NL8702338A

NL8702338A - Werkwijze voor het laten verlopen van (bio-)chemische of(micro-)biologische reakties, onder gebruikmaking van microgolven, daarvan gebruikmakende werkwijzen en inrichting daarvoor.

Info

Publication number: NL8702338A
Application number: NL8702338A
Authority: NL
Original assignee: Mathilde Elisabeth Boon En Lan
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1989-04-17
Also published as: WO1989003038A1

Description

V

H AL/cp/1 Boon -1- « κ **

Werkwijze voor het laten verlopen van (bio-)chemische of (micro-)biologische reakties, onder gebruikmaking van microgolven, daarvan gebruikmakende werkwijzen en inrichting daarvoor.

De uitvinding betreft een werkwijze volgens de aanhef van conclusie 1.

Dergelijke werkwijzen zijn bekend uit "Rapid immu-noperoxidase staining of lymphocyte antigens using microwave 5 irradiation" van A.S. Leong en J. Milios uit Journal of Pathology, vol. 148, 1986 en/of "Use of microwaves for rapid immunoperioxidase staining of paraffin sections" van K.Y.

Chiu uit Medical Laboratory Sciences (1987) 44.

Deze werkwijzen maken gedurende een korte tijds-10 periode gebruik van op een preparaat vallende microgolfstra-ling; de gepubliceerde proefresultaten bleken moeilijk reproduceerbaar en het was onduidelijk wanneer dergelijke resultaten wel en wanneer deze niet werden bereikt. De proeven waren omgeven met "zwarte magie".

15 Een doel van de onderhavige uitvinding is het be schikbaar krijgen van betrouwbare, snelle resultaten, in het bijzonder voor het doen van testen aan bloed- of slijmmon-sters, maar ook voor het verkrijgen van snelle histologisch en cytologische experimenteerresultaten. Een dergelijk doel 20 wordt bereikt door de werkwijze gekenmerkt volgens conclusie 1.

De werkwijze volgens de uitvinding maakt het mogelijk biochemische reakties veel sneller te laten plaatsvinden, bijv. in plaats van gedurende een periode van 24 uur, 25 slechts gedurende 1 of 2 uur, zonder dat door de microgolf-straling de temperatuur boven fysiologische grenzen, bijv.

40*C of 80eC in het preparaat geraakt, opdat schade aan het preparaat voorkomen wordt. Het preparaat kan een stuk weefsel of één of meerdere cellen omvatten, maar evenzeer door een 30 druppel bloed of slijm gevormd worden.

Immunomicroscopie is een belangrijk middel bij research en chirurgische pathalogie geworden, in het bijzon- 8702338 -2- t

C

der na de introductie van monoklonale antilichamen. Bij immunodetectie wordt aankleuring van een cel of weefselcompo-nent door de bindding met een antilichaam met een macromolecuul (antigeen) in het weefsel bereikt. Aankleuring of detec-5 tie van het reaktieprodukt in het weefsel wordt bereikt door enzymen die door het leveren van een gekleurd reaktieprodukt zichtbaar worden gemaakt, zoals peroxidase, fluoriserende merkmiddelen, of speciale merkmiddelen, zoals ferritine en colloïdaal goud. Dit goud is in het bijzonder gevoelig voor 10 de elektromagnetische microgolfstraling.

Ten einde een reaktieprodukt te krijgen, moeten de reagentia in het weefsel diffunderen; hiervoor is reeds voorgesteld microgolven te gebruiken. Door de microgolfstraling vindt de binding tussen een antilichaam en een antigeen veel 15 sneller plaats, in plaats van uren duurt dit slechts nog seconden.

Verdere details, kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van een tekening, waarin tonen: 20 fig. 1 een perspectivisch aanzicht van een micro- golfkamer, waarin een bloed- of slijmdruppel is geplaatst, fig. 2 een van een koelmiddelleiding voorzien tableau voor een tussen twee glasplaatjes opgenomen preparaat, 25 fig. 3, 4 en 5 grafieken van de temperatuur tegen de tijd bij proefnemingen met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding.

