sich beim Strömen durch die Membranstruktur bilden. Geeignete Bohrungsdurchmesser liegen etwa zwischen 0,2 bis 2 mm, bevorzugterweise zwischen etwa 0,4 bis etwa 0,8 mm, wobei ein Durchmesser von 0,5 mm bevorzugt wird. Geeignete Bohrungshöhen liegen zwischen etwa 0,2 bis 2 mm, wobei 1 mm bevorzugt wird. Mindestens ein Abschnitt des Trichters 15 umfaßt vorzugsweise eine adsorptive Membranstruktur 25. Geeignete adsorptive Membranstrukturen sind an Ort und Stelle gegossene bzw. geformte polymergebundene, teilchenbeladene adsorptive Membranstrukturen, wie beispielsweise diejenigen, die aus chromatographischen Körnern zusammengesetzt sind, die zusammen mit einem Bindemittel haftend gemacht wurden und in den US-Patenten Nr. 6 048 457 und 6 200 474 offenbart wurden, deren Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen sind. Eine derartige bevorzugte Struktur ist eine dreidimensionale Struktur mit einer Mehrzahl von sorptiven Teilchen, die in einer porösen Polymermatrix eingefangen sind und ein Aspektverhältnis (durchschnittlicher Durchmesser zu durchschnittlicher Dicke) von weniger als etwa 10, vorzugsweise weniger als etwa 5 aufweisen. Die Struktur 25 kann an den Boden des Trichters 15 anstoßen und erstreckt sich in den Körper des Trichters 15, wobei sie sich vorzugsweise im wesentlichen durch die gesamte Tiefe des Trichters 15 erstreckt.
  • Vorrichtungen in Übereinstimmung mit der Erfindung können eine Mehrzahl von Membranstrukturen beinhalten, die Harzmaterialien mit unterschiedlichen Funktionsgruppen aufweisen, um Analyten zu fraktionieren, die sich durch Ladung, Größe, Affinität und/oder Hydrophobie verändern; alternativ kann eine Mehrzahl von Vorrichtungen verwendet werden, die unterschiedliche einzelne Funktionsmembranen enthalten, die in Kombination verwendet werden können, um ein ähnliches Ergebnis zu erreichen. Auf ähnliche Weise kann eine oder mehrere Membranen in ein geeignetes Gehäuse gegossen und Funktionalität vor oder nach dem Gießen hinzugefügt werden.
  • Die Membranstruktur 25 ist vorzugsweise an dem distalen Ende des Abflusses 15 angeordnet und weist ein Volumen von etwa 300 nl auf. Der Abfluß weist vorzugsweise einen kleinen Innendurchmesser auf, wie etwa 0,5 mm, so dass die Membranstruktur relativ klein ist und daher weniger Elutionsvolumen erfordert. Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der die Struktur 25 an das untere offene Ende des Trichters 15 anstößt, wird die Probenverdünnung aufgrund der Verringerung oder der Abwesenheit von Totraum minimiert.
  • Um das Elutionsvolumen zu minimieren und die Probe effizient auf dem Targetsubstrat aufzutragen (d.h. "punktmäßig aufzutragen"), muß der Trichter 15 in enger Nähe zu dem Target gehalten werden. Ein geformter Abstandshals oder Schürze 30, der/die teilweise oder vollständig jeden Trichter 15 umgibt, ist in der Vorrichtung ausgebildet, um die Vorrichtung auf dem Substrat zu tragen und einen geeigneten Zwischenraum oder Abstand "x" zwischen dem Auslaß des Trichters 15 und den Targetoberflächen 50 beizubehalten. Vorzugsweise ist dieser Zwischenraum kleiner als der Durchmesser des Flüssigkeitstropfens 51, der sich bildet, wenn sich das Elutionsmittel von der Membranenstruktur 25 zu der Targetoberfläche 50 begibt. Wenn sich der Tropfen von dem Trichter 15 bildet, wie in 2B gezeigt ist, berührt er somit die Targetoberfläche 50 (2C), bevor er sich von dem Trichter 15 löst. Wenn dies stattfindet, gibt es eine erhöhte Oberflächenspannungs-Adhäsion auf der Targetoberfläche (beispielsweise aufgrund des Oberflächenunterschieds und der relativen Hydrophobie der Targetoberfläche), die den Tropfen von dem Trichter "zieht". Der maximale Dimensionsversatz zwischen dem Trichterauslaß und der Targetoberfläche 50 hängt teilweise von dem Elutionsvolumen und der Art der Elutionslösung ab. Ein geeigneter Zwischenraum "x" für eine 1 Mikroliter-Elution beträgt etwa 0,15 bis etwa 0,020 Zoll (etwa 0,5 mm), mit