IT9048500A1 - MULTIPLE COMPARTMENT DEVICE FOR THE COLLECTION OF CELL AND SUBCELLULAR ENTITIES SEPARATED IN FLOW CYTOMETERS. - Google Patents
MULTIPLE COMPARTMENT DEVICE FOR THE COLLECTION OF CELL AND SUBCELLULAR ENTITIES SEPARATED IN FLOW CYTOMETERS. Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "DISPOSITIVO A SCOMPARTÌ MULTIPLI PER LA RACCOLTA DI ENTITÀ' CELLULARI E SUBCELLULARI SEPARATE IN DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "MULTIPLE COMPARTMENT DEVICE FOR THE COLLECTION OF SEPARATE CELLULAR AND SUBCELLULAR ENTITIES IN
CITOMETRI A FLUSSO" FLOW CYTOMETERS "
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo di nuova concezione per la raccolta di entità cellulari e subcellulari (particelle biologiche, cellulari o subcellulari) separate in citometri a flusso del tipo a sistema chiuso. Il dispositivo di raccolta perfezionato secondo la presente invenzione presenta,rispetto a quelli convenzionali, notevoli vantaggi legati sostanzialmente alla possibilità di raccogliere materiale particolarmente puro e alla possibilità di separare più sottopopolazioni e/ oppure la stessa popolazione,sulla base di parametri biologici e/oppure chimico-fisici diversi, nelle medesime condizioni di lavoro The present invention relates to a newly conceived device for the collection of separate cellular and subcellular entities (biological, cellular or subcellular particles) in closed system flow cytometers. The improved collection device according to the present invention has, compared to conventional ones, considerable advantages substantially linked to the possibility of collecting particularly pure material and to the possibility of separating several sub-populations and / or the same population, on the basis of biological and / or chemical parameters. - different physicists, in the same working conditions
Come è noto, negli ultimi anni si è assistito ad una massiccia introduzione dei sistemi di citometria a flusso nella ricerca biomedica e nelle applicazioni cliniche In particolare, per studi di oncogenesi (contenuto abnorme di DNA in cellule tumorali rispetto al tessuto sano), immunologia (riconoscimento di particolari sottopopolazioni del tessuto emopoietico), biologia della riproduzione (differente quantità di DNA durante lo sviluppo delle cellule germinali maschili) e comunque ogni qualvolta è possibile discriminare diverse popolazioni cellulari e cromosomiche sulla base di parametri ottici. As is known, in recent years there has been a massive introduction of flow cytometry systems in biomedical research and clinical applications In particular, for oncogenesis studies (abnormal DNA content in cancer cells compared to healthy tissue), immunology ( recognition of particular subpopulations of hematopoietic tissue), biology of reproduction (different quantity of DNA during the development of male germ cells) and in any case whenever it is possible to discriminate different cellular and chromosomal populations on the basis of optical parameters.
Un citometro a flusso è costituito, come gli esperti del settore ben sanno, da un sistema che trasporta in un mezzo liquido le particelle cellulari e/o subcellulari da analizzare da un recipiente di partenza ad una camera di visualizzazione, in questa camera, un fascio di luce colpisce tali particelle e un sistema ottico analizza quindi la luce da esse riflessa o la luce di fluorescenza. L'analisi della luce riflessa o emessa avviene ad alta velocità (circa 10^ eventi/minuto) e fornisce indicazioni sulle caratteristiche fisiche, biochimiche e funzionali del campione in esame. Il risultato dell'analisi viene visualizzato come un istogramma di distribuzione. Sull'istogramma di distribuzione è possibile definire una regione corrispondente a cellule o particelle subcellulari aventi caratteristiche di interesse (diverso contenuto di DNA, presenza di particolari antigeni e così via). Successivamente, tali particelle possono essere fisicamente separate dal resto della popolazione, mediante un sistema computerizzato e quindi raccolte e rianalizzate per ulteriori studi morfologici e biofunzionali. La separazione di entità cellulari e subcellulari in citometria a flusso viene ottenuta vantaggiosamente utilizzando un campo elettrostatico per la deflessione di gocce caricate elettricamente contenenti l'entità da separare. Tali gocce vengono ottenute tramite la frammentazione, generata dalla vibrazione di un trasduttore piezoelettrico modulato ad una certa frequenza, del jet liquido necessario per il trasporto nella regione di misura. Nei citometri a flusso convenzionali, il flusso del campione da analizzare può essere ottenuto per gravità oppure per depressione realizzata da una pompa. Nel primo caso il sistema viene definito "aperto" in quanto la raccolta delle particelle separate deve avvenire per caduta in un recipiente a diretto contatto con l'ambiente di misura. Nel secondo caso il sistema viene definito "chiuso" in quanto la raccolta delle particelle separate avviene in un raccoglitore