EP2189219A1 - Contamination barrier - Google Patents
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- EP2189219A1 EP2189219A1 EP10153162A EP10153162A EP2189219A1 EP 2189219 A1 EP2189219 A1 EP 2189219A1 EP 10153162 A EP10153162 A EP 10153162A EP 10153162 A EP10153162 A EP 10153162A EP 2189219 A1 EP2189219 A1 EP 2189219A1
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- Y10T436/2575—Volumetric liquid transfer
Definitions
- the present invention relates to a contamination barrier and a method for avoiding contamination of aqueous solutions, which arise in particular by carry-over and / or aerosol formation, for example when pipetting on open systems.
- hoods or, as in the Gebrausmusterschrift DE 200 06 546 U1 illustrated covering mats for protecting a plurality of formed in a plate-shaped body and open up reaction tubes disclosed.
- this type of cover protects only the samples of a rack, for example, in the transport and / or storage condition.
- contamination of the individual samples on the rack continues to occur.
- sterile consumables such as specially coated disposable pipettes and / or disposable filter tips, may also be used the cross-contamination rate is reduced only, but not completely eliminated.
- contaminations especially in the ppm range, continue to be a fundamental problem (for example in the field of PCR diagnostics, where single molecules are detected).
- sample containers with septa and / or thin filter materials can not be used variably in any robotic or automatic pipetting system, since only a few pipette tips and / or pipette needles are suitable for the use of such sample containers.
- the present invention has the object to enable an efficient and reproducible processing of a high number of samples while avoiding contamination in the solutions to be analyzed in open and / or automated systems.
- This object is achieved by providing a contamination barrier to avoid contamination of aqueous solutions in open and / or automated systems having at least one water-immiscible hydrocarbon and / or a hydrocarbon mixture.
- the object of the present invention is achieved by providing a method for preventing contamination in that, for processing aqueous solutions in open and / or automated systems, they are overcoated with at least one water-immiscible hydrocarbon or a hydrocarbon mixture.
- the contamination barrier according to the invention is characterized in particular by its flexible use in a wide variety of sample vessels. It is particularly advantageous that the contamination barrier according to the invention can be easily and quickly formed in very small sample vessels and removed again. In particular, can be dispensed with an increased time-consuming and costly, manual or even mechanical use of caps and / or septa.
- a further advantage of the contamination barrier according to the invention is its flexible introduction into the sample vessel, whereby, in contrast to the use of septa and / or filter materials which are fixedly arranged in the sample vessel, the volume of the aqueous solution can be varied at any time without forming a cavity, in which there is a contamination-induced aerosol formation. Very particularly advantageous is the use in very small volumes of the aqueous solutions (eg in the ppm range and smaller).
- the contamination barrier according to the invention In order to avoid contamination when processing aqueous solutions in open and / or automated systems, at least one water-immiscible hydrocarbon is applied to the solution to be analyzed by overcoating.
- the contamination barrier according to the invention thus applied to the aqueous solution, like a film, lies completely on the aqueous solution and thus prevents the penetration as well as the formation of aqueous aerosols.
- the contamination barrier according to the invention preferably has at least one substituted or unsubstituted, branched or unbranched hydrocarbon.
- the inventive Contaminationsbarriere of a cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon (such as cyclohexane, etc.) or of an aromatic hydrocarbon (such as benzene or toluene, etc.) consist or are formed, but only those hydrocarbons are used, the not miscible with water.
- the hydrocarbons used according to the invention may carry as substituents, for example, one or more halogen atom (s), nitro group (s) and / or amino group (s).
- hydrocarbon compounds can be present individually or else in mixtures (for example a hydrocarbon mixture such as mineral oil).
- mineral oil is understood as meaning the liquid distillation products obtained from mineral raw materials, such as, for example, crude oil, lignite and hard coal, wood or peat, which consist essentially of mixtures of long-chain, aliphatic and saturated hydrocarbons.
- mineral raw materials such as, for example, crude oil, lignite and hard coal, wood or peat, which consist essentially of mixtures of long-chain, aliphatic and saturated hydrocarbons.
- Particularly suitable are distillation products or hydrocarbon mixtures, such as white oil and / or other paraffin oils containing mainly long-chain alkanes, preferably having 13 to 20, particularly preferably 14 to 16 carbon atoms.
- hydrocarbons are understood as meaning primarily branched or unbranched hydrocarbons which have 5 to 20, preferably 6 to 16, particularly preferably 8 to 12, carbon atoms. Very particular preference is given to using branched or unbranched alkanes having 8 to 12 carbon atoms, of which in turn octane, nonane, decane and / or dodecane and mixtures thereof are particularly preferred.
- one or more water-immiscible additive may be admixed to the contamination barrier of the invention.
- additives are understood as meaning hydrophobic substances which additionally contribute to the reduction or to the prevention of aerosol formation.
- Particularly preferred here is the addition of silicone oils in a wide variety of compositions and viscosities.
- An important property of silicone oils in this context is their inert behavior over others Substrates. Characteristic is also their high spreading capacity, with the formation of special properties, such as hydrophobicity, goes along.
- silicone oils are understood primarily to mean synthesis oils based on semi-organic polymers and copolymers of silicon-oxygen units with organic side chains.
- these unbranched chains constructed alternately of silicon and oxygen atoms preferably have a chain length of from 10 to 1000 silicon atoms, particularly preferably from 30 to 500 silicon atoms, very particularly preferably from 50 to 150 silicon atoms.
- the contamination barrier according to the invention (with and without additives) is preferably used for coating aqueous solutions in open and / or automated systems with biological sample material.
- biological sample material is understood as meaning biopolymers which may be naturally occurring macromolecules, such as, for example, nucleic acids, proteins or polysaccharides, but also synthetically produced polymers, as long as they contain the same or similar components as the natural macromolecules ,
- contamination barrier according to the invention 5 such a contamination-related aerosol formation is avoided because the aqueous aerosols 4 can not penetrate the contamination barrier 5.
- the water-insoluble contamination barrier 5 lies in the reaction vessel 1 like a film on the aqueous solution 3 in which the biological sample material is in dissolved form.
- the reaction vessel 1 located aqueous solution 3 or the sample respectively processed under the contamination barrier 5.
- the water-insoluble composition of the contamination barrier 5 precludes the formation of aerosols 4 both during the immersion and retraction of the pipetting device 6 from the aqueous solution 3 and during mixing.
- adding another aqueous solution to the sample does not result in aerosol formation of the aqueous mixture 7 when mixing the aqueous solution 3 with the additional solution due to the contamination barrier 5 according to the invention.
- the contamination barrier 5 in contrast to filters and / or septa firmly inserted into reaction vessels, is also very flexible, variable amounts of aqueous solution 3 can be removed or added to the reaction vessel 1 at any time by means of a pipetting device 6 without interposing between the surface of the reaction vessel 1 aqueous solution 3 and the contamination barrier 5 forms a cavity, which in addition the formation of aerosols 4 is avoided.
- kits eg QIAamp 96 Virus BioRobot Kit / QIAGEN GmbH
- S-blocks common 96-well deepwell plates
- the automated process was started with the identification of the samples, the so-called loadcheck.
- positive sample material PP
- hepatitis C virus material arHCV
- NP negative sample material
- 40 ⁇ l each of a commercially available protease eg QIAGEN protease / QIAGEN GmbH
- the filters loaded with the nucleic acid were subsequently under vacuum with in each case 800 ⁇ l of a commercially available washing buffer (eg Wash Buffer AW2 / QIAGEN GmbH) (KQ 6!) And then in a second washing step with 930 ⁇ l ethanol (pa or at least 96%) (KQ 7!) and then dried the membranes to remove ethanol under vacuum and 60 ° C in an automated vacuum device (eg RoboVac / QIAGEN GmbH) (KQ 8!).
- a commercially available washing buffer eg Wash Buffer AW2 / QIAGEN GmbH
- KQ 7 930 ⁇ l ethanol
- an automated vacuum device eg RoboVac / QIAGEN GmbH
- the purified nucleic acid was finally eluted under vacuum for one minute with 50 ⁇ l and once with 100 ⁇ l of at least one commercially available elution buffer (eg Elution Buffer AVE / QIAGEN GmbH) from the filter system (KQ 9!).
- the collected eluate was processed outside the automated pipetting system for the subsequent amplification process.
- a commercially available enzyme mix eg Mastermix / QIAGEN GmbH
- KQ 10! An RT-PCR was carried out to determine the nucleic acid contamination and the results were evaluated.
- Run 1bIII was followed after series 1b could not be evaluated in run 1bII due to the lack of PP task. However, during the course of the experiment, no particular incidents indicative of carryover of sample material during pipetting operations or aerosol formation could be observed.
