EP1123160B1 - Vorrichtung zur durchführung biochemischer und mikrobiologischer reaktionen - Google Patents

Vorrichtung zur durchführung biochemischer und mikrobiologischer reaktionen Download PDF

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EP1123160B1
EP1123160B1 EP99957915A EP99957915A EP1123160B1 EP 1123160 B1 EP1123160 B1 EP 1123160B1 EP 99957915 A EP99957915 A EP 99957915A EP 99957915 A EP99957915 A EP 99957915A EP 1123160 B1 EP1123160 B1 EP 1123160B1
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EP
European Patent Office
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previous
cover
reaction vessel
tube
molecule
Prior art date
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EP99957915A
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English (en)
French (fr)
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EP1123160A1 (de
Inventor
Wolf Bertling
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November AG Novus Medicatus Bertling Gesellschaft fuer Molekular Medizin
Original Assignee
November AG Novus Medicatus Bertling Gesellschaft fuer Molekular Medizin
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50853—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates with covers or lids

Definitions

  • the invention relates to a device for performing biochemical and microbiological reactions according to the generic term of claim 1.
  • Such a device is known from WO 93/20240.
  • a 96-well Use microtiter plate After filling the Wells of the microtiter plate with the reaction solution these covered with a film. The slide is during the Perform the PCR with a heated lid against the Microtiter plate pressed.
  • the known method is relative time consuming because of relatively large amounts of reaction solution at the same time an exactly observable temperature treatment have to undergo.
  • thermal cycler is known from US Pat. No. 5,455,175, with which a plurality of liquid biological samples to perform the PCR recurring a given Temperature profile can be exposed.
  • a small volume of biological samples in one thin-walled glass capillary added. Every sample has to do this individually filled into the capillary and then sealed become. Sample preparation is time consuming.
  • DE-A1-OS 44 12 286 describes a system for contamination-free Processing of reaction processes known.
  • the system includes reaction vessels, individual closures for the reaction vessels and a device for automatically opening the individual closures. When closed, the lid jumps into the space surrounded by the reaction vessel. This allows an intervention of the device and thus an automatic Opening the individual locks.
  • US-A-4,599,314 discloses a carrier in which a plurality of reaction vessels can be used.
  • the to lock the Reaction vessels provided can be closed by means of a Adhesive tape plate together from the reaction vessels be lifted off. The time required to complete the This does not significantly reduce reactions.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages to eliminate the state of the art.
  • a alternative device can be specified with the low Time spent doing a variety of biochemical or microbiological reactions can be carried out.
  • the closure means at least in the area of the coating from one electrically conductive plastic is made. So that is it is possible e.g. B. to create a potential above the sample solution and charged molecules to be detected contained in the sample thereby moving in the direction of the coating. It is but it is also possible to bind or add evidence Molecules attached to the molecule of the coating using voltametric Evidence of methods.
  • the bindability of the The molecule to be detected exists when using a Nucleic acid probe in a hybridization with a Nucleic acid probe complementary nucleic acid.
  • a peptide or protein as a molecule may change an antigen / antibody bond with the molecule to be detected form.
  • the molecule has the property of being specific bind the molecule to be detected.
  • the device according to the invention enables a particularly rapid and efficient implementation of microbiological reactions. Since the lid is in the one enclosed by the reaction vessel Projecting space, only small sample volumes needed. A molecule to be detected, if any, contained therein can quickly and efficiently e.g. amplified by PCR become.
  • the lid can be made of a preferably transparent plastic, become. Such a Lid is inexpensive. It can be designed as a single-use item his.
  • the device for pressing can be used to shape the cavity have corresponding projection. So it becomes simple Way tight sealing of the cavity is achieved.
  • the device for pressing a holding device for the lid (s) on So an automated placement of the lid (s) can be achieved.
  • the receiving device can expediently for frictional Inclusion of a separate cover as a tube or Rod be trained. But it can also be that in the Set up a device near the free end of the pipe or rod is provided for releasable attachment of the lid. there can be a radially projecting U-profile act, one leg connected to the tube and whose other leg is shorter than one leg is.
