PL243613B1 - Urządzenie do elektroforezy - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy urządzenia (1) do elektroforezy wykorzystywanego w badaniach DNA, przykładowo w biologii. Urządzenie (1) do elektroforezy zawiera otwarty od góry pojemnik (2) z dnem oraz zewnętrznymi ścianami oraz wewnętrznymi ścianami. Ściany wyznaczają pola pomiarowe z gniazdami na badany preparat, a w wewnętrznych ścianach pojemnika (2) znajdują się kanały łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe. Urządzenie (1) charakteryzuje się tym, że przy krawędzi pojemnika (2) wykonane jest co najmniej jedno dodatkowe pole, przyległe do co najmniej jednej zewnętrznej ściany pojemnika i przeznaczone do wprowadzania lub wyprowadzania cieczy z pojemnika (2), a na zewnętrznej ścianie pojemnika (2) przyporządkowanej dla tego pola znajduje się kanał o kształcie odwróconej litery U przechodzący ponad górną krawędzią zewnętrznej ściany pojemnika (2), którego wejście znajduje się przy dnie dodatkowego pola przeznaczonego dla wprowadzania lub wyprowadzania cieczy, a wyjście znajduje się na zewnątrz pojemnika (2) poniżej jego dna. Otwarty od góry pojemnik (2) wykonany jest z materiału dielektrycznego, a do jego dna przylega druga zewnętrzna warstwa odbierająca ciepło i wykonana z przewodnika cieplnego, a ponadto jest on zaopatrzony w elektrody i zamocowany jest rozłącznie w zamykanej termoizolacyjnej zewnętrznej obudowie (3) posiadającej co najmniej część dna z materiału przewodzącego ciepło, w obszarze którego umieszczony jest układ chłodzenia (4). Zewnętrzna obudowa (3) ma ponadto pompę (10) do zmiany ciśnienia w jej wnętrzu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do elektroforezy znajdujące zastosowanie w szczególności przy detekcji uszkodzeń i naprawie DNA na poziomie pojedynczej komórki, jak przykładowo w teście kometowym, pozwalających na badanie DNA, ocenę jego ewentualnych uszkodzeń i kinetykę naprawy. Przedmiot wynalazku może być stosowany w wielu dziedzinach techniki, w których konieczne jest przeprowadzenie elektroforezy w kontrolowanych warunkach, jak detekcja uszkodzeń DNA na przykład w badaniach aplikacyjnych w toksykologii genetycznej, monitoringu naprawy DNA po chemio- i radioterapii, ekotoksykologii, żywieniu zwierząt i człowieka, biomonitoringu genotoksyczności, epidemiologii, ocenie materiału deponowanego w bankach nasienia i bankach krwi. Urządzenie do elektroforezy może być więc stosowane w chemii, biologii czy też w medycynie.

W stanie techniki, z EP 2146200 A1 znane jest urządzenie do ogniskowania izoelektrycznego, będącego rodzajem elektroforezy żelowej. Urządzenie zawiera zewnętrzną podstawę ze ściankami bocznymi przeznaczoną do umieszczenia w niej wąskiego i długiego paska żelowego o ustalonym gradiencie pH. Na pasku żelowym znajduje się półprzepuszczalna membrana, a na niej umieszczona jest rama ze ścianami zewnętrznymi oraz wewnętrznymi tak, że ściany wewnętrzne wyznaczają rozmieszczone szeregowo przedziały. Pozycja ramy wyznaczana jest przez ścianki boczne podstawy. Próbka podlegająca badaniu w postaci ciekłej jest umieszczana w przedziałach ramy. Przez półprzepuszczalną membranę mogą przejść małe cząsteczki i jony, które mogą migrować do paska żelowego, natomiast makrocząsteczki są zbyt duże, żeby przejść przez wspomnianą membranę. Ściany wewnętrzne ramy w obszarze przylegającym do półprzepuszczalnej membrany oraz paska żelowego posiadają przelotowe otwory pozwalające na połączenie płynowe sąsiadujących ze sobą przedziałów. Przelotowe otwory w ścianach wewnętrznych znajdują się więc tuż ponad powierzchnią półprzepuszczalnej membrany. Pozwalają one na migrację wielu makrocząsteczek, zawartych w badanej próbce, pomiędzy przedziałami, przechodząc przez jeden lub więcej przelotowych otworów w ścianach wewnętrznych ramy. Skrajne przedziały urządzenia są przystosowane do umieszczenia w nich elektrod tworzących nie homogenne pole elektryczne, przez co ta sama próbka badana w różnych obszarach preparatu da różne wyniki. Dla uzyskania bardziej jednorodnego pola elektrycznego możliwe jest umieszczenie odpowiedniej elektrody w każdym z przedziałów utworzonych przez wewnętrzne ściany ramy, zapewniając bardziej homogenne warunki każdej z próbek bez względu na umiejscowienie w aparacie. Urządzenie może być zaopatrzone w układ chłodzący, rozpraszający ciepło powstające podczas badania próbki, co pozwala na utrzymanie temperatury procesu na zadanym poziomie - warunek konieczny dla osiągnięcia powtarzalnych wyników, gdyż zgodnie z prawem Stokesa prędkość solwatowanych cząstek, na przykład anionów DNA, zależy m.in. od lepkości środowiska, która ulega zmianie wraz ze zmianą temperatury.