- the cross-contamination rate for the entire isolation and separation process can be more than doubled (factor 2,3).
- the filters loaded with the nucleic acid were subsequently under vacuum in each case with 800 ⁇ l of a commercially available washing buffer (eg Wash Buffer AW2 / QIAGEN GmbH) (KQ 6!) And then in a second washing step with 930 ⁇ l ethanol (pa or at least 96%) (KQ 7!) and then dried the membranes to remove ethanol under vacuum and 60 ° C in an automated vacuum device (eg RoboVac / QIAGEN GmbH) (KQ 8!).
- a commercially available washing buffer eg Wash Buffer AW2 / QIAGEN GmbH
- the purified nucleic acid was finally eluted under vacuum for one minute with 50 ⁇ l and once with 100 ⁇ l of at least one elution buffer (eg Elution Buffer AVE / QIAGEN GmbH) from the filter system (KQ 9!).
- the collected eluate was processed outside the automated pipetting system for the subsequent amplification process.
- a commercially available enzyme mix eg Mastermix / QIAGEN GmbH
- KQ 10! An RT-PCR was carried out to determine the nucleic acid contamination and the results were evaluated.
- the bubbles already pile up to the upper edge of the individual reaction vessels.
- the pipetting tips drove out of the reaction vessels so quickly that some of the resulting bubbles burst (especially in positions H5 and H10).
- blisters which were pulled up and / or burst when the tips were pulled out, were also produced during mixing in the S block.
- the cross-contamination rate for the entire isolation and separation process can even be reduced by at least a factor of 4 with higher sample and reaction volumes.
- the contamination barrier according to the invention can also be used in other modules of sample processing in which (cross) contamination occurs.
- the use of the contamination barrier according to the invention also advantageously prevents cross-contamination caused by aerosol formation, when overturning with washing buffers, by dispensing with a dispenser, by introducing stirring or mixing devices (such as stirring fish, stirring bars, mixing punches) or mixing flask etc.) as well as mechanical stirring and / or mixing processes occurs.
- stirring or mixing devices such as stirring fish, stirring bars, mixing punches
- the contamination barrier used can also positively influence other applications.
- the use of the contamination barrier according to the invention in array experiments as shown below in addition to the avoidance of contaminations, also leads to a stabilization of such an application.
- blends of mineral and silicone oils have been selected in addition to mineral oils for the overlay of reaction mixtures for the array experiments.
- the contamination barrier according to the invention was used in the course of preparation of biotin-labeled cRNA for hybridization on microarrays (eg Human Genome U133B Array / Affymetrix, US), different volumes of the contamination barrier being added to the cRNA fragmentation approaches.
- microarrays eg Human Genome U133B Array / Affymetrix, US
- different amounts of the contamination barrier being added to the cRNA fragmentation approaches.
- mineral oil or a mixture of mineral oil and silicone oil were used as a contamination barrier.
- the synthesis of the hybridization samples was performed according to the manufacturer's protocol (Affymetrix). After synthesis of cRNA from 2 ⁇ g Hela S3 total RNA, 1 ⁇ l, 5 ⁇ l and 10 ⁇ l of the oils were added to various fragmentation mixtures. These fragmentation approaches were transferred to the hybridization approach. Hybridization and analysis of the GeneChip arrays was performed according to the manufacturer's instructions. Samples (K) were used as controls, which were also processed without contamination barrier according to the standard manufacturer protocol for sample preparation.
- the results show that uniform hybridization results are achieved by adding the contamination barrier according to the invention (with and without additive).
- the fluctuations of the calls are +/- 2%, which corresponds to the fluctuation for technical replicas given by the chip manufacturer.
- the sample was previously overcoated with mineral oil and a mixture of mineral oil and silicone oil.
- a test batch was only covered with silicone oil. Subsequently, the RNA yield was determined photometrically.
- the overlaying of the samples with a contamination barrier according to the invention, to which a silicone oil was added as an additive resulted on an automated system in a higher yield than comparable experiments without the contamination barrier according to the invention.
- the yield could be increased by up to 10% with the use of the additives according to the invention, which represents a further improvement of the contamination barrier according to the invention.
- silicone oils alone or in the form of additive mixtures in hybridization mixtures can also act as a contamination barrier according to the invention.
- Commercially available silicone oils such as AK 35, AK 50 and AK 100 from Wacker Chemie GmbH
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaminationsbarriere sowie ein Verfahren zur Vermeidung von Verunreinigungen wässriger Lösungen, welche insbesondere durch Verschleppungen und/oder Aerosolbildung beispielsweise beim Pipettieren auf offenen Systemen entstehen.The present invention relates to a contamination barrier and a method for avoiding contamination of aqueous solutions, which arise in particular by carry-over and / or aerosol formation, for example when pipetting on open systems.
Gerade im Bereich der Biotechnologie wurde in den letzten Jahren verstärkt nach Automationslösungen, zum sicheren und effizienten Abarbeiten, insbesondere bei einer großen Anzahl von Proben, wie sie beispielsweise beim HIV-Virus-Monotoring anfallen, gesucht. Vorzugsweise sind hierbei mehr und mehr vollautomatische Hochdurchsatz-Arbeitsstationen gefragt, die in kürzester Zeit eine sehr hohe Probenanzahl abarbeiten, wobei zudem immer mehr auf einen zusätzlichen manuellen Einsatz verzichtet wird, zugleich aber auch geringste Mengen an biologischem Material nachgewiesen werden sollen.In the field of biotechnology in particular, the search for automation solutions for safe and efficient processing, in particular for a large number of samples, such as those arising in the case of HIV virus monotoring, has been increasingly sought in recent years. Preferably, more and more fully automatic high-throughput workstations are required here, which process a very high number of samples in a very short time, and moreover an additional manual use is dispensed with, but at the same time even the smallest amounts of biological material are to be detected.
Derzeit gängige Robotersysteme weisen jedoch beim Arbeiten mit biologischem Material speziell im Bereich der Molekularbiologie und/oder der Diagnostik ein grundlegendes Problem auf. Da die Proben üblicherweise in einem plattenförmigen Körper (wie beispielsweise einem Rack) aufgearbeitet werden, wobei die einzelnen Probengefäße offen nebeneinander stehen, kommt es, vornehmlich durch Aerosolbildung, aber auch immer wieder durch mechanische Verschleppung von Probenmaterial, bei der Bearbeitung zu Kontaminationen vorwiegend benachbarter Proben.However, current robot systems have a fundamental problem when working with biological material, especially in the field of molecular biology and / or diagnostics. Since the samples are usually worked up in a plate-shaped body (such as a rack), the individual sample containers are open next to each other, it comes, mainly by aerosol formation, but also repeatedly by mechanical carryover of sample material, during processing to contamination of predominantly adjacent samples ,
Zur Vermeidung derartiger (Kreuz-) Kontaminationen sind im Stand der Technik bereits einige Zusatzmodule und/oder Verbrauchsmaterialien für Robotersysteme bekannt. So werden beispielsweise Hauben oder, wie in der Gebrausmusterschrift
Ferner kann auch durch die im Stand der Technik bekannte Verwendung von sterilem Verbrauchsmaterial wie beispielsweise speziell beschichteten Einmalpipetten und/oder Einmalfiltertips die Kreuzkontaminationsrate nur reduziert, nicht jedoch vollständig beseitigt werden. So sind Kontaminationen vor allem im ppm-Bereich auch weiterhin (zum Beispiel im Bereich der PCR-Diagnostik, wo Einzelmoleküle nachgewiesen werden) ein grundlegendes Problem.Further, the use of sterile consumables known in the art, such as specially coated disposable pipettes and / or disposable filter tips, may also be used the cross-contamination rate is reduced only, but not completely eliminated. Thus, contaminations, especially in the ppm range, continue to be a fundamental problem (for example in the field of PCR diagnostics, where single molecules are detected).
Des weiteren sind Verfahren bekannt, bei denen, wie beispielsweise in der europäischen Patentschrift
Weiterhin wurden zum Schutz vor Kontamination der Proben die unterschiedlichsten Verschlussmöglichkeiten, wie beispielsweise verschiedene Deckel, Septen und/oder Filter etc. für einzelne oder mehrere Probengefäße entwickelt. Diese weisen jedoch Nachteile im Handling, insbesondere im Bereich der Automatisierung auf, da beispielsweise das Öffnen und Schließen von Verschlussdeckeln etc., insbesondere einzelner Proben, sehr zeitaufwendig und je nach Verschlusssystem maschinell kaum realisierbar ist. Zudem besteht weiterhin die Gefahr, dass die im Probengefäß entstandenen Aerosole beim Bearbeiten entweichen und dadurch im nachfolgenden Schritt beim Öffnen des nebenstehenden Probengefäßes dessen Probe mit Probenmaterial kontaminiert werden kann.Furthermore, to protect against contamination of the samples a variety of closure options, such as different covers, septa and / or filters, etc. were developed for single or multiple sample vessels. However, these have disadvantages in handling, especially in the field of automation, since, for example, the opening and closing of caps, etc., in particular individual samples, very time-consuming and depending on the closure system is hardly feasible by machine. In addition, there is still the risk that the aerosols produced in the sample vessel escape during processing and, in the subsequent step, when the adjacent sample container is opened, the sample can be contaminated with sample material.