  • a radially projecting U-profile act one leg connected to the tube and whose other leg is shorter than one leg is.
  • Such a facility allows simple Way the inclusion of a lid. This is convenient an outwardly projecting edge provided on the lid corresponding to the U-profile.
  • the edge and that corresponding U-profiles advantageously extend over two circumferential sections of approximately 90 °.
  • the receiving element can be rotated by about 90 °. By such Rotational movement can be done using the design described above of the edge and the corresponding U-profile a simple inclusion of the lid can be achieved.
  • Each receiving element can also be axially movable. The enables a separate pressing and pulling of certain Cover.
  • the receiving element coaxially surrounding and movable relative to the receiving element Ejector element may be provided. That enables one Discard e.g. frictionally held on the receiving element Lids.
  • the lids can not only be frictionally engaged, but also by means of a detachable snap connection on the Receiving device are held. This can be done on the outer circumference a receiving device designed as a rod or tube a radially circumferential bead can be provided, which with a corresponding groove cooperates on the inner wall of the lid.
  • the projection, the tube or rod for introducing optical fibers Light in or for the observation of formed in the cavity Has light.
  • the optical fibers can with a Light source and / or a device for the detection of Fluorescence. This enables a special fast and efficient process management.
  • reaction vessels are part of a microtiter plate.
  • Reaction vessels designed in this way can be carried out for example in conventional thermal cyclers the PCR can be used.
  • the reaction vessels can contain a plurality of lids a cover plate. That makes closing easier and opening.
  • the electrical conductive plastic made of an electrically conductive Polycarbonate is made.
  • Such an electrically conductive Polycarbonate can be added, for example, by adding graphite or graphite fibers are produced. But it can also intrinsically conductive plastics, such as polyaneline or Polyacetylene can be used. The electrically conductive area can be contacted.
  • a closure a separate cover 12 is provided for each cavity 3.
  • a nucleic acid probe 14 On the underside of the lid opposite the cavity 3 13 is a nucleic acid probe 14.
  • the lid 12 is received on a receiving element designed as a tube 15.
  • a circumferential bead 16 provided on the tube 15 engages into an annular groove 17 on an inner wall of the cover 12.
  • in the Tube 15 accommodates the first optical fiber 7.
  • the pipe 15 is coaxially surrounded by another tube 18.
  • the further Tube 18 is axially movable.
  • One end of a second Optical fiber 9 is located in a bottom surface of the Recess.
  • a reaction solution taken up in the cavities 3 is included R denotes. 2 shows the closed state.
  • the underside of the lid 13 is in contact with the reaction solution R.
  • the lid is in the reaction vessel shown in FIGS. 3 and 4 12 in turn is essentially cylindrical and provided with a nucleic acid probe on the underside of the lid 13.
  • the cover has two radial radial segments Edge projections 19, at one end of which one axially extending stop 20 is molded. At the end of the pipe 15 are two U-profiles 21 encircling in sections for engagement provided in the edge projections 19.
  • the cover 12 is made in sections from one electrically conductive plastic.
  • the conductive Areas B1, B2 are designed in the form of pipe sections, the one transparent between the end of the first Optical fiber and the nucleic acid probe 14 located area surrounded by a jacket.
  • the electrically conductive first Area B1 is at the end of one worked into the tube 15 first line 22 with a contact (not shown here) Mistake. The contact becomes when the cover is put on 12 on the pipe 15 against the first electrically conductive Area B1 pressed.
  • the same is also in the bottom of the cavity 3 of the microtiter plate 1 is a tubular second electrically conductive area B2 provided with a transparent plastic is filled.
  • the second electric conductive area B2 is connected to a second line 23 electrically connected.
  • reaction solution R pipetted into the cavities 3.
  • the one on the reaction solution facing underside of the lid 12 provided nucleic acid probe 14 is brought into contact with the reaction solution R.