Ponadto w stanie techniki powszechnie znane i praktycznie wykorzystywane są urządzenia do elektroforezy umożliwiające jednoczesne badanie co najmniej kilku próbek. Również CN 204575587 U ujawnia zbiornik do elektroforezy posiadający pola pomiarowe dla próbek w postaci korpusów, przy czym przy swoim dnie zbiornik wyposażony jest w instalację chłodniczą. W jej skład wchodzi przegroda zlokalizowana przy umieszczonym poziomo dnie zbiornika i posiadająca półprzewodnikowy element chłodzący, poniżej którego znajduje się wentylator rozpraszający ciepło. Cześć chłodząca znajduje się powyżej przegrody, a część z której odbierane jest ciepło zlokalizowana jest poniżej przegrody. Zasadniczo więc, przegroda z półprzewodnikowym elementem chłodzącym dzieli zbiorniki na odrębne części górną i dolną. Dolna część zbiornika, zaopatrzona w instalację chłodniczą, posiada wykonane w obudowie otwory umożliwiające rozpraszanie ciepła. W celu zwiększenia wymiany cieplnej przegroda może być zaopatrzona w radiatory. Ponadto w dolnej części zbiornika znajduje się gumowa rurka z korkiem umożliwiająca opróżnienie zbiornika z cieczy.

Także CN206710375 ujawnia urządzenie do elektroforezy zaopatrzone w moduł do elektroforezy oraz moduł chłodzący. Oba moduły są łączone ze sobą rozłącznie, co umożliwia proste mycie modułu do elektroforezy podczas wymiany krążącego w nim płynu. Moduł do elektroforezy zawiera zbiornik na ciecz, w którym znajduje się zestaw elektrod: dodatnia i ujemna, a pomiędzy nimi umieszczona jest ramka do mocowania badanych próbek. Opcjonalnie moduł do elektroforezy może być zaopatrzony w więcej niż jedną parę elektrod. Zbiornik na ciecz na swoim dnie posiada zamocowany czujnik temperatury, połączony z modułem chłodzącym, który działa w oparciu o wskazania tego czujnika. Ponadto na dnie zbiornika zamocowana jest pompa cieczy o małej mocy realizująca przepływ cieczy do modułu chłodzącego. Z kolei moduł chłodzący jest urządzeniem przepływowym, przez który przepływa ciecz powracająca następnie do zbiornika na ciecz. Moduł chłodzący zawiera przede wszystkim płytę chłodzącą z otworami przez którą przepływa ciecz i do której przyłączona jest półprzewodnikowa warstwa chłodząca z radiatorem oraz wentylatorem rozpraszającym ciepło.

Dodatkowo dokument WO 2010135852 A1 ujawnia układ do elektroforezy kapilarnej, urządzenie i sposób nadający się do stosowania online. Wspomniany układ zawiera pulę próbek, pulę zużytego roztworu do wstrzykiwania, pulę roztworu rozdzielającego, pulę zużytego roztworu próbki, kanał wstrzykiwania próbki i kanał rozdzielający przecinające się nawzajem oraz strefę wykrywania. Układ zawiera również wlot próbki do wprowadzania próbki, wylot próbki do odprowadzania przepełnionej próbki z puli próbek oraz kanał próbki do wprowadzania próbki do puli próbek. Aparatura do elektroforezy kapilarnej zawiera powyższy układ i wykorzystuje do wykrywania analitu w próbce.