Zudem sind Probengefäße mit Septen und/oder dünnen Filtermaterialien nicht in jedem Roboter- beziehungsweise automatischen Pipetiersystem variabel einsetzbar, da sich nur wenige Pipettenspitzen und/oder Pipettennadeln für den Gebrauch derartiger Probengefäße eignen.In addition, sample containers with septa and / or thin filter materials can not be used variably in any robotic or automatic pipetting system, since only a few pipette tips and / or pipette needles are suitable for the use of such sample containers.
Da der Stand der Technik keine bekannten Vorrichtungen und/oder kein bekanntes Verfahren, die/das in befriedigender Weise zur Vermeidung von Kontaminationen, insbesondere im Bereich der automatisierten PCR-Diagnostik, eingesetzt werden könnte, offenbart und sich eine solche Vorrichtung beziehungsweise ein solches Verfahren auch nicht daraus herleiten lässt, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine effiziente und reproduzierbare Abarbeitung einer hohen Probenanzahl unter Vermeidung von Kontaminationen in den zu analysierenden Lösungen in offenen und/oder automatisierten Systemen zu ermöglichen.Since the state of the art does not disclose any known devices and / or a known method which could be used satisfactorily to avoid contamination, in particular in the field of automated PCR diagnostics, such a device or such a method is also disclosed can not derive from this, the present invention has the object to enable an efficient and reproducible processing of a high number of samples while avoiding contamination in the solutions to be analyzed in open and / or automated systems.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung einer Kontaminationsbarriere zur Vermeidung von Verunreinigungen wässriger Lösungen in offenen und/oder automatisieren Systemen gelöst, die zumindest einen mit Wasser nicht mischbaren Kohlenwasserstoff und/oder ein Kohlenwasserstoffgemisch aufweist. Mithin wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch die Bereitstellung eines Verfahrens zu Vermeidung von Kontaminationen dadurch gelöst, dass zur Bearbeitung wässriger Lösungen in offenen und/oder automatisierten Systemen, diese mit zumindest einem mit Wasser nicht mischbaren Kohlenwasserstoff oder einem Kohlenwasserstoffgemisch überschichtet werden.This object is achieved by providing a contamination barrier to avoid contamination of aqueous solutions in open and / or automated systems having at least one water-immiscible hydrocarbon and / or a hydrocarbon mixture. Thus, the object of the present invention is achieved by providing a method for preventing contamination in that, for processing aqueous solutions in open and / or automated systems, they are overcoated with at least one water-immiscible hydrocarbon or a hydrocarbon mixture.
Die erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere zeichnet sich insbesondere durch ihren flexiblen Einsatz in den unterschiedlichsten Probengefäßen aus. Besonders vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere einfach und schnell auch in sehr kleinen Probengefäßen ausgebildet und wieder entfernt werden kann. Insbesondere kann auf einen erhöhten zeit- und kostenaufwendigen, manuellen oder gar maschinellen Einsatz von Verschlusskappen und/oder Septen etc. verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere ist deren flexible Einbringung in das Probengefäß, wodurch im Gegensatz zum Einsatz von Septen und/oder Filtermaterialien, die fest im Probengefäß angeordnet sind, das Volumen der wässrigen Lösung jederzeit variiert werden kann, ohne dass sich ein Hohlraum bildet, in dem es zu einer kontaminationsbedingenden Aerosolbildung kommt. Ganz besonders vorteilhaft ist auch der Einsatz bei sehr kleinen Volumina der wässrigen Lösungen (z. B. im ppm-Bereich und kleiner).The contamination barrier according to the invention is characterized in particular by its flexible use in a wide variety of sample vessels. It is particularly advantageous that the contamination barrier according to the invention can be easily and quickly formed in very small sample vessels and removed again. In particular, can be dispensed with an increased time-consuming and costly, manual or even mechanical use of caps and / or septa. A further advantage of the contamination barrier according to the invention is its flexible introduction into the sample vessel, whereby, in contrast to the use of septa and / or filter materials which are fixedly arranged in the sample vessel, the volume of the aqueous solution can be varied at any time without forming a cavity, in which there is a contamination-induced aerosol formation. Very particularly advantageous is the use in very small volumes of the aqueous solutions (eg in the ppm range and smaller).
Ferner ergibt sich für die Überschichtung der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere aufgrund der mit Wasser nicht mischbaren Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische ein vorteilhaftes Einsatzgebiet auf nahezu jeglichen wässrigen Lösungen.Furthermore, for the coating of the contamination barrier according to the invention due to the water-immiscible hydrocarbons or hydrocarbon mixtures is an advantageous application to almost any aqueous solutions.
Um bei der Bearbeitung wässriger Lösungen in offenen und/oder automatisierten Systemen Kontaminationen zu vermeiden wird auf die zu analysierende Lösung zumindest ein mit Wasser nicht mischbarer Kohlenwasserstoff, durch Überschichtung aufgebracht. Die derart auf die wässrige Lösung aufgebrachte erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere legt sich wie ein Film vollständig auf die wässrige Lösung und verhindert somit das Durchdringen sowie die Bildung von wässrigen Aerosolen. Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere vorzugsweise zumindest einen substituierten oder unsubstituierten, verzweigten oder unverzweigten Kohlenwasserstoff auf. Des weiteren kann die erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere aus einem cyclischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoff (wie z. B. Cyclohexan etc.) oder aus einem aromatischen Kohlenwasserstoff (wie z. B. Benzol oder Toluol etc.) bestehen beziehungsweise gebildet werden, wobei jedoch ausschließlich solche Kohlenwasserstoffe verwendet werden, die nicht mit Wasser mischbar sind. Zudem können die erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenwasserstoffe als Substituenten beispielsweise ein oder mehrere Halogenatom(e), Nitrogruppe(n) und/oder Aminogruppe(n) tragen.In order to avoid contamination when processing aqueous solutions in open and / or automated systems, at least one water-immiscible hydrocarbon is applied to the solution to be analyzed by overcoating. The contamination barrier according to the invention thus applied to the aqueous solution, like a film, lies completely on the aqueous solution and thus prevents the penetration as well as the formation of aqueous aerosols. Advantageously, the contamination barrier according to the invention preferably has at least one substituted or unsubstituted, branched or unbranched hydrocarbon. Furthermore, the inventive Contaminationsbarriere of a cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbon (such as cyclohexane, etc.) or of an aromatic hydrocarbon (such as benzene or toluene, etc.) consist or are formed, but only those hydrocarbons are used, the not miscible with water. In addition, the hydrocarbons used according to the invention may carry as substituents, for example, one or more halogen atom (s), nitro group (s) and / or amino group (s).
Alle vorgenannten (Kohlenwasserstoff-) Verbindungen können einzeln oder auch in Mischungen (z. B. ein Kohlenwasserstoffgemisch wie Mineralöl) vorliegen.All of the abovementioned (hydrocarbon) compounds can be present individually or else in mixtures (for example a hydrocarbon mixture such as mineral oil).
Unter Mineralöl im Sinne der vorliegenden Erfindung werden die aus mineralischen Rohstoffen, wie beispielsweise Erdöl, Braun- und Steinkohlen, Holz oder Torf gewonnenen flüssigen Destillationsprodukte verstanden, die im wesentlichen aus Gemischen von langkettigen, aliphatischen und gesättigten Kohlenwasserstoffen bestehen.
Besonders geeignet sind Destillationsprodukte beziehungsweise Kohlenwasserstoffgemische, wie beispielsweise Weißöl und/oder andere Paraffinöle, die hauptsächlich langkettige Alkane, mit vorzugsweise 13 bis 20, besonders bevorzugt 14 bis 16 Kohlenstoffatome enthalten.For the purposes of the present invention, mineral oil is understood as meaning the liquid distillation products obtained from mineral raw materials, such as, for example, crude oil, lignite and hard coal, wood or peat, which consist essentially of mixtures of long-chain, aliphatic and saturated hydrocarbons.
Particularly suitable are distillation products or hydrocarbon mixtures, such as white oil and / or other paraffin oils containing mainly long-chain alkanes, preferably having 13 to 20, particularly preferably 14 to 16 carbon atoms.