  • the one made of an at least partially transparent plastic manufactured cover 12 can on an axially movable Tube 15 by means of a locking connection 16, 17 or a frictional connection Be kept connected.
  • the lid 12 will by an axial movement of the tube 15 into that in FIG. 4 and 8 shown locking position brought.
  • the lid 12 To open the Cavity 3, the lid 12 by an opposite Axial movement of the tube 15 lifted off. He can then thrown by an axial movement of the further tube 18 become.
  • the tube 15 moves axially with the end of it provided U-profiles 21 in between the edge projections 19 formed gaps of the lid 12.
  • the U-profiles 21 in one of the edge projections 19 brought comprehensive position. Ensure the stops 20 a proper fit of the lid 12 relative to Tube 15. The lid 12 is loosened in reverse.
  • the carrier can be part of a thermal cycler for implementation the PCR.
  • a biochemical detection reaction becomes a containing the molecule to be detected Reaction solution R in each cavity 3 of a microtiter plate Pipette.
  • Each of the cavities 3 is by means of a lid 12 closed.
  • the lid 12 are advantageously part a one-piece cover plate. Everyone the lid 12 is facing the reaction solution R. Coated on the inside with another nucleic acid probe.
  • the microtiter plate closed with the cover plate is then inserted into the carrier 2.
  • the carrier 2 becomes cyclical heated and cooled. This results in a PCR through which a molecule to be detected contained in the reaction solution R. is amplified.
  • the molecule binds to the corresponding nucleic acid probe 14.
  • this can either be detected using fluorescence.
  • the fluorescence radiation that may occur is by means of the first 7 and / or second optical fiber 9 to a detector transferred and evaluated.
  • the cover 12 is only in the first area B1 the molecular coating of an electrically conductive Plastic is made or in this area Electrode made of metal, preferably gold is incorporated.
  • the electrically conductive area B1, B2 can be from an area made of insulating plastic be surrounded. In this case, the electrical conductive area B1, B2 one with the molecular coating electrode in contact. If a variety of Lids 12 are provided in the form of a cover plate in this case, each cover 12 has a separate electrode. With the electrodes it is possible to simultaneously change the potential to measure on each lid 12.
  • the optical fibers 7, 9 alternatively allow the irradiation e.g. of UV light and / or the detection of one in the Reaction solution R occurring fluorescence. With that too the presence of the molecule to be detected in the reaction solution R can be demonstrated.
  • Stamps (not shown here) can be between the tubes 15 be provided.
  • the stamp can be removed during the peeling the cover 12 can be moved against the microtiter plate 1 and hold them in position on the carrier 2.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung biochemischer und mikrobiologischer Reaktionen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist aus der WO 93/20240 bekannt. Nach dem Stand der Technik ist es weiter bekannt, zur gleichzeitigen Durchführung einer Vielzahl molekularbiologischer Reaktionen, z.B. der Polymerasen-Kettenreaktion (PCR), eine 96-Napf Mikrotiterplatte zu verwenden. Nach dem Befüllen der Näpfe der Mikrotiterplatte mit der Reaktionslösung werden diese mit einer Folie abgedeckt. Die Folie wird während der Durchführung der PCR mit einem beheizbaren Deckel gegen die Mikrotiterplatte gedrückt. - Das bekannte Verfahren ist relativ zeitaufwändig, weil relativ große Mengen an Reaktionslösung gleichzeitig einer genau einzuhaltenden Temperaturbehandlung unterzogen werden müssen.
Aus der US-A-5,455,175 ist ein so genannter Thermocycler bekannt, mit dem eine Mehrzahl von flüssigen biologischen Proben zur Durchführung der PCR wiederkehrend einem vorgegebenen Temperaturprofil ausgesetzt werden kann. Um die erforderliche Zeit für die Temperaturbehandlung zu verkürzen, ist hier jeweils ein kleines Volumen an biologischen Proben in einer dünnwandigen Glaskapillare aufgenommen. Dazu muss jede Probe einzeln in die Kapillare abgefüllt und anschließend eingeschweißt werden. Die Probenvorbereitung ist zeitaufwändig.