Natomiast w dokumencie US5560811 ujawniono rozwiązanie sposobu i aparatury do multipleksowej analizy elektroforetycznej. Szereg próbek w płytkach wielodołkowych przenosi się jednocześnie do szeregu kolumn do elektroforezy, gdzie równocześnie przeprowadza się elektroforezę, po której następuje analiza kolumn. Sposoby i aparatura według niniejszego wynalazku są, na przykład, przydatne do analizy DNA, w tym sekwencjonowania oraz do pomiaru reakcji między specyficznie wiążącymi się białkami i ich partnerami wiążącymi.

Problemy techniczne występujące w przywołanych rozwiązaniach to między innymi częste uszkodzenia badanego materiału, duże odwarstwienia badanych preparatów w badaniach DNA, brak zapewnienia stałych identycznych i kontrolowanych warunków przeprowadzanych badań.

Rozwiązaniem problemów i niedogodności, jakie niosą ze sobą wskazane rozwiązania, jest urządzenie do elektroforezy według wynalazku, które niweluje w znacznym stopniu ryzyko uszkodzenia badanego materiału, występujące zwłaszcza w przypadku realizacji różnego rodzaju badań wykorzystujących etap inkubacji w różnych roztworach oraz samej elektroforezy. Celem wynalazku jest również ograniczenie odwarstwienia badanych preparatów w badaniach DNA, takich jak test kometowy, co może wystąpić w poszczególnych etapach badaniach, a zwłaszcza w trakcie lizy, inkubacji lub samej elektroforezy. Dodatkowo rozwiązanie według wynalazku pozwala na zachowanie kontrolowanych warunków przeprowadzanych badań oraz zapewnienie wysokiej wydajności elektroforezy jak i innych procedur, których elektroforeza jest etapem. Ostatnim celem wynalazku jest zapewnienie identycznych warunków elektroforezy niezależnie od zlokalizowania preparatu w obrębie aparatu.

Wynalazek dotyczy urządzenia do elektroforezy, zawierającego otwarty od góry pojemnik, co najmniej dwie elektrody oraz układ chłodzenia. Pojemnik ma dno oraz zewnętrzne i wewnętrzne ściany, wyznaczające pola pomiarowe z gniazdami na badany preparat. W pojemniku znajdują się kanały łączące sąsiadujące ze sobą gniazda pomiarowe charakteryzujące się tym, że przy krawę dzi pojemnika wykonane jest co najmniej jedno dodatkowe pole, przyległe do co najmniej jednej ściany zewnętrznej pojemnika i przeznaczone do wprowadzania lub wyprowadzania cieczy z pojemnika, a na zewnętrznej ściance pojemnika przyporządkowanej dla tego pola znajduje się kanał o kształcie odwróconej litery U przechodzący ponad górną krawędzią zewnętrznej ściany pojemnika z wejściem przy dnie pola przeznaczonego dla wprowadzania lub wyprowadzania cieczy, a wyjście znajduje się na zewnątrz pojemnika poniżej jego dna. Otwarty od góry pojemnik wykonany jest z materiału dielektrycznego, a do jego dna przylega druga zewnętrzna warstwa odbierająca ciepło i wykonana z przewodnika cieplnego. Pojemnik zawiera elektrody i mocowany jest rozłącznie w zamykanej termoizolacyjnej zewnętrznej obudowie posiadającej co najmniej część dna z materiału przewodzącego ciepło, w obszarze którego umieszczony jest układ chłodzenia. Zewnętrzna obudowa ma ponadto pompę do zmiany ciśnienia w jej wnętrzu.

Korzystnie układ chłodzenia zawiera co najmniej jedno ogniwo Peltiera usytuowane bezpośrednio pod częścią dna zewnętrznej obudowy z materiału przewodzącego ciepło i połączone ze swojej drugiej strony z zestawem do emisji ciepła do otoczenia.

Celowym jest, gdy zestaw do emisji ciepła zawiera radiator zaopatrzony w wentylator.

Dobrze jest również, gdy pojemnik, zewnętrza obudowa lub zestaw radiatora zapatrzonego w wentylator wyposażone są w czujniki temperatury.

Przydatnym jest, gdy kanały łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe znajdują się wewnętrznych ścianach pojemnika, przy jego dnie.

Alternatywnie kanały łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe znajdują się w dnie pojemnika.

Pożądanym jest, gdy gniazda na badany preparat przystosowane są do mocowania badanego preparatu w położeniu nachylonym względem pionu lub położeniu poziomym lub położeniu pionowym.

Szczególnie korzystnie gniazda na badany preparat zaopatrzone są w występy na dnie i na ścianie wewnętrznej pojemnika do nachylonego mocowania badanego preparatu.