Unter Kohlenwasserstoffen werden im Sinne der Erfindung in erster Linie verzweigte oder unverzweigte Kohlenwasserstoffe verstanden, die 5 bis 20, vorzugsweise 6 bis 16, besonders bevorzugt 8 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisen. Ganz besonders bevorzugt werden verzweigte oder unverzweigte Alkane mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen verwendet, worunter wiederum Oktan, Nonan, Dekan und/oder Dodekan sowie Mischungen daraus besonders bevorzugt werden.For the purposes of the invention, hydrocarbons are understood as meaning primarily branched or unbranched hydrocarbons which have 5 to 20, preferably 6 to 16, particularly preferably 8 to 12, carbon atoms. Very particular preference is given to using branched or unbranched alkanes having 8 to 12 carbon atoms, of which in turn octane, nonane, decane and / or dodecane and mixtures thereof are particularly preferred.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann/können der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere ein oder mehrere mit Wasser nicht mischbare(s) Additiv(e) zugemischt werden. Als Additive im Sinne der Erfindung werden hydrophobe Substanzen verstanden, die zusätzlich zur Minderung bzw. zur Verhinderung von Aerosolbildung beitragen. Besonders bevorzugt ist hierbei die Zugabe von Siliconölen in verschiedensten Zusammensetzungen und Viskositäten. Eine wichtige Eigenschaft der Siliconöle ist in diesem Zusammenhang ihr inertes Verhalten gegenüber anderen Substraten. Charakteristisch ist auch ihr hohes Spreitungsvermögen, mit der die Ausbildung besonderer Eigenschaften, beispielsweise Hydrophobie, einhergeht.According to an alternative embodiment of the present invention, one or more water-immiscible additive (s) may be admixed to the contamination barrier of the invention. In the context of the invention, additives are understood as meaning hydrophobic substances which additionally contribute to the reduction or to the prevention of aerosol formation. Particularly preferred here is the addition of silicone oils in a wide variety of compositions and viscosities. An important property of silicone oils in this context is their inert behavior over others Substrates. Characteristic is also their high spreading capacity, with the formation of special properties, such as hydrophobicity, goes along.
Unter Siliconölen im Sinne der Erfindung werden in erster Linie Syntheseöle auf Basis halborganischer Polymere und Copolymere aus Silizium-Sauerstoff-Einheiten mit organischen Seitenketten verstanden. Hierbei haben diese unverzweigten wechselweise aus Silizium- und Sauerstoffatomen aufgebauten Ketten bevorzugt eine Kettenlänge von 10 bis 1000 Silizium-Atomen, besonders bevorzugt von 30 bis 500 Silizium-Atomen, ganz besonders bevorzugt von 50 bis 150 Silizium-Atomen.For the purposes of the invention, silicone oils are understood primarily to mean synthesis oils based on semi-organic polymers and copolymers of silicon-oxygen units with organic side chains. Here, these unbranched chains constructed alternately of silicon and oxygen atoms preferably have a chain length of from 10 to 1000 silicon atoms, particularly preferably from 30 to 500 silicon atoms, very particularly preferably from 50 to 150 silicon atoms.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere (mit und ohne Additive) vorzugsweise zur Überschichtung von wässrigen Lösungen in offenen und/oder automatisierten Systemen mit biologischem Probenmaterial verwendet. Unter biologischem Probenmaterial werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Biopolymere verstanden, welche zum einen natürlich vorkommende Makromoleküle, wie beispielsweise Nukleinsäuren, Proteine oder Polysacharide, zum anderen aber auch synthetisch hergestellte Polymere sein können, solange diese die gleichen oder ähnliche Bausteine enthalten, wie die natürlichen Makromoleküle.According to an advantageous embodiment of the present invention, the contamination barrier according to the invention (with and without additives) is preferably used for coating aqueous solutions in open and / or automated systems with biological sample material. For the purposes of the present invention, biological sample material is understood as meaning biopolymers which may be naturally occurring macromolecules, such as, for example, nucleic acids, proteins or polysaccharides, but also synthetically produced polymers, as long as they contain the same or similar components as the natural macromolecules ,
Überraschenderweise stellte sich heraus, dass durch eine Überschichtung wässriger Lösungen, welche vorzugsweise biologisches Probenmaterial enthalten, mit Kohlenwasserstoffen der vorgenannten Art, insbesondere in Form der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere, speziell in offenen, automatisierten Systemen eine effiziente und reproduzierbare Vermeidung von vor allem aerosolbedingten Kontaminationen erfolgt.Surprisingly, it has been found that an overlay of aqueous solutions, which preferably contain biological sample material, with hydrocarbons of the aforementioned type, in particular in the form of the contamination barrier according to the invention, especially in open, automated systems, results in efficient and reproducible avoidance of, above all, aerosol-related contaminations.
Nachfolgend soll nun die vorliegende Erfindung anhand von beigefügten Zeichnungen sowie Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.Hereinafter, the present invention will now be explained in more detail with reference to accompanying drawings and exemplary embodiments.
Es zeigt:
- Fig. 1
- die Bildung von Aerosolen aus einer wässrigen Lösung bei im Stand der Technik bekannten offenen Probengefäßen;
- Fig. 2
- eine auf eine wässrige Lösung überschichtete erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere in einem offenen Probengefäß;
- Fig. 3
- einen schematischen aus dem Stand der Technik bekannten Pipetiervorgang aus einem offenen Probengefäß, bei dem ein Teil einer wässrigen Lösung unter Aerosolbildung entnommen wird;
- Fig. 4
- einen schematischen Pipetiervorgang aus einem offenen Probengefäß, bei dem ein Teil einer wässrigen Lösung unterhalb einer erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere ohne Aerosolbildung entnommen wird;
- Fig. 5
- einen schematischen Pipetiervorgang aus einem offenen Probengefäß, bei dem einer wässrigen Lösung unterhalb einer erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere ohne Aerosolbildung ein weiterer wasserlöslicher Teil hinzugegeben wird.
- Fig. 6
- Darstellung der Calls auf dem Array
- Fig. 1
- the formation of aerosols from an aqueous solution in open sample vessels known in the art;
- Fig. 2
- a contamination barrier superimposed on an aqueous solution according to the invention in an open sample vessel;
- Fig. 3
- a schematic pipetting process known from the prior art from an open sample vessel, wherein a portion of an aqueous solution is taken under aerosol formation;
- Fig. 4
- a schematic Pipetiervorgang from an open sample vessel, in which a portion of an aqueous solution is removed below a contamination barrier according to the invention without aerosol formation;
- Fig. 5
- a schematic Pipetiervorgang from an open sample vessel, in which an aqueous solution below a contamination barrier according to the invention without aerosol formation, a further water-soluble part is added.
- Fig. 6
- Representation of the calls on the array
Dem in
Eine derartige Aerosolbildung kann, sobald das Aerosol 4 aus dem Reaktionsgefäß 1 ausströmt, leicht zu Kontaminationen benachbarter Reaktionsgefäße führen.The in
Such aerosol formation can, as soon as the
Durch die in den
Beim Pipetiervorgang wird, wie in
Auch beim in
Da die Kontaminationsbarriere 5, im Gegensatz zu fest in Reaktionsgefäßen eingebrachten Filtern und/oder Septen, zudem sehr flexibel ist, können jederzeit mittels einer Pipetiervorrichtung 6 dem Reaktionsgefäß 1 variable Mengen an wässriger Lösung 3 entnommen oder hinzugefügt werden, ohne dass sich zwischen der Oberfläche der wässrigen Lösung 3 und der Kontaminationsbarriere 5 ein Hohlraum ausbildet, wodurch zusätzlich die Bildung von Aerosolen 4 vermieden wird.Since the
- 11
- offenes Reaktionsgefäßopen reaction vessel
- 22
- PipetierplattePipetierplatte
- 33
- wässrige Lösungaqueous solution
- 44
- Aerosolmoleküleaerosol molecules
- 55
- Kontaminationsbarrierecontamination barrier
- 66
- Pipetiervorrichtungpipetting
- 77
- wässrige Mischung (aus vorgelegter und hinzugefügter Probenlösung)aqueous mixture (from sample solution added and added)
Anhand der nachstehenden Versuchsdurchführungen werden die wesentlichen Kontaminationsquellen (KQ) offener, automatisierter Pipetiersysteme, insbesondere in vollautomatischen Hochdurchsatz-Arbeitsstationen, sog. Robotersystemen (wie z. B. BioRobot Mdx/ QIAGEN GmbH), aufgezeigt und Kontaminationen (K), die vornehmlich durch Aerosolbildung, aber auch immer wieder durch mechanische Verschleppung von Probenmaterial entstehen, nachgewiesen sowie die deutliche Verringerung derartiger Kontaminationen durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere dargestellt.On the basis of the following test procedures, the main sources of contamination (KQ) of open, automated pipetting systems, in particular in fully automated high-throughput workstations, so-called robotic systems (such as BioRobot Mdx / QIAGEN GmbH), and contaminations (K), mainly by aerosol formation , but also repeatedly caused by mechanical carryover of sample material, demonstrated and shown the significant reduction of such contamination by the use of the contamination barrier according to the invention.