Aus der DE-A1-OS 44 12 286 ist ein System zur kontaminationsfreien Bearbeitung von Reaktionsabläufen bekannt. Das System umfasst Reaktionsgefäße, Einzelverschlüsse für die Reaktionsgefäße und eine Vorrichtung zum automatischen Öffnen der Einzelverschlüsse. Im geschlossenen Zustand springt der Deckel in den vom Reaktionsgefäß umgebenen Raum vor. Das ermöglicht einen Eingriff der Vorrichtung und damit ein automatisches Öffnen der Einzelverschlüsse.
Die US-A-4,599,314 offenbart einen Träger, in den eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen einsetzbar ist. Die zum Verschluss der Reaktionsgefäße vorgesehenen Deckel können mittels einer ein Klebeband aufweisenden Platte gemeinsam von den Reaktionsgefäßen abgehoben werden. Der Zeitaufwand zur Durchführung der Reaktionen wird dadurch nicht wesentlich verringert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine alternative Vorrichtung angegeben werden, mit der mit geringem Zeitaufwand gleichzeitig eine Vielzahl biochemischer oder mikrobiologischer Reaktionen durchgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 21.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschlussmittel zumindest im Bereich der Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt ist. Damit ist es möglich, z. B. ein Potenzial über der Probenlösung anzulegen und in der Probe enthaltene geladene nachzuweisende Moleküle dadurch in Richtung der Beschichtung zu bewegen. Es ist aber auch möglich, die Bindung bzw. Anlagerung von nachzuweisenden Molekülen an das Molekül der Beschichtung mittels voltametrischer Methoden nachzuweisen.
Bei dem zur Beschichtung verwendeten Molekül kann es sich beispielsweise um eine Nukleinsäuresonde, ein Gen, ein Peptid, Protein, PNA (= Peptidnukleinsäure), PTO (Phosphorothioate) oder dgl. handeln. Die Bind- bzw. Anlagerbarkeit des nachzuweisenden Moleküls besteht im Falle der Verwendung einer Nukleinsäuresonde in einer Hybridisierung mit einer zur Nukleinsäuresonde komplementären Nukleinsäure. Im Falle der Benutzung eines Peptids oder Proteins als Molekül kann sich eine Antigen/Antikörperbindung mit dem nachzuweisenden Molekül ausbilden. Das Molekül hat die Eigenschaft, spezifisch an das nachzuweisende Molekül zu binden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine besonders rasche und effiziente Durchführung mikrobiologischer Reaktionen. Da der Deckel in den vom Reaktionsgefäß umschlossenen Raum vorspringt, werden nur kleine Probenvolumina benötigt. Ein darin ggf. enthaltenes nachzuweisendes Molekül kann hier schnell und effizient z.B. mittels PCR amplifiziert werden.
Der Deckel kann aus einem vorzugsweise transparenten Kunststoff hergestellt, werden. Ein solcher Deckel ist preiswert. Er kann als Einmalartikel ausgeführt sein.
Die Einrichtung zum Andrücken kann einen zur Form der Kavität korrespondierenden Vorsprung aufweisen. So wird auf einfache Weise ein dichtes Verschließen der Kavität erreicht.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal weist die Einrichtung zum Andrücken eine Aufnahmeeinrichtung für den/die Dekkel auf. So kann ein automatisiertes Aufsetzen des/der Deckel erreicht werden.