Właściwym jest również, gdy pola pomiarowe mają prostokątny kształt, a przy ich krótszych bokach znajdują się elektrody.

Równie korzystnie kanały łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe znajdują się w ścianach z gniazdami na badany preparat.

Celowym jest, gdy kanały łączące znajdują się pomiędzy wszystkim polami pomiarowymi.

Dobrze jest także, gdy otwarty od góry pojemnik w obszarze dna zaopatrzony jest w rozkładane podpórki.

Właściwym jest również, gdy otwarty od góry pojemnik jest złożony z dwóch połączonych rozłącznie odrębnych zbiorników na ciecz.

Podstawową zaletą wynalazku jest znaczne zmniejszone ryzyko uszkodzenia badanego materiału, uzyskane poprzez dodatkowe pole otwartego od góry pojemnika przeznaczone do wprowadzania lub wyprowadzania cieczy z pojemnika w połączeniu kanałami łączącymi sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe, ograniczając ruchy cieczy w obrębie urządzenia, co zmniejsza bezpośrednie oddziaływanie sił ścinających cieczy na preparat, powodujących jego odwarstwianie. Korzyści wynikające z wynalazku są też uzyskiwane przez kanał o kształcie odwróconej litery U przyporządkowany do pola do wprowadzania lub wyprowadzania cieczy, umożliwiający wyprowadzenie cieczy bez powodowania jej gwałtownych przepływów. Wszystko to przekłada się na występy brak konieczności wyjmowania badanych preparatów z otwartego od góry pojemnika i przekładania ich pomiędzy poszczególnymi etapami, jak też wyeliminowanie występującego w takich badaniach gwałtownego zlewania i wymiany roztworu z lizującego, przez płukanie wodę destylowaną, i inkubację w roztworze rozwijającym po roztwór elektroforetyczny. Wszystkie etapy badania realizowane są dla preparatów znajdujących się w otwartym od góry pojemniku, a wymiana cieczy na właściwych etapach badania zachodzi przy małych prędkościach przepływu, od dodatkowego pola przeznaczonego do wprowadzania lub wyprowadzania cieczy z którego ciecz przepływa do sąsiadujących ze sobą pól pomiarowych. Unika się tym samym przepływu turbulentnego i ogranicza się oddziaływanie sił ścinających stosowanych roztworów na badane preparaty, a tym samym redukuje się liczbę utraconych przez odwarstwienie preparatów. Również opróżnianie otwartego od góry pojemnika następuje z wyeliminowaniem turbulentnego przepływu. Następuje ono również z wykorzystaniem dodatkowego pola otwartego od góry pojemnika, przy czym na skutek działania pompy w zewnętrznym pojemniku zmienia się w nim ciśnienie, tak że ciecz wypływa z otwartego od góry pojemnika przez kanał o kształcie odwróconej litery U i spływa do zewnętrznego pojemnika. Jeszcze sprawniejsze opróżnianie otwartego od góry pojemnika można uzyskać, gdy dno pojemnika chwilowo jest nachylone w kierunku dodatkowego pola przeznaczonego dla wprowadzania lub wyprowadzania cieczy.

Znacznie zwiększono również uniwersalność urządzenia, ponieważ proste opróżnianie otwartego od góry pojemnika i jego rozłączne mocowanie w zewnętrznej obudowie pozwala na jego dalsze wykorzystanie przykładowo w kolejnych etapach badania preparatów, co umożliwia prowadzenie inkubacji badanych preparatów w cieplarce bez konieczności ich wyjmowania z otwartego od góry pojemnika. Również zastosowanie rozkładanych podpórek, zamocowanych przy dnie otwartego od góry pojemnika zwiększa możliwości jego dalszego wykorzystania, pozwalając na ustawienie pojemnika w odpowiedniej pozycji we wspomnianej cieplarce.

Dodatkowe zalety w postaci lepszej kontroli warunków elektroforezy w połączeniu ze zwiększoną powtarzalnością uzyskiwanych wyników osiągnięto przez połączenie systemu chłodzenia urządzenia do elektroforezy z kontrolą temperatury na poszczególnych etapach procedury badania. Na system chłodzenia składają się poszczególne warstwy konstrukcyjne otwartego od góry pojemnika, zewnętrzna obudowa jak też właściwy układ chłodzenia. Co więcej, kontrola temperatury pozwala na dodatkową stabilizację badanych preparatów.

Kolejne zalety uzyskuje się w przypadku prostokątnego kształtu pól pomiarowych, przy których krótszych bokach znajdują się elektrody. Zapewnia to wysoce powtarzalne warunki pola elektrycznego na całej przestrzeni urządzenia, co podnosi jakość uzyskiwanych wyników i zmniejsza ryzyko wystąpienia artefaktów.