Zum Nachweis wurden Kreuzkontaminationstests anhand von Proben mit biologischem Probenmaterial im ppm-Bereich und kleiner, wie sie in gängigen Verfahren im Bereich der PCR-Diagnostik verwendet werden, durchgeführt. Die Versuche basierten hierbei auf einem gängigen im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Isolierung und Aufreinigung von Nukleinsäuren, insbesondere von viraler RNA (verwendetes Protokoll: Q1Aamp 96 Virus Mdx V1.1 / QIAGEN GmbH).As proof, cross-contamination tests were performed on samples with biological sample material in the ppm range and smaller, as they are used in common procedures in the field of PCR diagnostics. The experiments were based on one common methods known in the art for the isolation and purification of nucleic acids, in particular of viral RNA (protocol used: Q1Aamp 96 Virus Mdx V1.1 / QIAGEN GmbH).
Als Systemzubehör, Reagenzien, Verbrauchsmaterial etc. wurden ebenfalls handelsübliche Kits (z. B. QIAamp 96 Virus BioRobot Kit / QIAGEN GmbH) etc., die sich besonders für den Einsatz in Robotersystemen eignen, verwendet.
Für die Versuchsdurchführung mit Alkanvorlage (Beispiele 1b und 2b) wurde in gängigen 96-well-Deepwellplatten (im Folgenden S-Blocks genannt) manuell jeweils 100 µl Dodekan vorgelegt.Commercially available kits (eg QIAamp 96 Virus BioRobot Kit / QIAGEN GmbH) etc., which are particularly suitable for use in robotic systems, were also used as system accessories, reagents, consumables etc.
For carrying out the experiment with alkane template (Examples 1b and 2b), 100 μl of dodecane were manually introduced into common 96-well deepwell plates (hereinafter referred to as S-blocks).
Der Nachweis erfolgte nicht nur durch bloße Beobachtungen während der einzelnen Pipetierschritte im Aufreinigungsprozess, sondern ebenso durch die zusätzliche Bestimmung von tatsächlichen Nukleinsäure-Verunreinigungen in den Negativproben in einer anschließenden Downstream-Analyse (z. B. PCR, RT-PCR etc.). Neben den wesentlichen Kontaminationsquellen derartiger Systeme zeigen die nachstehenden Beispiele anhand der ermittelten Kontaminationsraten (KR) deutlich die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere.The detection was not only by mere observations during the individual pipetting steps in the purification process, but also by the additional determination of actual nucleic acid contaminants in the negative samples in a subsequent downstream analysis (eg PCR, RT-PCR, etc.). In addition to the main sources of contamination of such systems, the examples below clearly show the effectiveness of the contamination barrier according to the invention on the basis of the determined contamination rates (KR).
Kreuzkontaminationstests, durchgeführt
- a) mit einem Probenvolumen von 285 µl ohne Alkanvorlage und
- b) mit einem Probenvolumen von 285 µl mit Alkanvorlage.
- a) with a sample volume of 285 μl without alkane template and
- b) with a sample volume of 285 μl with alkane template.
Der automatisierte Prozess wurde mit der Identifizierung der Proben, dem sog. Loadcheck, gestartet. Als positives Probenmaterial (PP) wurde Hepatitis-C-Virenmaterial (arHCV) mit einer durchschnittlichen Konzentration von 108 - 109 RNA copies/ ml und als negatives Probenmaterial (NP) Negativplasma (z. B. Citratplasma / Breitscheid) eingesetzt. Nach dem Loadcheck wurden jeweils 40 µl einer handelsüblichen Protease (z. B. QIAGEN Protease / QIAGEN GmbH) in den S-Block pipettiert, und das System auf 56°C hochgeheizt.The automated process was started with the identification of the samples, the so-called loadcheck. As positive sample material (PP) hepatitis C virus material (arHCV) with an average concentration of 10 8 - 10 9 RNA copies / ml and as negative sample material (NP) negative plasma (eg citrated plasma / Breitscheid) was used. After the load check, 40 μl each of a commercially available protease (eg QIAGEN protease / QIAGEN GmbH) were pipetted into the S block and the system was heated to 56 ° C.
Die Zugabe von jeweils 285 µl Probenmaterial erfolgte, wie nachfolgend schematisch dargestellt, im "Schachbrett-Muster". Neben jeder PP (+) wurde alternierend eine NP (-) in den S-Block pipettiert (KQ 1!).
Nachfolgend wurden den einzelnen Reaktionslösungen 305 µl eines handelsüblichen Lysepuffers (z. B. Lysis Buffer AL / QIAGEN GmbH) zugegeben, diese dann durch auf und ab pipettieren gemischt (KQ 2!) und nachfolgend für 10 Minuten inkubiert. Abschließend wurden im Abstand von ca. einer Minute pro Reihe jeder Reaktionslösung jeweils zweimal 360 µl Ethanol (p.a. oder min. 96 %) zu pipettiert (KQ 3!).Subsequently, 305 μl of a commercially available lysis buffer (eg Lysis Buffer AL / QIAGEN GmbH) were added to the individual reaction solutions, these were then mixed by pipetting up and down (
Zur Trennung bzw. Aufreinigung der so isolierten Nukleinsäuren wurden jeweils 910 µl Lysat automatisch in entsprechende Filtersysteme (z. B. QIAamp 96 plate/ QIAGEN GmbH) überführt (KQ 4!) und unter Vakuum 5 Minuten bei 25°C filtriert (KQ 5!).For the separation or purification of the nucleic acids isolated in this way, 910 μl of lysate were in each case automatically transferred to appropriate filter systems (eg QIAamp 96 plate / QIAGEN GmbH) (
Gemäß dem Versuchsprotokoll (s.o.) wurden die mit der Nukleinsäure beladenen Filter nachfolgend unter Vakuum mit jeweils 800 µl eines handelsüblichen Waschpuffers (z. B. Wash Buffer AW2 / QIAGEN GmbH) (KQ 6!) und dann in einem zweiten Waschschritt mit 930 µl Ethanol (p.a. oder min. 96 %) (KQ 7!) gewaschen und anschließend die Membranen zur Beseitigung von Ethanol unter Vakuum und 60°C in einer automatisierten Vakuumvorrichtung (z. B. RoboVac/ QIAGEN GmbH) getrocknet (KQ 8!).According to the experimental protocol (see above), the filters loaded with the nucleic acid were subsequently under vacuum with in each case 800 μl of a commercially available washing buffer (eg Wash Buffer AW2 / QIAGEN GmbH) (
Die aufgereinigte Nukleinsäure wurde abschließend unter Vakuum eine Minute lang einmal mit 50 µl und einmal mit 100 µl mindestens eines kommerziell erhältlichen Elutionspuffers (z. B. Elution Buffer AVE / QIAGEN GmbH) vom Filtersystem eluiert (KQ 9!). Das aufgefangene Eluat wurde für den nachfolgenden Amplifikationsprozess außerhalb des automatisierten Pipetiersystems aufbereitet. Dem für die RT-PCR aufbereiteten Eluat wurde ein handelsüblicher Enzymmix (z. B. Mastermix / QIAGEN GmbH) hinzu pipettiert (KQ 10!), zur Bestimmung der Nukleinsäure-Kontaminationen eine RT-PCR durchgeführt und die Ergebnisse ausgewertet.The purified nucleic acid was finally eluted under vacuum for one minute with 50 μl and once with 100 μl of at least one commercially available elution buffer (eg Elution Buffer AVE / QIAGEN GmbH) from the filter system (KQ 9!). The collected eluate was processed outside the automated pipetting system for the subsequent amplification process. To the eluate prepared for the RT-PCR, a commercially available enzyme mix (eg Mastermix / QIAGEN GmbH) was pipetted (
Die zwei Versuchsdurchläufe (Lauf 1aI und 1aII) ohne Vorlage von Dodekan wurden mit folgender ar HCV-Verdünnung durchgeführt:
Bis hin zur Zugabe des Elutionspuffers konnten weder im Lauf 1aI noch im Lauf 1aII Beobachtungen gemacht werden, die insbesondere an den Kontaminationsquellen (KQ) 1-4 auf Kontaminationen hingewiesen hätten.