einem maximalen Zwischenraum von etwa 0,035 Zoll. Ein geeigneter Zwischenraum für eine 2 Mikroliter Elution beträgt etwa von 0,020 bis etwa 0,030 Zoll, mit einem Maximum von etwa 0,05 Zoll. Zwischenräume, die das Maximum überschreiten, ermöglichen nicht den wirksamen Transfer von Elutionsmittel in einer minimalen (oder einer vernünftigen) Menge des Volumens. Wenn der Zwischenraum zu klein ist, wird der Transfer stattfinden, wobei jedoch die Punkte dazu neigen, groß und unregelmäßig zu sein, weil der Tropfen nicht vollständig transferiert wird; er füllt den Zwischenraum und kann Blasen bilden, wenn Luft durch die Struktur strömt. Der Mindestzwischenraum ist derart, dass ein gebildetes Elutionströpfchen die Targetoberfläche 50 kontaktiert und sich von dem Trichterauslaß löst, wobei ein Zwischenraum gelassen wird, so dass das Elutionströpfchen nicht durch die Luftströmung durch den Trichter unterbrochen wird. Sobald ein wirksamer Transfer durchgeführt ist, trocknen die Punkte 52 auf der Targetoberfläche schnell unter Unterdruck, wie in 2D dargestellt ist.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Hals 30 ringförmig und definiert zweckmäßigerweise ein durch den Boden der Vertiefung und die Targetoberfläche 50 begrenztes Volumen, das ermöglicht, dass Unterdruck den Trichter 15 erreicht. Ein oder mehrere Lüftungslöcher 54 sind in dem Hals 30 für diesen Zweck ausgebildet. Ein Fachmann wird erkennen, dass Stäbe oder andere Strukturen verwendet werden können, um den Zwischenraum zu erzeugen und sicherzustellen, dass der Trichter negativen Druck empfangen kann.
  • Geeignete Substrate oder Targets sind diejenigen, die herkömmlicherweise bei der MALDI-TOF-Massenspektrometrie verwendet werden. Sie sind im wesentlichen planar, leitend und sind dimensioniert, um in Ionisationskammern des MALDI-Geräts zu passen. Metallische, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl, sind typisch.
  • Bei ihren Verfahrensaspekten benutzt die Erfindung das oben erläuterte Verdampfungsproblem als eine Verarbeitungslösung, und eliminiert einen Transferschritt, der zuvor notwendig war, wenn herkömmliche Verfahren verwendet werden. Zu diesem Zweck wird eine Probe in eine oder mehrere Vertiefungen der Multivertiefungsplatte durch jedes geeignetes Mittel, wie beispielsweise durch Pipettieren, eingeführt. Die interessierenden Moleküle werden durch die in jeder Vertiefung vorhandene Membranstruktur 25 erfaßt. Ein Waschschritt wird optional ausgeführt. Wie in 2A bis 2C und 5 dargestellt ist, ist die Platte auf einem Unterdruckverteiler 60 (der mit einer Dichtung 61 abgedichtet ist) und über einem planaren MALDI-Targetsubstrat positioniert, das beispielsweise unter dem Trichterauslaß geeignet positioniert ist. Um die interessierenden Moleküle aus den Membranenstrukturen zu eluieren, wird ein Unterdruck (vorzugsweise etwa 5 Zoll Hg) an jede Vertiefung angelegt, um vorzugsweise eine Druckdifferenz von etwa 2 bis 6 psi zu erzeugen, und ein Elutionslösungsmittel (etwa 1-2 Mikroliter) wird in jede Vertiefung eingeführt. Ein zu hoher Unterdruck neigt dazu, Blasen oder ein Sprühen der Elutionsflüssigkeit zu verursachen, was ein schlechtes Auftragen von Punkten auf der Targetoberfläche ergibt. Ein geeignetes Elutionslösungsmittel, wie beispielsweise eine Acetonitril/Matrix-Mischung, vorzugsweise eine 50% Acetonitril/0,1% TFA-Mischung, kann verwendet werden, und Unterdruck wird angewendet. Das Elutionsvolumen verlässt den Trichter 15 und kontaktiert das unter dem Trichter positionierte Target und verdampft schnell auf dem Target, wobei die Probenkristalle analysenfertig in einem zweckmäßigen Array (entsprechend dem Array von Vertiefungen 12), wie beispielsweise durch MALDI, zurückgelassen werden. Da ein Transferschritt eliminiert wird, werden Verluste minimiert und die Probenverarbeitungszeit verringert. Die Kristallbildung ist ausgezeichnet, und die MALDI-Signalempfindlichkeit wird verbessert.