Z kolei możliwość pochyłego mocowania badanych preparatów w urządzeniu podnosi efektywność czasową procesu badania.

Jeszcze innym walorem ekonomicznym urządzenia do elektroforezy jest fakt, iż nie wymaga stosowania drogich, jednorazowych szkiełek zabezpieczających badany materiał przed odwarstwieniem i jest urządzeniem wielokrotnego użytku, które jest zasilane elektrycznie, a przez to nie wymaga stosowania dodatkowych komponentów, jak też chłodziw, celem realizacji kontroli temperatury. Dzięki temu również nie wymusza wykorzystania przestrzeni w lodówce lub chłodni dla przeprowadzenia etapu lizy czy też elektroforezy.

Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do elektroforezy w schematycznym przekroju poprzecznym, fig. 2 - otwarty od góry pojemnik w widoku perspektywicznym, fig. 3 - otwarty od góry pojemnik w widoku z góry, fig. 4 - otwarty od góry pojemnik w częściowym przekroju, fig. 5 - w schematycznym przekroju dodatkowego pola przeznaczonego do wprowadzania lub wyprowadzania cieczy z uwidocznionym kanałem o kształcie odwróconej litery U oraz częścią zewnętrznej obudowy z pompą od zmiany ciśnienia w jej wnętrzu w trzech etapach opróżniania otwartego od góry pojemnika, zaś fig. 6 oraz 7 przedstawiają w ujęciu schematycznym otwarty od góry pojemnik z uwidocznionymi elektrodami w różnych przykładach wykonania.

Urządzenie 1 do elektroforezy zawiera trzy główne części - otwarty od góry pojemnik 2 zamocowany rozłącznie w zamykanej termoizolacyjnej zewnętrznej obudowie 3, poniżej której znajduje się zewnętrzy układ chłodzenia 4. Urządzenie 1 do elektroforezy zawiera ponadto, nie przedstawione szczegółowo na rysunku, złącza do podłączenia energii elektrycznej, zasilającej między innymi układ chłodzenia 4 oraz elektrody 5, 6 otwartego od góry pojemnika 2.

Otwarty od góry pojemnik 2 ma w widoku z góry prostokątny kształt i posiada co najmniej dwie elektrody - dodatnią 5 i ujemną 6 wykorzystywane do przeprowadzenia elektroforezy. Pojemnik 2 ma dno 21 oraz zewnętrzne ściany 22 i wewnętrzne ściany 23, wyznaczające pola pomiarowe 7 z gniazdami 8 na badany preparat. W ścianach wewnętrznych 23 pojemnika 2, przy jego dnie 21, znajdują się kanały 24 łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe 7. Przy dłuższych krawędziach pojemnika 2 wykonane są dwa dodatkowe pola 9, w tym przykładzie wykonania będące integralną częścią pojemnika 2 i przyległe do dłuższych zewnętrznych ścian 22 pojemnika 2 wyznaczających pola pomiarowe 7.

Dodatkowe pola 9 przeznaczone są do wprowadzania lub wyprowadzania cieczy z pojemnika 2. Również te dodatkowe pola 9 połączone są kanałami 24 z polami pomiarowymi, a więc dla dodatkowych pól 9 kanały 24 przechodzą przez dłuższe zewnętrzne ściany 22 pojemnika 2 wyznaczające pola pomiarowe 7. Zewnętrzne krawędzie pojemnika 2 są więc utworzone przez krótsze zewnętrzne ściany 22 wyznaczające pola pomiarowe 7 oraz dłuższe zewnętrzne ściany 91 dodatkowego pola 9. Dla każdego dodatkowego pola 9, na jego zewnętrznej ścianie 91 znajduje się kanał 92 o kształcie odwróconej litery U przechodzący ponad górną krawędzią zewnętrznej ściany 91 pojemnika 2, którego wejście 93 znajduje się przy dnie dodatkowego pola 9 przeznaczonego dla wprowadzania lub wyprowadzania cieczy, a wyjście 94 znajduje się na zewnątrz pojemnika 2 poniżej jego dna 21. Wyjście 94 jest więc skierowane do wnętrza zewnętrznej obudowy 3. Ponadto dla ułatwienia opróżniania pojemnika 2 z cieczy urządzenie 1 może być zaopatrzone w środki do czasowego nachylenia pojemnika 2 w kierunku wybranego dodatkowego pola 9. Może to być przykładowo zrealizowane w postaci regulowanych nóżek zewnętrznej obudowy 3, tak że odpowiednie ustawienie tych nóżek pozwoli nachylić zewnętrzną obudowę 3 razem z pojemnikiem 2 pod kątem, na przykład 3°, w kierunku dodatkowego pola 9.