singolo sotto vuoto. Rispetto a quello "aperto", il sistema "chiuso" presenta i seguenti vantaggi: A flow cytometer is constituted, as experts in the field well know, by a system that transports the cellular and / or subcellular particles to be analyzed in a liquid medium from a starting vessel to a viewing chamber, in this chamber, a beam of light hits these particles and an optical system then analyzes the light they reflect or the fluorescence light. The analysis of the reflected or emitted light takes place at high speed (about 10 ^ events / minute) and provides information on the physical, biochemical and functional characteristics of the sample under examination. The result of the analysis is displayed as a distribution histogram. On the distribution histogram it is possible to define a region corresponding to cells or subcellular particles having characteristics of interest (different DNA content, presence of particular antigens and so on). Subsequently, these particles can be physically separated from the rest of the population, by means of a computerized system and then collected and re-analyzed for further morphological and biofunctional studies. The separation of cellular and subcellular entities in flow cytometry is advantageously obtained by using an electrostatic field for the deflection of electrically charged drops containing the entity to be separated. These drops are obtained through the fragmentation, generated by the vibration of a piezoelectric transducer modulated at a certain frequency, of the liquid jet necessary for the transport in the measurement region. In conventional flow cytometers, the flow of the sample to be analyzed can be obtained by gravity or by vacuum created by a pump. In the first case, the system is defined as "open" since the collection of the separated particles must take place by falling into a container in direct contact with the measuring environment. In the second case, the system is defined as "closed" since the collection of the separated particles takes place in a single vacuum collector. Compared to the "open" one, the "closed" system has the following advantages:
- minimizzazione del rischio di contaminazione dell'ambiente e del personale addetto, dovuto sia a microgocce contenenti coloranti (potenzialmente tossici come mutageni e carcinogeni) sia, nel caso venga utilizzato materiale non fissato, a batteri o virus patogeni; - minimization of the risk of contamination of the environment and of the staff, due both to micro-drops containing dyes (potentially toxic as mutagens and carcinogens) and, in the event that unsecured material is used, to pathogenic bacteria or viruses;
- minimizzazione del rischio di contaminazione del campione in esame dovuto a microorganismi (batteri e/oppure muffe) presenti nell'ambiente di misura; - minimization of the risk of contamination of the sample under examination due to microorganisms (bacteria and / or molds) present in the measuring environment;
- visualizzazione immediata delle procedure di separazione mediante l'osservazione microscopica della camera di flusso chiusa - immediate visualization of the separation procedures through the microscopic observation of the closed flow chamber
L'uso di citometri a flusso a sistema chiuso con un singolo recipiente di raccolta haurtato contro notevoli inconvenienti,tra i più gravi vengono citati i tre seguenti. L'obbligo di raccolta del materiale separato anche nel corso della messa a punto delle condizioni di lavoro dello strumento (regolazione della sorgente luminosa,del flusso cellulare,del fuoco dello obbiettivo e così via). L'impossibilità di separare due o più sottopopolazioni cellulari nelle medesime condizioni di lavoro. Il rischio di contaminazione ambientale del campione separato nel momento del distacco del recipiente di raccolta dalla camera di flusso. The use of closed system flow cytometers with a single collection vessel has encountered significant drawbacks, the following three being the most serious. The obligation to collect the separate material also during the setting up of the working conditions of the instrument (adjustment of the light source, the cell flow, the focus of the objective and so on). The impossibility of separating two or more cellular subpopulations under the same working conditions. The risk of environmental contamination of the separated sample when detaching the collection vessel from the flow chamber.
;Il dispositivo a scomparti multipli per raccogliere entità cellulari e subcellulari separate in citometri a flusso a camera chiusa secondo l'invenzione consente di superare tutti gli inconvenienti menzionati, offrendo nel contempo altri vantaggi che risulteranno chiari nel seguito. The device with multiple compartments for collecting separated cellular and subcellular entities in closed chamber flow cytometers according to the invention allows to overcome all the aforementioned drawbacks, while offering other advantages which will become clear in the following.