  • BEISPIEL 1
  • Ein Verfahren zum Identifizieren eines unbekannten Proteins besteht darin, es etwas mit Rindertrypsin zu digerieren, wobei ein eindeutigen Satz von Peptiden erzeugt wird. Die kollektiven Massen dieser Peptide, wie sie durch Massenspektrometrie (z.B. MALDI-TOF-MS) bestimmt werden, stellen einen Fingerprint dar, der in einer Datenbank gesucht werden kann. Die Qualität der Datenbank-Übereinstimmung kann durch verschiedene komplexe Auswertungssysteme bewertet werden. Ein einfaches Mittel zur Auswertung ist jedoch die Menge der Proteinsequenz, die durch das Massenspektrum identifiziert werden kann. Dieser Parameter wird typischerweise auf dem Gebiet als prozentuale Sequenzabdeckung oder Prozentabdeckung bezeichnet. In den meisten Fällen ist es mit einem Hochleistungs-MALDI-TOF-MS-System möglich, das auf 50 ppm einer Masseneinheit genau ist, ein Protein mit so wenig wie etwa 12% seiner Sequenz zu identifizieren.
  • 3 zeigt die Sequenzabdeckung, die aus β-Galaktosidase(E. coli)-Proben (50, 100 und 200 fMol) erhalten wurde, die mit Rindertrypsin digeriert wurden, zu einem MALDI-TOF-MS-Target durch drei unterschiedliche Mittel transferiert und analysiert wurden. Für das "indirekte Unterdruck"-Verfahren wurde die Probe von der Platte in einem Volumen von 15 Mikroliter (50% Acetonitril, das die MALDI-Matrix enthält, z.B. α-Cyano-4-hydroxy-Zimtsäure) mit einem Unterdruckverteiler (bei 5 Zoll Hg) in eine "V"-Boden- Polypropylen-Miktrotiterplatte mit 96 Vertiefung desorbiert. 15 Mikroliter sind erforderlich, um einen ausreichend großen Tropfen zu bilden, der von dem Trichter durch Gravitationskraft fallen kann. (Volumen mit einer geringeren Menge als diese werden typischerweise an dem Trichter durch Oberflächenspannung gehalten.) Von dem gesammelten Volumen (typischerweise 10 Mikroliter oder weniger) werden zwei Mikroliter durch Pipette zu einem MALDI-TOF-MS-Target transferiert und getrocknet. Dieses Verfahren stellt eine annehmbare Sequenzabdeckung mit 200 fmol einer Probe bereit. Die prozentuale Abdeckung ist jedoch bei niedrigeren Peptidanteilen praktisch nicht vorhanden. Eine verbesserte Empfindlichkeit für "indirekten" Transfer kann durch Verwenden von weniger Elutionsmittelvolumen (etwa 2 Mikroliter) erreicht werden. Zentrifugalkraft (etwa 1500 Xg für 15 Sekunden) muß angewendet werden, um das kleine Volumen effizient durch die Membran zu treiben, und dann wird die Gesamtheit des gesammelten Volumens punktmäßig auf dem Target aufgetragen. Eine annehmbare % Abdeckung kann mit so wenig wie 50 fmol Protein erhalten werden. Obwohl die Leistung des Verfahrens gut ist, ist es aufgrund der Notwendigkeit des Zentrifugierens nicht zur Automatisierung geeignet, und würde für Analysen mit hohem Durchsatz nicht völlig brauchbar sein.
  • Ein direkter Transfer (oder Punktauftragung) von der Probenvorbereitungs-Vorrichtung zu dem MALDI-TOF-MS-Target unter Verwendung von Unterdruck wird bevorzugt, weil: 1) er einen Handhabungsschritt eliminiert, 2) er ein minimales Volumen erfordert und 3) vollständig automatisierbar ist. Wie in 3 ersichtlich ist, liefert dieses Verfahren (direkter Unterdruck) Ergebnisse für die % Abdeckung, die mit dem Verfahren des "indirekten Zentrifugierens" vergleichbar sind.
  • BEISPIEL 2
  • Vergleichbare MALDI-TOF-MS-Spektren von β-Galaktosidase-Tryptic-Peptiden
  • Drei 50 fmol Proben aus β-Galaktosidase (E. coli) wurden mit Trypsin digeriert, an der Membrane in dem Trichter gebunden und durch unterschiedliche Verfahren eluiert. 4A zeigt die Spektren, die erhalten wurden, wenn die Membran in einer Mikrotiter-Plattenvertiefung mit 15 Mikroliter 50% Acetonitril, das die MALDI-Matrix enthält, mit Unterdruck (5 Zoll Hg) eluiert und dann auf ein MALDI-TOF-MS-Target punktmäßig aufgetragen wurde. 4B wurde erhalten, indem die Membran mit 2 Mikroliter 50% Acetonitril, das die MALDI-Matrix enthält, mit Zentrifugieren (15 Sekunden @ 1500 Xg) eluiert und dann punktmäßig aufgetragen wurde (2 Mikroliter). 4C ist ein Spektrum einer Vertiefung, die durch Unterdruck (5 Zoll Hg) direkt auf das MALDI-TOF-MS-Target in Übereinstimmung mit der Erfindung eluiert/punktmäßig aufgetragen wurde. 4C zeigt die Abdeckung von 23% verglichen mit 20% mit Zentrifugieren und praktisch keine Abdeckung mit indirektem Unterdruck.