Gniazda 8 na badany preparat utworzone są w polu pomiarowym 7, na przykład przez co najmniej występ na dnie 21 i/lub wewnętrznych ścianach 23 pojemnika 2. Występy pozwalają stabilnie ułożyć badany preparat w dowolnej pozycji - zarówno w położeniu nachylonym względem pionu lub w położeniu pionowym. Położenie poziome badanego preparatu realizowane jest natomiast przez jego ułożenie na dnie 21. Ponadto występy gniazd 8 pozwalają bardzo prosto wyjąć badany preparat niezależnie od pozycji, w której był ułożony. Naciśnięcie badanego preparatu opartego na występach gniazda 8 powoduje podniesienie jego przeciwległej części, co pozwala na jego łatwe uchwycenie i wyjęcie.

Otwarty od góry pojemnik 2 może być także zaopatrzony w rozkładane podpórki, które nie zostały szczegółowo przedstawione na rysunku. Pozwalają one na ustalenie pozycji pojemnika 2 w przypadku, gdy nie jest on użytkowany w urządzeniu 1 do elektroforezy.

Możliwe są alternatywne postacie wykonania otwartego od góry pojemnika 2. W szczególnie korzystnej postaci otwarty od góry pojemnik 2 jest złożony z dwóch rozłącznie połączonych ze sobą niezależnych części. W każdej z części posiada pola pomiarowe 7 oraz przyporządkowane jej dodatkowe pole 9 przeznaczone dla wprowadzania lub wyprowadzania cieczy z kanałem 92 o kształcie odwróconej litery U. Każda z części pojemnika 2 stanowi odrębny zbiornik na ciecz, która przechodzi tylko przez pola pomiarowe 7 pojedynczej części pojemnika 2. Szczególnie prosty jest przykład wykonania, w którym każda z części otwartego od góry pojemnika 2 ma w widoku z góry prostokątny kształt, a ich połączenie we właściwy pojemnik wykonywane jest na ich wybranych ścianach zewnętrznych 22. Jest to pożądane przy prowadzeniu badań wymagających podzielenia badanych preparatów. Przykładowo w procedurze testu kometowego, w drugim dniu tej procedury, badane preparaty umieszczone w pierwszej części otwartego od góry pojemnika 2 pozostają w roztworze do lizy. Natomiast, badane preparaty umieszczone w drugiej części otwartego od góry pojemnika 2 poddawane są naprawie enzymatycznej. Podział pojemnika na dwie części umożliwia wyjęcie z urządzenia 1 do elektroforezy tylko części pojemnika 2 z badanymi preparatami przeznaczonymi do naprawy enzymatycznej i pozostawienie w nim części z badanymi preparatami pozostawionymi w roztworze do lizy. Zasadniczo pozostawiona w urządzeniu 1 do elektroforezy część otwartego od góry pojemnika 2 z badanymi preparatami stanowi grupę kontrolną, gdyż naprawa enzymatyczna wymaga użycia specyficznego buforu do enzymów, w którym również odbywa się inkubacja, natomiast grupa kontrolna badanych preparatów nie jest poddawana temu procesowi.

Możliwa jest także postać otwartego od góry pojemnika, w której kanały łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe znajdują się w dnie pojemnika. Wówczas w dnie pojemnika znajdują się rowki, ponad którymi znajdują się wewnętrzne ściany tego pojemnika. Tym samym ciecz w otwartym od góry pojemniku przepływa pomiędzy poszczególnymi polami pomiarowymi i dodatkowym polem przez rowki w dnie. Dodatkowo w takim przypadku gniazda na badan y preparat mogą nie posiadać występów, gdyż rowek w dnie pojemnika pozwoli na stabilne ułożenie badanego preparatu i jego późniejsze proste wyciągnięcie.