Erst im Verlauf der Elution (KQ 7) konnten diesbezüglich Beobachtungen gemacht werden. So war beispielsweise eine deutliche Blasenbildung bei der Zugabe des Elutionspuffers insbesondere in Reihe 12 zu beobachten. Teilweise zerplatzten die Blasen beim Eintauchen und Herausziehen der Pipettenspitzen. Nach der Elution waren in Reihe 1 bei den NP-Positionen B, D, F (sowie im Lauf 1aI auch H) die Auslassöffnungen des Filtersystems (Nozzles) ebenso gelb wie die der PP.Up to the addition of the elution buffer no observations could be made neither in the course 1aI nor in the course 1aII, which would have pointed to contamination in particular at the sources of contamination (KQ) 1-4.
Only in the course of the elution (KQ 7) could observations be made in this regard. Thus, for example, a distinct blistering was observed in the addition of the elution buffer, especially in row 12. Partially the bubbles burst when immersing and pulling out the pipette tips. After elution, the outlet openings of the filter system (Nozzles) were as yellow as those of the PP in
Nach Durchführung der RT-PCR wurden folgende Kreuzkontaminationen ermittelt:
- Lauf 1aI: 9 K /48 NP ⇒ KRLauf 1aI = 18,75 %
- Lauf 1aII: 2 K /48 NP ⇒ KRLauf 1aII = 4,17 %
- Run 1aI: 9 K / 48 NP ⇒ KR Run 1aI = 18.75%
- Run 1aII: 2 K / 48 NP ⇒ KR Run 1aII = 4.17%
Das ergibt eine durchschnittliche Kontaminationsrate (KR) von 11,46 %.This results in an average contamination rate (CR) of 11.46%.
Die drei Versuchsdurchläufe (Lauf 1bl, 1bll und 1blll) mit Vorlage von Dodekan wurden ebenfalls mit der vorgenannten ar HCV-Verdünnung durchgeführt:
Lauf 1bIII wurde nachgeschaltet, nachdem in Lauf 1bII die Reihe B aufgrund der fehlenden PP-Aufgabe nicht mitgewertet werden konnte. Während der Versuchsdurchführung konnten jedoch keine besonderen Vorkommnisse, die auf Verschleppung von Probenmaterial während der Pipetiervorgänge oder Aerosolbildung hinweisen, beobachtet werden.Run 1bIII was followed after series 1b could not be evaluated in run 1bII due to the lack of PP task. However, during the course of the experiment, no particular incidents indicative of carryover of sample material during pipetting operations or aerosol formation could be observed.
Nach Durchführung der RT-PCR wurden folgende Kreuzkontaminationen ermittelt:
Lauf 1 bl: 1 K /42 NP ⇒ KRLauf 1bI = 2,38 %- Lauf 1bII: 3 K /48 NP ⇒ KRLauf 1bII = 6,25 %
- Lauf 1bIII: 3 K/48 NP ⇒ KRLauf 1bIII = 6,25 %
-
Run 1 bl: 1 K / 42 NP ⇒ KR Run 1bI = 2.38% - Run 1bII: 3 K / 48 NP ⇒ KR Run 1bII = 6.25%
- Run 1bIII: 3 K / 48 NP ⇒ KR Run 1bIII = 6.25%
Das ergibt eine durchschnittliche Kontaminationsrate (KR) von 4,96 %.This results in an average contamination rate (CR) of 4.96%.
Nach dem Vergleich der ermittelten Kontaminationsraten konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz von Dodekan die Kreuzkontaminationsrate für das gesamte Isolierungs- und Trennungsverfahren um mehr als das Doppelte (Faktor 2,3) verringert werden kann.After comparing the determined contamination rates it could be shown that by using dodecane, the cross-contamination rate for the entire isolation and separation process can be more than doubled (
Kreuzkontaminationstests, durchgeführt
- a) mit einem Probenvolumen von 570 µl ohne Alkanvorlage und
- b) mit einem Probenvolumen von 570 µl mit Alkanvorlage.
- a) with a sample volume of 570 μl without alkane template and
- b) with a sample volume of 570 μl with alkane template.
Der automatisierte Prozess wurde mit der Identifizierung der Proben, dem sog. Loadcheck, gestartet. Als positives Probenmaterial (PP) wurde Hepatitis-C-Virenmaterial (arHCV) mit einer durchschnittlichen Konzentration von 108 - 109 RNA copies/ ml und als negatives Probenmaterial (NP) Negativplasma (Citratplasma / Breitscheid) eingesetzt. Nach dem Loadcheck wurden jeweils 80 µl einer handelsüblichen Protease (z. B. QIAGEN Protease / QIAGEN GmbH) in den S-Block pipettiert, und das System auf 56°C hochgeheizt.
Die Zugabe von jeweils 570 µl Probenmaterial erfolgte, wie vorstehend in der Tabelle 1 bereits schematisch dargestellt, im "Schachbrett-Muster". Neben jeder PP (+) wurde alternierend eine NP (-) in den S-Block pipettiert (KQ 1 !).The automated process was started with the identification of the samples, the so-called loadcheck. As positive sample material (PP) hepatitis C virus material (arHCV) with an average concentration of 10 8 - 10 9 RNA copies / ml and as negative sample material (NP) negative plasma (citrated plasma / Breitscheid) was used. After the loadcheck each 80 μl of a commercially available protease (eg QIAGEN protease / QIAGEN GmbH) were pipetted into the S-block and the system was heated to 56 ° C.
The addition of each 570 .mu.l of sample material was carried out, as already schematically shown in Table 1, in the "checkerboard pattern". In addition to each PP (+), an NP (-) was alternately pipetted into the S block (
Nachfolgend wurden den einzelnen Reaktionslösungen 610 µl eines handelsüblichen Lysepuffers (z. B. Lysis Buffer AL / QIAGEN GmbH) zugegeben, diese dann durch auf und ab pipettieren gemischt (KQ 2!) und nachfolgend für 10 Minuten inkubiert. Abschließend wurden im Abstand von einer Minute pro Reihe jeder Reaktionslösung jeweils zweimal 720 µl Ethanol (p.a oder min. 96%) zu pipettiert (KQ 3!).Subsequently, 610 μl of a commercially available lysis buffer (eg Lysis Buffer AL / QIAGEN GmbH) were added to the individual reaction solutions, these were then mixed by pipetting up and down (
Zur Trennung bzw. Aufreinigung der so isolierten Nukleinsäuren wurden jeweils zwei mal 910 µl Lysat automatisch in entsprechende Filtersysteme (z. B QIAamp 96 plate/ QIAGEN GmbH) überführt (KQ 4!) und unter Vakuum 5 Minuten bei 25°C filtriert (KQ 5!).In order to separate or purify the nucleic acids isolated in this way, in each case two times 910 μl of lysate were transferred automatically into appropriate filter systems (eg QIAamp 96 plate / QIAGEN GmbH) (
Gemäß dem Versuchsprotokoll (s.o.) wurden die mit der Nukleinsäure beladene Filter nachfolgend unter Vakuum jeweils mit 800 µl eines handelsüblichen Waschpuffers (z. B. Wash Buffer AW2 / QIAGEN GmbH) (KQ 6!) und dann in einem zweiten Waschschritt mit 930 µl Ethanol (p.a. oder min. 96 %) (KQ 7!) gewaschen und anschließend die Membranen zur Beseitigung von Ethanol unter Vakuum und 60°C in einer automatisierten Vakuumvorrichtung (z. B. RoboVac/ QIAGEN GmbH) getrocknet (KQ 8!).According to the experimental protocol (see above), the filters loaded with the nucleic acid were subsequently under vacuum in each case with 800 μl of a commercially available washing buffer (eg Wash Buffer AW2 / QIAGEN GmbH) (
Die aufgereinigte Nukleinsäure wurde abschließend unter Vakuum eine Minute lang einmal mit 50 µl und einmal mit 100 µl mindestens eines Elutionspuffers (z. B. Elution Buffer AVE / QIAGEN GmbH) vom Filtersystem eluiert (KQ 9!). Das aufgefangene Eluat wurde für den nachfolgenden Amplifikationsprozess außerhalb des automatisierten Pipetiersystems aufbereitet. Dem für die RT-PCR aufbereiteten Eluat wurde ein handelsüblicher Enzymmix (z. B. Mastermix / QIAGEN GmbH) hinzu pipettiert (KQ 10!), zur Bestimmung der Nukleinsäure-Kontaminationen eine RT-PCR durchgeführt und die Ergebnisse ausgewertet.The purified nucleic acid was finally eluted under vacuum for one minute with 50 μl and once with 100 μl of at least one elution buffer (eg Elution Buffer AVE / QIAGEN GmbH) from the filter system (KQ 9!). The collected eluate was processed outside the automated pipetting system for the subsequent amplification process. To the eluate prepared for the RT-PCR, a commercially available enzyme mix (eg Mastermix / QIAGEN GmbH) was pipetted (
Die zwei Versuchsdurchläufe (Lauf 2aI und 2aII) ohne Vorlage von Dodekan wurden mit folgender ar HCV-Verdünnung durchgeführt:
Schon bei der Zugabe des Lysepuffers in den S-Block türmen sich bereits die Blasen bis zur Oberkante der einzelnen Reaktionsgefäße auf. Zudem fuhren die Pipetierspitzen (Tips) so schnell wieder aus den Reaktionsgefäßen heraus, dass teilweise die entstandenen Blasen platzen (besonders in Position H5 und H10). Auch beim der zweiten Zugabe des Lysats entstanden beim Mischen im S-Block vermehrt Blasen, die beim Herausfahren der Tips mit hochgezogen wurden und/oder zerplatzten.As soon as the lysis buffer is added to the S block, the bubbles already pile up to the upper edge of the individual reaction vessels. In addition, the pipetting tips (tips) drove out of the reaction vessels so quickly that some of the resulting bubbles burst (especially in positions H5 and H10). During the second addition of the lysate, blisters, which were pulled up and / or burst when the tips were pulled out, were also produced during mixing in the S block.