Claims (14)

  1. Verfahren für die Vorbereitung, den Transfer und die Analyse von Proben, mit Bereitstellen mindestens einer Vertiefung (12), wobei die mindestens eine Vertiefung (12) eine Membranenstruktur (25) zum Binden von interessierenden Molekülen enthält, wobei die mindestens eine Vertiefung (12) mindestens einen Trichter (15) mit einem Auslass aufweist; Einführen einer Probe in die mindestens eine Vertiefung (12) und Ermöglichen, dass Moleküle von Interesse sich mit der Membranenstruktur (25) in der mindestens einen Vertiefung (12) binden; Positionieren eines Substrats (50) unter dem Trichterauslass; Eluieren der interessierenden Moleküle von der Membranstruktur (25) auf das Substrat (50); und Analysieren der Probe auf dem Substrat (50) durch MALDI-TOF-Massenspektroskopie, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat als ein MALDI-TOF-Zielsubstrat verwendet wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Aussetzen der mindestens einen Vertiefung (12) einem Unterdruck, um die Elution auszuführen.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranstruktur eine Mehrzahl von sorptiven Teilchen umfasst, die in einer porösen Matrix eingeschlossen sind.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Bereitstellen einer Mehrzahl von Vertiefungen (12).
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat unter der mindestens einen Vertiefung (12) an einem vorbestimmten Abstand positioniert ist, um einen Zwischenraum frei von einer Struktur zwischen dem Auslass und dem Substrat zu bilden.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elution veranlasst, dass sich Tropfen an dem Trichterauslass bilden, wobei jeder Tropfen einen Durchmesser aufweist, und wobei der vorbestimmte Abstand geringer als der Durchmesser ist.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Abstand von etwa 0,381 mm (0,015 Zoll) bis etwa 0,762 mm (0,030 Zoll) ist.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mehrzahl von Vertiefungen (12) gibt, wobei der Auslass ein Abfluss ist, wobei das Substrat eine Probenpräsentationsoberfläche ist, und die interessierenden Moleküle durch Anlegen eines Unterdrucks an die Vertiefungen (12) eluiert werden.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Vertiefungen (12) über der Probenpräsentationsoberfläche in einen vorbestimmten Abstand positioniert sind, der einen Zwischenraum zwischen dem Abfluss und der Probenpräsentationsoberfläche festlegt.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elutionsschritt veranlasst, dass sich ein Tröpfchen an dem Abfluss bildet, wobei das Tröpfchen einen Durchmesser aufweist, und wobei der Abfluss über der Probenpräsentationsoberfläche positioniert wird, so dass ein Zwischenraum geringer als der Durchmesser zwischen dem Abfluss und der Oberfläche gebildet wird, wodurch das Tröpfchen die Oberfläche kontaktiert und sich von dem Abfluss zu der Oberfläche begibt.
  11. Probenvorbereitungs- und Präsentationskombination zum Vorbereiten und Präsentieren einer Probe mit interessierenden Molekülen zur Analyse, umfassend: eine Probenvorbereitungsvorrichtung mit mindestens einer Vertiefung (12), wobei die mindestens eine Vertiefung (12) eine Membranenstruktur (25) zum Binden der interessierenden Moleküle enthält, wobei mindestens eine Vertiefung (12) einen Trichter (15) mit einem Auslass umfasst; und einen Vakuumverteiler (61) zum Eluieren der interessierenden gebundenen Moleküle von der Membranstruktur zu einem Probenpräsentationssubstrat (25); dadurch gekennzeichnet, dass das Probenpräsentationssubstrat ein MALDI-TOF-Zielsubstrat (50) ist, um die interessierenden, eluierten Moleküle zu empfangen und die interessierenden eluierten Moleküle zur MALDI-TOF-Massenspektrometer-Analyse zu präsentieren.
  12. Kombination gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenvorbereitungsvorrichtung eine Mehrzahl von Vertiefungen (12) umfasst, die jeweils eine Membranstruktur zum Binden der interessierenden Moleküle enthalten.
  13. Kombination gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Vertiefungen (12) in einem Array angeordnet ist.
  14. Kombination gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenpräsentationsoberfläche im Wesentlichen planar ist.
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