W urządzeniu 1 mogą być stosowane różne rodzaje elektrod, jednak korzystne są przykłady wykonania, w których stosuje się ciągłe elektrody 5, 6, w postaci połączonych ze sobą blaszek pokrywających bądź mocowanych na wybranych ścianach otwartego od góry pojemnika 2. Celem uzyskania lepszych rezultatów można zamocować elektrody 5, 6 odpowiednio przystosowane do konfiguracji otwartego od góry pojemnika 2. Elektrody 5, 6 są mocowane bezpośrednio wewnątrz pojemnika 2. Możliwe są różne wykonania mocowania i przyporządkowania elektrod 5, 6 w celu uzyskania jak najbardziej jednorodnego pola elektrycznego. Możliwe są przykłady wykonania (fig. 6), w których przy przeciwległych krawędziach pola pomiarowego 7 będą zamocowane elektrody ciągłe - po jednej stronie elektrody dodatnie 5, a po drugiej stronie elektrody ujemne 6. Można również (fig. 7) zastosować położoną centralnie, zasadniczo pomiędzy dwoma polami pomiarowymi 7 elektrodę dodatnią, a przy drugich ściankach tych pól pomiarowych 7 można zamocować elektrodę ujemną 6.

Otwarty od góry pojemnik 2 zasadniczo wykonany jest w całości z materiału dielektrycznego, a do jego dna 21 przylega druga zewnętrzna warstwa odbierająca ciepło i wykonana z przewodnika cieplnego. W przykładzie wykonania pojemnik 2 wykonany jest z tworzywa sztucznego, zaś druga warstwa dna 21 wykonana jest z metalu. Możliwe są zastosowania innych, znanych w stanie techniki materiałów, przykładowo pojemnik 2 może być wykonany z azotku krzemu będącego elektroizolatorem i przewodnikiem cieplnym. Z kolei warstwa wykonana z przewodnika cieplnego może być wykonana z materiałów niemetalicznych i może być nawet integralną warstwą dna 21.

Tak wykonany otwarty od góry pojemnik 2 zamocowany jest rozłącznie w zamykanej termoizolacyjnej zewnętrznej obudowie 3. Zewnętrza obudowa 3 pełni funkcję termoizolacyjne, ale co najmniej część jej dna jest wykonana z materiału przewodzącego ciepło, w którego obszarze znajduje się układ chłodzenia 4. W przykładzie wykonania, metal został zastosowany jako część dna zewnętrznej obudowy 3 pozwalająca na przewodzenie ciepła. W zewnętrznej obudowie jest także zamocowana ręczna pompa 10. Jeżeli ciecz znajduje się w pojemniku 2 (fig. 5), to uruchomienie ręcznej pompy 10 wywołuje podniesienie ciśnienia nad lustrem cieczy i podniesienie jej poziomu w kanale 92, a następnie zgodnie z zasadami naczyń połączonych i lewara hydraulicznego ciecz spływa do położonej niżej zewnętrznej obudowy 3. Po wyciągnięciu pojemnika 2 z zewnętrznej obudowy 3 można wylać z niej ciecz.

Zewnętrzy układ chłodzenia 4 współpracuje z zestawem czujników temperatury umieszczonych w otwartym od góry pojemniku 2 oraz w zewnętrznej obudowie 3 i jest uruchamiany w oparciu od wskazania tych czujników. Zewnętrzny układ chłodzenia 4 zawiera dwa ogniwa Peltiera 41 usytuowane bezpośrednio pod częścią dna zewnętrznej obudowy 3 z metalu (materiału przewodzącego ciepło) i pozwalające na regulację temperatury wewnątrz zewnętrznej obudowy 3. Ogniwa Peltiera 41 przylegają z jednej strony do dna zewnętrznej obudowy 3, a z ich drugiej strony znajdują się kolejne elementy układu chłodzenia 4 w postaci radiatora zaopatrzonego w wentylator 42 emitujący ciepło do otoczenia.

Urządzenie 1 do elektroforezy pozwala między innymi na przeprowadzenie testu kometowego, który umożliwia detekcje uszkodzeń i naprawy DNA na poziomie pojedynczej komórki. Jest on szeroko wykorzystywany w badaniach aplikacyjnych w toksykologii genetycznej, monitoringu naprawy DNA po chemio- i radioterapii, ekotoksykologii, żywieniu zwierząt i człowieka, kontrolowaniu genotoksyczności, epidemiologii, ocenie materiału deponowanego w bankach nasienia i bankach krwi. Kontrola temperatury z wykorzystaniem czujników i zewnętrznego układu chłodzenia 4 pozwalana na uzyskanie stabilnych warunków przeprowadzanego badania. Badane preparaty są wprowadzane do urządzenia 1 do elektroforezy ręcznie i umieszczane są w gniazdach 8 pól pomiarowych 7 otwartego od góry pojemnika 2. Pojemnik 2 umieszczony jest w zewnętrznej obudowie 3. Wprowadzenie roztworów wymaganych do przeprowadzenia testu kometowego, ich wymiana występuje bez gwałtownych ruchów cieczy. Ciecz jest wprowadzana do pojemnika 2 z wykorzystaniem dodatkowych pól 9, z których rozchodzi się do wszystkich pól pomiarowych 7 na zasadzie naczyń połączonych. Roztwory - ciecze, z pojemnika 2 usuwane są do zewnętrznej obudowy 3 z wykorzystaniem kanału 92 i ręcznej pompy 10, jak opisano powyżej.