Il dispositivo per la raccolta di entità cellulari e subcellulari, separate in citometro a flusso del tipo a sistema chiuso, è caratterizzato dal fatto di essere costituito essenzialmente dalla combinazione delle seguente parti: The device for the collection of cellular and subcellular entities, separated in a flow cytometer of the closed system type, is characterized by the fact that it essentially consists of the combination of the following parts:
- un contenitore, eventualmente diviso in almeno due parti collegate tra loro a tenuta di vuoto; - a container, possibly divided into at least two parts connected to each other in a vacuum-tight manner;
- eventualmente, mezzi a tenuta di vuoto per accedere dall'esterno all'interno del contenitore; - optionally, vacuum-tight means for accessing the inside of the container from the outside;
- almeno un'apertura su detto contenitore per il collegamento di questo·, a un'apparecchiatura da vuoto; - at least one opening on said container for its connection to a vacuum apparatus;
- almeno un'apertura su detto contenitore per l'ingresso delle entità cellulari e subcellulari separate nel citometro a flusso suddetto; - at least one opening on said container for the entry of the separated cellular and subcellular entities into the aforementioned flow cytometer;
- nel contenitore, un sistema porta-raccoglitori ad almeno due scomparti atto a ruotare attorno ad un asse verticale per portare, successivamente, i singoli scomparti in corrispondenza della suddetta apertura di ingresso per le entità cellulari e subcellulari separate nel citometro a flusso suddetto; - in the container, a collection holder system with at least two compartments adapted to rotate around a vertical axis to subsequently bring the individual compartments to the aforementioned inlet opening for the separated cellular and subcellular entities in the aforementioned flow cytometer;
- mezzi per comandare dall'esterno la rotazione di detto sistema porta-raccoglitori; e - means for controlling the rotation of said collector holder system from the outside; And
- eventualmente, mezzi per fissare il sistema porta-raccoglitori nella posizione desiderata. - optionally, means for fixing the file holder system in the desired position.
In una forma di realizzazione del dispositivo secondo la presente invenzione, il sistema In an embodiment of the device according to the present invention, the system
porta-raccoglitori a più scomparti atto a ruotare attorno ad un asse verticale e i mezzi per comandare dall'esterno la sua rotazione consistono essenzialmente in un elemento allungato che: nella sua parte inferio re, interna al contenitore, è dotato di bracci a cui si collegano i porta-raccoglitori sostanzialmente ad esso paralleli; nella sua parte mediana è dotato di mezzi atti a collegarlo a tenuta di vuoto al contenitore permettendone la rotazione; e,nella sua parte superiore,è esterro al contenitore. multi-compartment file holder suitable to rotate around a vertical axis and the means for controlling its rotation from the outside consist essentially of an elongated element which: in its lower part, inside the container, is equipped with arms to which they are connected the file holders substantially parallel thereto; in its middle part it is equipped with means for connecting it to the container in a vacuum-tight manner, allowing it to rotate; and, in its upper part, it is external to the container.
In questa forma di realizzazione, i mezzi,atti a collegare l'elemento allungato al contenitore a tenuta di vuoto permettendone la rotazione, In this embodiment, the means, adapted to connect the elongated element to the vacuum-tight container allowing its rotation,
consistono essenzialmente in un tappo a vite forato con guarnizione di tenuta che si avvita sulla porzione superiore filettata di un colio del.contenitore, attraverso cui passa l'elemento allungato. they essentially consist of a perforated screw cap with sealing gasket which screws onto the threaded upper portion of a colium of the container, through which the elongated element passes.
Il contenitore può essere di forma sostanzialmente cilindrica. The container can be substantially cylindrical in shape.
Il contenitore può essere costruito in materiale trasparente, preferibilmente vetro. The container can be constructed of transparent material, preferably glass.
L'apertura (o le aperture) da collegare all'apparecchiatura da vuoto può essere un cono smeriglio. L'apertura (o le aperture) per l'ingresso delle entità cellulari e subcellulari separate in citometro a flusso a sistema chiuso può essere un cono smeriglio . The opening (or openings) to be connected to the vacuum equipment can be an emery cone. The opening (s) for entry of the separate cellular and subcellular entities in a closed system flow cytometer may be an emery cone.
Si è data, finora, del dispositivo oggetto della presente invenzione una descrizione di carattere generale. Verrà ora fornita con l'aiuto del seguenteesempio una descrizione più dettagliata finalizzata a far meglio comprendere i suoi scopi, le sue caratteristiche, i suoi vantaggi e il suo funzionamento. Up to now, a general description of the device object of the present invention has been given. A more detailed description will now be provided with the help of the following example in order to better understand its purposes, features, advantages and operation.