Een van een microgolfantenne 1 voorziene microgolf-kamer 2 omvat een daarin opgestelde tafel of tableau 3, waar-30 op een vooraf gekoelde plaat 4 wordt gelegd, welke plaat 4 bijv. in een diepvriesinstallatie op -20“C is gebracht, waarop een bijv. kunststofplaatje 5 is gelegd, waarop een bloed-of slijmdruppel 6 is gelegen, zodat volgens de gebroken lijnen getekende microgolfstralen vanuit de antenne l de druppel 35 6 kunnen bereiken.

Fig. 2 toont een andere uitvoeringsvorm van het tableau 3 uit fig, l, dat is aangegeven met 3', waarin of waaronder een met een koelmiddel te doorstromen leiding 7 is 8702338 -3- £ opgenomen, waardoor bijv. freongas kan stromen. Tussen twee glasplaten 8 is een stuk weefsel of preparaat 9 opgenomen, waardoor onder invloed van microgolven relatief snel immuno-detectie kan plaatsvinden.

5 In fig. 3 is te zien, dat met behulp van de koeling met het plaatje uit de diepvries 5 een druppel van 2,5 ml bij een aan de antenne 1 toegevoerd vermogen van 150 Watt in een tijd van 4 minuten slechts van ongeveer 20°C tot ongeveer 35°C oploopt, hetgeen fysiologisch gezien geen nadelige ge-10 volgen voor een dergelijke bloed- of slijmdruppel met zich meebrengt. Fig. 4 toont een grafiek van het temperatuurver-loop van een druppel van 2,5 ml bij een aan de antenne toegevoerd vermogen van 80 Watt, terwijl fig. 5 laat zien dat zelfs de temperatuur van een druppel van 30/xl bij een toege-15 voerd vermogen van 150 Watt vrijwel constant kan blijven.

De in fig. 3, 4 en 5 getoonde grafieken zijn gemeten met thermometers die gebruik maken van een optische fiber; de periodieke temperatuurschommelingen vallen hierbij op. De proeven werden uitgevoerd in een microgolfkamer van 20 het merk Mielle M696.

Het moge duidelijk zijn dat de beperking van de temperatuur door andere dan de in fig. 1 getoonde middelen bereikt kan worden, zoals bijv. het aanbrengen van een buffervoorraad elektrolyt (water) in de microgolfoven, of een 25 nat vel papier onder het preparaat.De buffervoorraad elektrolyt vangt overmatige straling op, waardoor het door de micro-golfantenne naar het preparaat gezonden stralingsvermogen op indirekte wijze geregeld kan worden.

Toepassingsmogelijkheden van de onderhavige uitvin-30 ding zijn legio: het merken van reakties met behulp van kleur, of het met behulp van de elektronenmicroscoop bekijken van processen (bijv. met behulp van zogeheten "gold-label-ling") en allerlei testen op bloed en slijm, zoals voor AIDS. Dergelijke testen vereisten voorheen veelal 24 uur aan 35 tijd en kunnen nu bijv. in twee uur verricht worden. Vanzelfsprekend kan de microgolfantenne op alle mogelijke wijzen zijn uitgevoerd en toont de tekening slechts een enkel schematisch uitvoeringsvoorbeeld. Het principe van microgolfstra- 8702338 t « -4- ling gecombineerd met koeling kan ook toegepast worden voor fixatie met fixatieven voor elektronenmicroscopie. Fijne details in menselijke, plantaardige (gist) en dierlijke cellen kunnen op deze wijze zichtbaar gemaakt worden.

5 Ook bij analyse van gistcellen zal de werkwijze volgens de uitvinding op voordelige wijze toepasbaar zijn.

Bij behandeling van bijv. een macrofaag onder de elektronenmicroscoop blijkt dat de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding voorkomt dat uitlopers van een derge-10 lijke macrofaag afsterven.