Auch bei der Zugabe des Elutionspuffers konnten sowohl im Lauf 2al als auch im Lauf 2all Beobachtungen hinsichtlich Kontaminationen gemacht werden. So war beispielsweise eine deutliche Blasenbildung während und nach der Zugabe des Elutionspuffers insbesondere in Reihe G sowie auf der Position H6 zu sehen. Teilweise zerplatzten auch hier die Blasen beim Eintauchen und/oder Herausziehen der Tips. Nach der Elution waren in Reihe 1 bei den NP-Positionen B, D, F und H die Nozzles unter der QIAplate ebenfalls gelb wie bei den PP.Even with the addition of the elution buffer, it was possible to make observations regarding contamination both in the course of 2 l and in the course of 2 l. For example, significant bubbling was seen during and after the addition of the elution buffer, particularly in row G and at position H6. Partly the bubbles also burst here when dipping and / or pulling out the tips. After elution in
Nach Durchführung der RT-PCR wurden folgende Kreuzkontaminationen ermittelt:
- Lauf 2I: 31 K /48 NP ⇒ KRLauf 2aI = 64,58 %
- Lauf 2aII: 34 K/48 NP ⇒ KRLauf 2aII = 70,08 %
- Run 2I: 31 K / 48 NP ⇒ KR Run 2aI = 64.58%
- Run 2aII: 34 K / 48 NP ⇒ KR Run 2aII = 70.08%
Das ergibt eine durchschnittliche Kontaminationsrate (KR) von 67,33 %.This results in an average contamination rate (CR) of 67.33%.
An dieser Stelle zeigt sich deutlich, dass die Pipetierschritte mit steigendem Probevolumen wesentlich anfälliger für Kreuzkontaminationen sind, da hier das S-Block-Volumen vollständig ausgenutzt wird.At this point, it clearly shows that the pipetting steps are more susceptible to cross-contamination as the sample volume increases, since the S-block volume is fully utilized here.
Die zwei Versuchsdurchläufe (Lauf 2bI und 2bII) mit Vorlage von Dodekan wurden ebenfalls mit der vorgenannten ar HCV-Verdünnung durchgeführt:
Um die Wirkung der Dodekan-Überschichtung in bezug auf eine Verminderung bzw. Verhinderung von Blasenbildungen etc. besser beobachten zu können, wurde das eingesetzte Dodekan vorher mit Sudanschwarz eingefärbt.In order to better observe the effect of dodecane coating on the reduction or prevention of blistering, etc., the dodecane used was previously stained with Sudan black.
Während der gesamten Versuchsdurchführung konnten jedoch keine besonderen Vorkommnisse hinsichtlich Kontaminationen beobachtet werden. Auch wiesen die Nozzles an der QIAplate wie schon unter Beispiel 1b) aufgeführt nach der Elution keine Rückstände bzw. Verfärbungen auf.During the entire experiment, however, no special incidents with regard to contamination could be observed. Also, the Nozzles on the QIAplate had no residues or discoloration after elution as already mentioned under Example 1b).
Nach Durchführung der RT-PCR wurden folgende Kreuzkontaminationen ermittelt:
- Lauf 2bl: 6 K /48 NP ⇒ KRLauf 2bI = 12,50 %
- Lauf 2bII:10 K /48 NP ⇒ KRLauf 2bII = 20,83 %
- Run 2bl: 6 K / 48 NP ⇒ KR Run 2bI = 12.50%
- Run 2bII: 10 K / 48 NP ⇒ KR Run 2bII = 20.83%
Das ergibt eine durchschnittliche Kontaminationsrate (KR) von 16,67 %This results in an average contamination rate (CR) of 16.67%
Nach dem Vergleich der ermittelten Kontaminationsraten konnte somit gezeigt werden, dass durch den Einsatz von Dodekan die Kreuzkontaminationsrate für das gesamte Isolierungs- und Trennungsverfahren mit höheren Proben- und Reaktionsvolumina sogar um mindestens den Faktor 4 verringert werden kann.After comparing the determined contamination rates, it could thus be shown that by using dodecane, the cross-contamination rate for the entire isolation and separation process can even be reduced by at least a factor of 4 with higher sample and reaction volumes.
Wie bereits vorstehend aufgeführt, weist ein derartiges Gesamtverfahren jedoch etliche Fehler- bzw. Kontaminationsquellen auf. Um nun die Wirkung der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere für einen einzelnen Pipetierschritt zu bestimmen, wurden im Laufe dieser Versuchsreihen einzelne Proben (vorzugsweise NP) entnommen und mittels RT-PCR analysiert. Ausgehend von den in den Beispielen 1b und 2b gemachten Beobachtungen, dass durch die Überschichtung mit Dodekan die Bildung von Blasen beziehungsweise Aerosolen insbesondere in den ersten Prozessschritten (im Bereich der Kontaminationsquellen 1 bis 4) durch das Eintauchen und Herausziehen der Pipetierspitzen verhindert wurde, wurden an diesen Stellen des Gesamtverfahrens Proben entnommen und analysiert. Keine dieser Proben wies Nukleinsäure-Verunreinigungen auf. Für einzelne Prozessschritte können somit durch den Einsatz von Dodekan (Kreuz-) Kontaminationen sogar ganz vermieden werden.As already mentioned above, however, such an overall method has a number of sources of error or contamination. In order to determine the effect of the contamination barrier according to the invention for a single pipetting step, individual samples (preferably NP) were taken in the course of these test series and analyzed by means of RT-PCR. Based on the observations made in Examples 1b and 2b that the formation of bubbles or aerosols was prevented by the dodecane coating, in particular in the first process steps (in the area of the
Weitere Versuche zeigten, dass durch den Einsatz von Dodekan auch in den Pipetierschritten der Downstream-Analysen (wie z. B. der RT-PCR) gute Erfolge bei der Verminderung von (Kreuz-) Kontaminationen erzielt werden können. So wurden beispielsweise in weiteren Kreuzkontaminationstests die für eine RT-PCR notwendige handelsüblich Enzymmischung (z. B. Mastermix / QIAGEN GmbH) einer mit Dodekan überschichteten Probe zugegeben. Auch hier wiesen die Negativproben in den Versuchsreihen mit der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere deutlich weniger bis gar keine Kontaminationen auf.Further experiments showed that the use of dodecane in the pipetting steps of the downstream analyzes (such as the RT-PCR) can be successful in reducing (cross) contamination. For example, in further cross-contamination tests, the commercially available enzyme mixture (eg Mastermix / QIAGEN GmbH) necessary for an RT-PCR was added to a sample coated with dodecane. Here, too, the negative samples in the test series with the contamination barrier according to the invention had significantly less or no contamination.
Das Überschichten mit der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere eignet sich jedoch nicht nur für jegliche Art von Pipetiervorgängen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere auch in anderen Modulen der Probenbearbeitung, in denen (Kreuz-) Kontaminationen auftreten, eingesetzt werden. So verhindert die Verwendung der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere beispielsweise in ebenso vorteilhafter Weise eine Kreuzkontamination, die durch Aerosolbildung, beim Überschlagen mit Waschpuffern, durch die Abgabe mit einem Dispenser, durch das Einbringen von Rühr- oder Mischvorrichtungen (wie z. B. Rührfischen, Rührstäben, Mischstempel oder Mischkolben etc.) sowie bei mechanischen Rühr- und/oder Mischvorgängen auftritt. (Wobei mit Rühren eine kreisförmig Bewegung und mit Mischen eine Auf- und Abwärtsbewegung gemeint sein soll.)However, overlaying with the contamination barrier according to the invention is not only suitable for any kind of pipetting processes. According to a further embodiment of the present invention, the contamination barrier according to the invention can also be used in other modules of sample processing in which (cross) contamination occurs. Thus, for example, the use of the contamination barrier according to the invention also advantageously prevents cross-contamination caused by aerosol formation, when overturning with washing buffers, by dispensing with a dispenser, by introducing stirring or mixing devices (such as stirring fish, stirring bars, mixing punches) or mixing flask etc.) as well as mechanical stirring and / or mixing processes occurs. (Wherein stirring is meant to be a circular motion and mixing to be an up and down motion.)