Die Aufnahmeeinrichtung kann zweckmäßigerweise zur reibschlüssigen Aufnahme eines separaten Deckels als Rohr oder Stab ausgebildet sein. Es kann aber auch sein, dass in der Nähe des freien Endes des Rohrs oder Stabs eine Einrichtung zur lösbaren Befestigung des Deckels vorgesehen ist. Dabei kann es sich um ein radial nach außen vorspringendes U-Profil handeln, dessen einer Schenkel mit dem Rohr verbunden und dessen anderer Schenkel kürzer als der eine Schenkel ausgebildet ist. Eine solche Einrichtung ermöglicht auf einfache Weise die Aufnahme eines Deckels. Dazu ist zweckmäßigerweise ein am Deckel vorgesehener nach außen vorspringender Rand korrespondierend zum U-Profil ausgebildet. Der Rand und das dazu korrespondierende U-Profil erstrecken sich vorteilhafterweise über zwei Umfangsabschnitte von etwa 90°. Das Aufnahmeelement kann um etwa 90° drehbar sein. Durch eine solche Drehbewegung kann unter Verwendung der vorbeschriebenen Ausgestaltung des Rands und des dazu korrespondierenden U-Profils eine einfache Aufnahme des Deckels erreicht werden.
Jedes Aufnahmeelement kann außerdem axial bewegbar sein. Das ermöglicht ein separates Andrücken und Abziehen bestimmter Deckel.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann ein das Aufnahmeelement koaxial umgebendes und relativ zum Aufnahmeelement bewegbares Abwurfelement vorgesehen sein. Das ermöglicht ein Abwerfen von z.B. reibschlüssig am Aufnahmeelement gehaltenen Deckeln.
Selbstverständlich können die Deckel nicht nur reibschlüssig, sondern auch mittels einer lösbaren Schnappverbindung an der Aufnahmeeinrichtung gehalten werden. Dazu kann am Außenumfang einer als Stab oder Rohr ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung ein radial umlaufender Wulst vorgesehen sein, der mit einer dazu korrespondierenden Nut an der Innenwand des Deckels zusammenwirkt.
Vorteilhafterweise ist zwischen einer Mehrzahl an Aufnahmeelementen mindestens ein relativ zu den Aufnahmeelementen bewegbarer Stempel vorgesehen. Das erleichtert das gleichzeitige Lösen mehrerer Deckel.
Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass der Vorsprung, das Rohr oder der Stab Lichtleitfasern zum Einleiten von Licht in die bzw. zur Beobachtung von in der Kavität gebildetem Licht aufweist. Die Lichtleitfasern können mit einer Lichtquelle und/oder einer Einrichtung zur Detektion von Fluoreszenz verbunden sein. Das ermöglicht eine besonders schnelle und effiziente Verfahrensführung.
Vorteilhafterweise ist eine Mehrzahl von Reaktionsgefäßen vorgesehen und die Reaktionsgefäße sind Bestandteil einer Mikrotiterplatte. Solchermaßen ausgestaltete Reaktionsgefäße können beispielsweise in herkömmliche Thermocycler zur Durchführung der PCR eingesetzt werden. Bei einer solchen Ausbildung der Reaktionsgefäße kann eine Mehrzahl von Deckeln Bestandteil einer Deckelplatte sein. Das erleichtert das Verschließen und das Öffnen.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, dass der elektrisch leitfähige Kunststoff aus einem elektrisch leitfähigen Polycarbonat hergestellt ist. Ein solches elektrisch leitfähiges Polycarbonat kann beispielsweise durch Zusatz von Graphit bzw. Graphitfasern hergestellt werden. Es können aber auch intrinsisch leitfähige Kunststoffe, wie Polyanelin oder Polyacetylen verwendet werden. Der elektrisch leitfähige Bereich kann kontaktiert sein.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1
eine schematische Querschnittsansicht eines Reaktionsgefäßes mit Verschlussmittel in einer ersten Stellung,
Fig. 2
eine schematische Querschnittsansicht gemäß Fig. 1 in einer zweiten Stellung,
Fig. 3
eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Reaktionsgefäßes mit Deckel,
Fig. 4
Draufsicht auf den Deckel nach Fig. 3,
Fig. 5
eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels in einer ersten Stellung und
Fig. 6
eine schematische Querschnittsansicht gemäß Fig. 5 in einer zweiten Stellung.