Bij het inbedden van een preparaat in een monomeer-materiaal, waarbij men het monomeermateriaal laat polymerise-ren, kan temperatuurstijging een probleem zijn; de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kan derhalve met voordeel 15 worden toegepast bij dit inbedden, waarbij men de temperatuur wellicht tot een waarde boven 80°C laat stijgen, edoch niet tot boven een voorafbepaalde hogere grenstemperatuur.

voor produktie en detectie van eiwitten met een katalyserende en anaboliserende werking (enzymen) kan rege-20 ling van de temperatuur volgens microgolfstraling essentieel zijn, ongeacht of het hier menselijk, dierlijk en/of plantaardig weefsel, cellen en/of lichaamsvloeistoffen betreft.

Bij het opstellen van de onderhavige octrooiaanvrage waren drukproeven beschikbaar van een in oktober of novem-25 ber 1987 te verschijnen boek van aanvragers, Dr M.E. Boon en Dr L.P. Kok, getiteld "Microwave Cookbook of Pathology, The art of microscopic visualization", uit te geven door Coulomb Press Leyden te Leiden; de daarin genoemde toepassingen voor microgolfstraling worden geacht hier te zijn ingelast en der-30 gelijke toepassingen zijn voorts geclaimed in de bijgevoegde conclusies, die de omvang van de onderhavige uitvinding bepalen.

8702338

Claims

1. Werkwijze voor het laten verlopen van (bio-)-chemische of (micro-)biologische reakties, waarbij microgolven op een preparaat waarin de reaktie plaatsvindt, worden gestraald, met het kenmerk dat de temperatuurstijging van het 5 preparaat beperkt wordt gehouden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de temperatuurstijging door een luchtstroom langs het preparaat beperkt wordt gehouden, waarbij de luchtstroom een temperatuur lager dan de voorafbepaalde, hoogst te bereiken temperatuur 10 heeft.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de stijging van temperatuur tot 80°C, bij voorkeur tot 50° of 40°C, wordt beperkt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij 15 het preparaat tegen een vooraf gekoelde plaat in een van een microgolfzendantenne voorziene microgolfkast wordt geplaatst.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de reaktie een DNA-DNA-hybridisatie is.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de reak-20 tie een reaktie tussen een antigeen en een antilichaam is.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de reaktie het koppelen van proteïnen omvat.

8. Immunohistologische of immunocytologische werkwijze, waarbij gebruik wordt gemaakt van één van de werkwij- 25 zen volgens één van de voorgaande conclusies.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de immunohistologische reaktie op elektronenmicroscopisch niveau wordt geobserveerd.

10. Immunosorbent-test gekoppeld met immuno-enzymen 30 (ELISA) gebruikmakend van een werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies.

11. inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies. 8702338 -6- t *

12. Inrichting volgens conclusie 11, omvattende een afgesloten kast, een daarin opgestelde microgolfzendantenne en een warmtegeleidende houder voor een preparaat.

13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij de hou- . 5 der een warmtecapaciteit heeft die ten opzichte van die van het preparaat en de energie-inhoud over de stralingsduur een grote waarde heeft.

14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, waarbij de houder van koelmiddelen is voorzien.

15. Fixatie van een preparaat met behulp van onder invloed van microgolfstraling te polymeriseren monomeermate-riaal, waarbij de werkwijze volgens één van de conclusies 1-4 wordt toegepast.

16. Werkwijze voor het uitvoeren van spoelstappen, 15 zoals gebruikelijk bij immunotechnieken, waarbij een werkwijze volgens één van· de conclusies 1-4 wordt toegepast.

17. Werkwijze voor het steriliseren van niet-hitte-bestendige materialen, waarbij een werkwijze volgens één van de conclusies 1-4 wordt toegepast.

18. Werkwijze voor het produceren en detecteren van enzymen, waarbij een werkwijze volgens één van de conclusies 1-4 wordt toegepast.

19. Werkwijze voor het bereiden van voedsel, zoals pudding e.d., waarbij een werkwijze volgens één van de con-25 clusies 1-4 wordt toegepast. 8702338