Zudem kann die eingesetzte Kontaminationsbarriere auch weitere Applikationen positiv beeinflussen. So führt beispielsweise der Einsatz der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere in Arrayexperimenten wie im Folgenden dargestellt neben der Vermeidung von Kontaminationen auch zu einer Stabilisierung derartiger Applikation.In addition, the contamination barrier used can also positively influence other applications. Thus, for example, the use of the contamination barrier according to the invention in array experiments as shown below, in addition to the avoidance of contaminations, also leads to a stabilization of such an application.
Auf Grund der besonderen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Additive wurden zur Überschichtung von Reaktionsansätzen für die Arrayexperimente neben Mineralölen auch Mischungen aus Mineral- und Siliconölen gewählt.Due to the special properties of the additives according to the invention, blends of mineral and silicone oils have been selected in addition to mineral oils for the overlay of reaction mixtures for the array experiments.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere erfolgte hierbei im Laufe einer Präparation von biotin-markierter cRNA zur Hybridisierung auf Microarrays (z. B. Human Genome U133B Array / Affymetrix, US), wobei unterschiedliche Volumina der Kontaminationsbarriere zu den cRNA Fragmentierungsansätzen hinzugegeben wurden. Als Kontaminationsbarriere wurden unterschiedliche Mengen an Mineralöl bzw. einem Gemisch aus Mineralöl und Siliconöl eingesetzt.The contamination barrier according to the invention was used in the course of preparation of biotin-labeled cRNA for hybridization on microarrays (eg Human Genome U133B Array / Affymetrix, US), different volumes of the contamination barrier being added to the cRNA fragmentation approaches. As a contamination barrier different amounts of mineral oil or a mixture of mineral oil and silicone oil were used.
Die Synthese der Hybridisierungsproben wurde gemäß dem Herstellerprotokoll (Affymetrix) durchgeführt. Nach der Synthese von cRNA aus 2 µg Hela S3 total RNA wurde in verschiedene Fragmentierungsansätze 1 µl, 5 µl und 10 µl der Öle hinzugegeben. Diese Fragmentierungsansätze wurden in den Hybridsierungsansatz überführt. Die Hybridisierung und Analyse der GeneChip Arrays wurde gemäß den Angaben des Herstellers durchgeführt. Als Kontrollen wurden Proben (K) eingesetzt, die ohne Kontaminationsbarriere ebenfalls gemäß dem Standard-Herstellerprotokoll zur Probenaufbereitung prozessiert wurden.The synthesis of the hybridization samples was performed according to the manufacturer's protocol (Affymetrix). After synthesis of cRNA from 2 μg Hela S3 total RNA, 1 μl, 5 μl and 10 μl of the oils were added to various fragmentation mixtures. These fragmentation approaches were transferred to the hybridization approach. Hybridization and analysis of the GeneChip arrays was performed according to the manufacturer's instructions. Samples (K) were used as controls, which were also processed without contamination barrier according to the standard manufacturer protocol for sample preparation.
Anschließend wurden zu dieser Versuchsreihe Daten (zum Hintergrund auf den verwendeten Arrays), zu detektierbaren, statistisch relevanten Signalen (Present Calls) und den nicht detektierbaren Signalen auf dem Array erhoben. Dabei sollten die Schwankungen der Messwerte gering und unabhängig von der Zugabe der Öle sein. Die ermittelten Daten wurden in einem Säulendiagram in
Die Ergebnisse zeigen, dass unter Zugabe der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere (mit und ohne Additiv) gleichmäßige Hybridisierungsergebnisse erzielt werden. Die Schwankungen der Calls liegen bei +/- 2 %, was der vom Chip-Hersteller angegebenen Schwankung für technische Replikate entspricht.The results show that uniform hybridization results are achieved by adding the contamination barrier according to the invention (with and without additive). The fluctuations of the calls are +/- 2%, which corresponds to the fluctuation for technical replicas given by the chip manufacturer.
Da ferner auch eine Vermeidung von Kreuzkontaminationen bei der automatisierten Präparation von Proben zur Hybridisierung auf Microarrays vorteilhaft und wünschenswert ist, wurde in weiteren Versuchen die Wirkung der erfindungsgemäßen Kontamination auf einem automatisierten System (BioRobot 8000 / QIAGEN GmbH), bei dem Verschleppungen von Teilen der Kontaminationsbarriere während der Prozessierungsschritte bzw. während der Probenvorbereitung auftreten können, überprüft. Für die automatisierte Präparation von RNA aus Zellkulturzellen wurde dabei die RNeasy 96 Chemie (QIAGEN GmbH) verwendet. Dazu wurden 5 µg total RNA aus Hela Zellen an die Säulenmatrix der RNeasy 96 Platten gebunden (n=4). Nach drei Waschschritten wurde die gereinigte RNA von der Säule mit Wasser eluiert. Zur Vermeidung von Kreuzkontaminationen während der Elution und zur Verbesserung der Ausbeute wurde die Probe zuvor mit Mineralöl sowie einem Gemisch aus Mineralöl und Siliconöl überschichtet. Um zu überprüfen, ob gegebenenfalls auch das Additiv alleine für diese Applikation geeignet ist, wurde ein Versuchsansatz nur mit Silikonöl überschichtet. Nachfolgend wurde die RNA Ausbeute photometrisch bestimmt.Furthermore, since it is also advantageous and desirable to avoid cross-contamination in the automated preparation of samples for hybridization to microarrays, in further experiments the effect of the contamination according to the invention on an automated system (BioRobot 8000 / QIAGEN GmbH) in which carryover of parts of the contamination barrier during the processing steps or during sample preparation. For the automated preparation of RNA from cell culture cells, the RNeasy 96 chemistry (QIAGEN GmbH) was used. For this 5 μg total RNA from Hela cells were bound to the column matrix of the RNeasy 96 plates (n = 4). After three washes, the purified RNA was removed from the column Water elutes. To avoid cross-contamination during elution and to improve the yield, the sample was previously overcoated with mineral oil and a mixture of mineral oil and silicone oil. In order to check whether the additive alone is also suitable for this application, a test batch was only covered with silicone oil. Subsequently, the RNA yield was determined photometrically.
Auch die Überschichtung der Proben mit einer erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere, der als Additiv ein Siliconöl zugesetzt wurde, führte auf einem automatisierten System zu einer höheren Ausbeute als vergleichbare Versuche ohne die erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere. Überraschenderweise konnte hierbei die Ausbeute mit dem Einsatz der erfindungsgemäßen Additive um bis zu 10% gesteigert werden, was eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Kontaminationsbarriere darstellt.Also, the overlaying of the samples with a contamination barrier according to the invention, to which a silicone oil was added as an additive, resulted on an automated system in a higher yield than comparable experiments without the contamination barrier according to the invention. Surprisingly, the yield could be increased by up to 10% with the use of the additives according to the invention, which represents a further improvement of the contamination barrier according to the invention.
Weitere Versuchsreihen ergaben zudem, dass neben den vorgenannten Mineralöl/Siliconöl-Mischungen auch Silikonöle alleine oder in Form von Additivgemischen in Hybridisierungsansätzen als erfindungsgemäße Kontaminationsbarriere fungieren können. (Getestet wurden hierbei handelsübliche Silikonöle, wie AK 35, AK 50 und AK 100 der Wacker Chemie GmbH)Further series of experiments also showed that, in addition to the abovementioned mineral oil / silicone oil mixtures, silicone oils alone or in the form of additive mixtures in hybridization mixtures can also act as a contamination barrier according to the invention. (Commercially available silicone oils, such as AK 35,
Claims (12)
aus mindestens einem Silikonöl besteht, oder
ein Gemisch mindestens eines Silikonöls mit zumindest einem mit Wasser nicht mischbaren Kohlenwasserstoff oder mit einem Kohlenwasserstoffgemisch aufweist.Contamination barrier to prevent contamination of aqueous solutions in open and / or automated systems, the contamination barrier
consists of at least one silicone oil, or
a mixture of at least one silicone oil with at least one water-immiscible hydrocarbon or with a hydrocarbon mixture.
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