In den Fig. 1 und 2 ist eine vorzugsweise aus Polycarbonat hergestellte transparente Mikrotiterplatte 1 in einem Träger 2 aufgenommen. Zylindrisch ausgebildete Reaktionsgefäße bzw. Kavitäten 3 der Mikrotiterplatte 1 greifen in korrespondierende Ausnehmungen im Träger 2 ein. Als Verschlussmittel ist hier für jede Kavität 3 ein separater Deckel 12 vorgesehen. An der der Kavität 3 gegenüberliegenden Deckelunterseite 13 befindet sich eine Nukleinsäuresonde 14. Der Deckel 12 ist auf einem als Rohr 15 ausgebildeten Aufnahmeelement aufgenommen. Ein am Rohr 15 vorgesehener umlaufender Wulst 16 greift in eine Ringnut 17 an einer Innenwand des Deckels 12 ein. Im Rohr 15 ist die erste Lichtleitfaser 7 aufgenommen. Das Rohr 15 ist von einem weiteren Rohr 18 koaxial umgeben. Das weitere Rohr 18 ist axial bewegbar. Das eine Ende einer zweiten Lichtleitfaser 9 befindet sich in einer Bodenfläche der Ausnehmung.
Eine in den Kavitäten 3 aufgenommene Reaktionslösung ist mit R bezeichnet. In Fig. 2 ist der Verschlusszustand gezeigt. Die Deckelunterseite 13 ist in Kontakt mit der Reaktionslösung R.
Bei dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Reaktionsgefäß ist der Dekkel 12 wiederum im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und mit einer Nukleinsäuresonde an der Deckelunterseite 13 versehen.
Der Deckel weist zwei ringsegmentartig ausgebildete radiale Randvorsprünge 19 auf, an deren einem Ende jeweils ein axial verlaufender Anschlag 20 angespritzt ist. Am Ende des Rohrs 15 sind zwei abschnittsweise umlaufende U-Profile 21 zum Eingriff in die Randvorsprünge 19 vorgesehen.
In den Fig. 5 und 6 ist ein viertes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei ist der Deckel 12 abschnittsweise aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff ausgebildet. Die leitfähigen Bereiche B1, B2 sind in Form von Rohrabschnitten ausgebildet, die einen transparenten zwischen dem Ende der ersten Lichtleitfaser und der Nukleinsäuresonde 14 befindlichen Bereich mantelförmig umgeben. Der elektrisch leitfähige erste Bereich B1 ist mit einem am Ende einer im Rohr 15 eingearbeiteten ersten Leitung 22 mit einem Kontakt (hier nicht gezeigt) versehen. Der Kontakt wird beim Aufstecken des Deckels 12 auf das Rohr 15 gegen den ersten elektrisch leitfähigen Bereich B1 gedrückt. Desgleichen ist auch im Boden der Kavität 3 der Mikrotiterplatte 1 ein rohrartig ausgeführter zweiter elektrisch leitfähiger Bereich B2 vorgesehen, der mit einem transparenten Kunststoff ausgefüllt ist. Der zweite elektrisch leitfähige Bereich B2 ist mit einer zweiten Leitung 23 elektrisch leitend verbunden.
Die Funktion der Vorrichtungen ist folgende:
Es wird zunächst eine vorgegebene Menge an Reaktionslösung R in die Kavitäten 3 pipettiert. Die an der der Reaktionslösung zugewandten Unterseite des Deckels 12 vorgesehene Nukleinsäuresonde 14 wird mit der Reaktionslösung R in Kontakt gebracht.
Der aus einem zumindest abschnittsweise transparenten Kunststoff hergestellte Deckel 12 kann auf einem axial bewegbaren Rohr 15 mittels einer Rastverbindung 16, 17 oder einer reibschlüssigen Verbindung gehalten sein. Der Deckel 12 wird durch eine Axialbewegung des Rohrs 15 in die in den Fig. 4 und 8 gezeigte Verschlussstellung gebracht. Zum Öffnen der Kavität 3 wird der Deckel 12 durch eine entgegengesetzte Axialbewegung des Rohrs 15 abgehoben. Er kann anschließend durch eine Axialbewegung des weiteren Rohrs 18 abgeworfen werden.
Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten dritten Ausführungsform fährt das Rohr 15 axial mit den daran endständig vorgesehenen U-Profilen 21 in die zwischen den Randvorsprüngen 19 gebildeten Lücken des Deckels 12. Durch eine Drehung um etwa 90° werden die U-Profile 21 in eine die Randvorsprünge 19 umgreifende Stellung gebracht. Die Anschläge 20 gewährleisten einen ordnungsgemäßen Sitz des Deckels 12 relativ zum Rohr 15. Das Lösen des Deckels 12 erfolgt umgekehrt.
Der Träger kann Bestandteil eines Thermocyclers zur Durchführung der PCR sein. Zur Durchführung einer biochemischen Nachweisreaktion wird eine das nachzuweisende Molekül enthaltende Reaktionslösung R in jede Kavität 3 einer Mikrotiterplatte pipettiert. Jede der Kavitäten 3 wird mittels eines Deckels 12 verschlossen. Die Deckel 12 sind vorteilhafterweise Bestandteil einer einstückig hergestellten Deckelplatte. Jeder der Deckel 12 ist an der der Reaktionslösung R zugewandten Innenseite mit einer anderen Nukleinsäuresonde beschichtet.
Die mit der Deckelplatte verschlossene Mikrotiterplatte wird sodann in den Träger 2 eingesetzt. Der Träger 2 wird zyklisch aufgeheizt und abgekühlt. Dadurch erfolgt eine PCR, durch die ein in der Reaktionslösung R enthaltenes nachzuweisendes Molekül amplifiziert wird.
Das Molekül bindet an die dazu korrespondierende Nukleinsäuresonde 14. Im Fall der Bindung an die Nukleinsäuresonde 14, kann diese entweder mittels Fluoreszenz nachgewiesen werden. Dazu wird die ggf. auftretende Fluoreszenzstrahlung mittels der ersten 7 und/oder zweiten Lichtleitfaser 9 an einen Detektor übertragen und ausgewertet.
Zur Beschleunigung der Anreicherung des nachzuweisenden Moleküls an der Nukleinsäuresonde 14 wird über den im Deckel 12 und im Boden der Kavität vorgesehenen elektrisch leitfähigen Bereichen zusätzlich ein Potenzial über der Reaktionslösung R angelegt. Dadurch können z.B. negativ geladene Nukleinsäuremoleküle in Richtung der Nukleinsäuresonde 14 bewegt und dort angereichert werden.
Es ist aber auch möglich mittels der elektrisch leitfähigen Bereiche bzw. Elektroden z.B. mittels voltammetrischer Verfahren eine Bindung von nachzuweisenden Nukleinsäuren bzw. Molekülen an die Nukleinsäuresonde 14 bzw. molekulare Beschichtung zu detektieren.
Es kann auch sein, dass die Deckel 12 nur im ersten Bereich B1 der molekularen Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt ist oder in diesem Bereich eine aus Metall, vorzugsweise aus Gold, hergestellte Elektrode eingearbeitet ist. Der elektrisch leitfähige Bereich B1, B2 kann von einem aus isolierendem Kunststoff hergestellten Bereich umgeben sein. In diesem Fall bildet der elektrisch leitfähige Bereich B1, B2 eine mit der molekularen Beschichtung in Kontakt stehende Elektrode. Falls eine Vielzahl von Deckeln 12 in Form einer Deckelplatte vorgesehen sind, weist in diesem Fall jeder Deckel 12 eine separate Elektrode auf. Mittels der Elektroden ist es möglich, gleichzeitig eine Potenzialänderung an jedem Deckel 12 zu messen.
Die Lichtleitfasern 7, 9 ermöglichen alternativ die Einstrahlung z.B. von UV-Licht und/oder die Detektion einer in der Reaktionslösung R auftretenden Fluoreszenz. Auch damit kann das Vorliegen des nachzuweisenden Moleküls in der Reaktionslösung R nachgewiesen werden.