Claims (13)

1. Urządzenie do elektroforezy, zawierające otwarty od góry pojemnik (2), co najmniej dwie elektrody (5, 6) oraz układ chłodzenia (4), przy czym pojemnik (2) ma dno oraz zewnętrzne (22) i wewnętrzne ściany (23), wyznaczające pola pomiarowe z gniazdami na badany preparat, a w pojemniku (2) znajdują się kanały (24) łączące sąsiadujące ze sobą gniazda pomiarowe (8), znamienne tym, że przy krawędzi pojemnika (2) wykonane jest co najmniej jedno dodatkowe pole (9), przyległe do co najmniej jednej zewnętrznej ściany (22) pojemnika (2) i przeznaczone do wprowadzania lub wyprowadzania cieczy z pojemnika (2), a na zewnętrznej ścianie (22) pojemnika (2) przyporządkowanej dla tego pola (9) znajduje się kanał (92) o kształcie odwróconej litery U przechodzący ponad górną krawędzią zewnętrznej ściany (22) pojemnika (2) z wejściem (93) przy dnie dodatkowego pola (9) przeznaczonego dla wprowadzania lub wyprowadzania cieczy, a wyjście (94) znajduje się na zewnątrz pojemnika (2) poniżej jego dna (21), przy czym otwarty od góry pojemnik (2) wykonany jest z materiału dielektrycznego, a do jego dna przylega druga zewnętrzna warstwa odbierająca ciepło i wykonana z przewodnika cieplnego, przy czym pojemnik (2) zawiera elektrody (5, 6) i mocowany jest rozłącznie w zamykanej termoizolacyjnej zewnętrznej obudowie (3) posiadającej co najmniej część dna (21) z materiału przewodzącego ciepło, w obszarze którego umieszczony jest układ chłodzenia (4), a zewnętrzna obudowa (3) ma ponadto pompę (10) do zmiany ciśnienia w jej wnętrzu.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ chłodzenia (4) zawiera co najmniej jedno ogniwo Peltiera (41) usytuowane bezpośrednio pod częścią dna zewnętrznej obudowy (3) z materiału przewodzącego ciepło i połączone ze swojej drugiej strony z zestawem do emisji ciepła do otoczenia.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zestaw do emisji ciepła zawiera radiator zaopatrzony w wentylator (42).

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że pojemnik (2), zewnętrza obudowa (3) lub zestaw radiatora zapatrzonego w wentylator (42) wyposażone są w czujniki temperatury.

5. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienne tym, że kanały (24) łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe (7) znajdują się wewnętrznych ścianach (23) pojemnika (2), przy jego dnie (21).

6. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienne tym, że kanały (24) łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe (7) znajdują się w dnie (21) pojemnika (2).

7. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 5, znamienne tym, że gniazda (8) na badany preparat przystosowane są do mocowania badanego preparatu w położeniu nachylonym względem pionu lub położeniu poziomym lub położeniu pionowym.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że gniazda (8) na badany preparat zaopatrzone są w występy na dnie i na ścianie wewnętrznej pojemnika (2) do nachylonego mocowania badanego preparatu.

9. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 6, znamienne tym, że pola pomiarowe (7) mają prostokątny kształt, a przy ich krótszych bokach znajdują się elektrody (5, 6).

10. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 5 albo od 7 do 9, znamienne tym, że kanały (24) łączące sąsiadujące ze sobą pola pomiarowe (7) znajdują się w ścianach z gniazdami na badany preparat.

11. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 10, znamienne tym, że kanały łączące (24) znajdują się pomiędzy wszystkim polami pomiarowymi (7).

PL 243613 Β1

12. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 11, znamienne tym, że otwarty od góry pojemnik (2) w obszarze dna (21) zaopatrzony jest w rozkładane podpórki.

13. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 12, znamienne tym, że otwarty od góry pojemnik (2) jest złożony z dwóch połączonych rozłącznie odrębnych zbiorników na ciecz.