Questo esempio verrà illustrato con l'aiuto dell'unica figura annessa. La figura rappresenta una vista laterale di una particolare forma di realizzazione del dispositivo secondo la presente invenzione con il contenitore costruito in materiale trasparente This example will be illustrated with the help of the single attached figure. The figure represents a side view of a particular embodiment of the device according to the present invention with the container made of transparent material
{ gli elementi costruttivi interni al contenitore sono rappresentati in tratteggio). {the constructive elements inside the container are represented in hatching).
Con riferimento alla figura,con 1 si indica il contenitore in vetro di forma sostanzialmente cilindrica. I numeri di riferimento 2 e 3 indicano le parti in cui può essere diviso il contenitore per assicurare l'accesso al suo interno. Con 4 e 5 si indicano rispettivamente un cono smeriglio per il collegamento del contenitore ad un'apparecchiaturada vuoto (V) e un cono smeriglio per l'ingresso delle entità cellulari e subcellulari (C) separate nel citometro a flusso. With reference to the figure, 1 indicates the glass container having a substantially cylindrical shape. Reference numbers 2 and 3 indicate the parts into which the container can be divided to ensure access to its interior. 4 and 5 indicate respectively an emery cone for the connection of the container to an empty apparatus (V) and an emery cone for the entry of the separated cellular and subcellular entities (C) into the flow cytometer.
Nella forma di realizzazione illustrata in figura, il sistema porta-raccoglitori a scomparti multipli atto a ruotare attorno ad un asse verticale e i mezzi per comandare dall'esterno la sua rotazione, consistono in un tubo di vetro con le estremità chiuse 6 che: nella sua parte inferiore, interna al contenitore 1 , è dotata di bracci a cui si collegano i due porta-raccoglitori 7; nella sua parte mediana è collegato al contenitore mediante un tappo forato a vite con guarnizioné di tenuta 8 che si collega al collo 9 del contenitore 1 finiettato nella sua porzione superiore. In the embodiment illustrated in the figure, the multiple-compartment collector holder system adapted to rotate around a vertical axis and the means for controlling its rotation from the outside consist of a glass tube with closed ends 6 which: in its the lower part, inside the container 1, is equipped with arms to which the two file holders 7 are connected; in its middle part it is connected to the container by means of a perforated screw cap with sealing gasket 8 which connects to the neck 9 of the container 1 finished in its upper portion.
Le parti 2 e 3 del contenitore 1 sono collegate fra di loro mediante flange a tenuta di smeriglio 10. The parts 2 and 3 of the container 1 are connected to each other by means of emery-tight flanges 10.
La presente invenzione non si limita al dispositivo per la raccolta di entità cellulari e subcellulari separate in citometri a flusso a sistema chiuso, ma si estende anche ai citometri a flusso a sistema chiuso che incorporano detto dispositivo di raccolta. The present invention is not limited to the device for collecting separate cellular and subcellular entities in closed system flow cytometers, but also extends to closed system flow cytometers incorporating said collection device.
Sulla base di quanto descritto ed esemplificato in precedenza, l'uso della presente invenzione comporta i seguenti vantaggi: On the basis of what has been described and exemplified above, the use of the present invention entails the following advantages:
- condizioni di estrema sterilità del campione separato dovute alla possibilità di isolare la camera di raccolta dall'ambiente di lavoro e alla possibilità di manovrare il campionatore dall'esterno della camera stessa; - conditions of extreme sterility of the separated sample due to the possibility of isolating the collection chamber from the working environment and the possibility of operating the sampler from outside the chamber itself;
- condizioni di sicurezza dell'operatore da contaminazioni dovute al campione in esame; - safety conditions of the operator from contamination due to the sample under examination;
- messa a punto delle condizioni di lavoro del dispositivo senza obblighi di raccolta di materiale già analizzato (posizionamento della prima provetta di raccolta sotto la via di ingresso dal separatore cellulare o subcellulare soltanto a messa a punto avvenuta,con conseguente raccolta di materiale estremamente puro); - fine-tuning of the working conditions of the device without obligations to collect material already analyzed (positioning of the first collection tube under the entry route from the cellular or subcellular separator only after fine tuning, with consequent collection of extremely pure material) ;
- possibilità di separare più sottopopolazioni e/ o la stessa sottopopolazione sulla base di parametri diversi, nelle medesime condizioni di lavoro. - possibility of separating several subpopulations and / or the same subpopulation on the basis of different parameters, in the same working conditions.
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