Zwischen den Rohren 15 können (hier nicht dargestellte) Stempel vorgesehen sein. Die Stempel können während des Abziehens der Deckel 12 gegen die Mikrotiterplatte 1 bewegt werden und diese in ihrer Position auf dem Träger 2 halten.
Bezugszeichenliste
1
Mikrotiterplatte
2
Träger
3
Kavität
7
erste Lichtleitfaser
8
Vorsprungsfläche
9
zweite Lichtleitfaser
11
Folie
12
Deckel
13
Deckelunterseite
14
Nukleinsäuresonde
15
Rohr
16
Wulst
17
Ringnut
18
weiteres Rohr
19
Randvorsprünge
20
Anschlag
21
U-Profil
R
Reaktionslösung
H
Höhe
B1
erster Bereich
B2
zweiter Bereich

Claims (21)

  1. Vorrichtung zur Durchführung biochemischer und mikrobiologischer Reaktionen mit einem Träger (2) zur Aufnahme mindestens eines Reaktionsgefäßes (3) und einer Einrichtung (15) zum Andrücken eines das Reaktionsgefäß (3) verschließenden Deckels (12), wobei der Deckel (12) im Verschlusszustand in den vom Reaktionsgefäß (3) umgebenen Raum vorspringt, wobei eine dem Reaktionsgefäß (3) zugewandte Innenseite des Deckels (12) mit einem Molekül (14) beschichtet ist, an das ein nachzuweisendes Molekül bindoder anlagerbar ist, und wobei das Molekül (14) eine Nukleinsäure, eine Aminosäure oder eine synthetisches Derivat einer Nuklein- oder Aminosäure enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (12) zumindest im Bereich der Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Deckel (12) aus einem transparenten kunststoff hergestellt ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (15) zum Andrücken einen zur Form des Reaktionsgefäßes (3) korrespondierenden Vorsprung aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (15) zum Andrücken eine Aufnahmeeinrichtung für den/die Deckel (12) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmeeinrichtung als Rohr (15) oder Stab ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Nähe des freien Endes des Rohrs (15) oder Stabs eine Einrichtung zur lösbaren Befestigung des Deckels (12) vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zur lösbaren Befestigung des Dekkels (12) ein radial nach außen vorspringendes U-Profil (21) aufweist, dessen einer Schenkel mit dem Rohr (15) verbunden und dessen anderer Schenkel kürzer als der eine Schenkel ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein am Deckel (12) vorgesehener nach außen vorspringender Rand (19) korrespondierend zum U-Profil (21) ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rand (19) und das U-Profil (21) jeweils über zwei Umfangsabschnitte von etwa 90° sich erstrecken.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmeelement um etwa 90° drehbar ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Aufnahmeelement axial bewegbar ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein das Aufnahmeelement koaxial umgebendes und relativ zum Aufnahmeelement bewegbares Abwurfelement (18) vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Außenumfang einer als Stab oder Rohr (15) ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung ein radial umlaufender Wulst (16) vorgesehen ist, der mit einer dazu korrespondierenden Nut an der Innenwand des Deckels (12) zusammenwirkt.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen einer Mehrzahl an Aufnahmeelementen mindestens ein relativ zu den Aufnahmeelementen bewegbarer Stempel vorgesehen ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vorsprung, das Rohr (15) oder der Stab Lichtleitfasern (7, 9) zum Einleiten von Licht in die bzw. zur Beobachtung von in der Kavität (3) gebildetem Licht aufweist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtleitfasern (7, 9) mit einer Lichtquelle verbunden sind.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtleitfasern (7, 9) mit einer Einrichtung zur Detektion von Fluoreszenz verbunden sind.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Reaktionsgefäßen (3) vorgesehen ist und die Reaktionsgefäße Bestandteil einer Mikrotiterplatte sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei eine Mehrzahl von Deckeln (3) Bestandteil einer Deckelplatte sind.
  20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrisch leitfähige Kunststoff aus einem elektrisch leitfähigen Polycarbonat hergestellt ist.
  21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrisch leitfähige Bereich kontaktiert ist.
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