WO1999007471A1 - System zum zurverfügungstellen biologischer materialien - Google Patents

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WO1999007471A1
WO1999007471A1 PCT/EP1998/004906 EP9804906W WO9907471A1 WO 1999007471 A1 WO1999007471 A1 WO 1999007471A1 EP 9804906 W EP9804906 W EP 9804906W WO 9907471 A1 WO9907471 A1 WO 9907471A1
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matrix
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digestion
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Gerhard Bienhaus
Michael Fritz
Jürgen Schwab
Thomas Walter
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Definitions

  • the present invention relates to a system which enables the user to process biological samples by bringing the sample into contact with a matrix to which the desired biological materials bind and the biological materials are subsequently eluted from the matrix.
  • This type of extraction of biological materials is used in particular in the field of cell or nucleic acid analysis, where relatively small amounts of biological materials are required.
  • EP-A-0 738 733 describes a vessel into which a liquid sample can be placed and which has a porous matrix on its underside to which nucleic acids are bound by pulling the sample through the matrix.
  • DE-4143394 describes a device which has a multiplicity of vessels arranged side by side, which have a layer of selectively adsorbing material in their base region and in which there is an outlet opening on the underside of the vessels. The arrangement of vessels described is placed on a unit of sample receptacles so that liquids from the first-mentioned vessels pass into the collecting vessels after they have passed through the layer of adsorbent material.
  • the so-called QUIamp kit is also known from the Quiagen company, the mode of operation of which is shown in FIG.
  • a sample liquid together with a lysis buffer is placed in a closable container and the mixture is digested.
  • the lysis mixture is placed in a vessel with a specifically bindable matrix and drawn through the matrix by centrifugation, the emerging liquid in is caught in a vessel. The matrix is then washed and finally the adsorbed biological material is eluted.
  • the prior art has the disadvantage that the user, who is usually confronted with a large number of different samples, receives little support in automating his or her process sequences.
  • individual vessels are used to process the sample, so that when several samples are processed in parallel, individual vessels are always present which can be easily confused with one another.
  • the labeling of each vessel is associated with some effort for the processor, so that it is often omitted.
  • confusing samples is associated with fatal consequences.
  • An object of the present invention was therefore to propose a system for making available biological materials, with which a coordinated, simple, confusion-proof and contamination-proof processing of a plurality of sample materials is possible. Furthermore, it was an object of the present invention to provide a system and a method with which a mix-up of samples can be sufficiently excluded. In a further aspect, the present invention addresses the problem of providing a closure concept which takes account of the specific requirements when biological materials are made available.
  • a method for obtaining a purified biological material with the following steps: a) introducing biological materials into separate digestion vessels of a digestion unit which contains two or more digestion vessels in a predetermined geometric arrangement,
  • the above-mentioned method for obtaining purified biological materials has the advantage over the prior art that both the digestion unit, the matrix unit and the collecting unit with their predetermined geometric arrangements enable the processing operations to be systematized.
  • the predetermined geometric arrangement of the digestion vessels which preferably corresponds to the geometric arrangement of the Matrixge in the matrix unit, will it is easier for the user to put an digested biological material from a digestion vessel into the corresponding matrix vessel.
  • the arrangement of matrix vessels and collecting vessels corresponds in such a way that at least the outlet openings of the matrix vessels protrude into the collecting vessels when the matrix unit is placed on the collecting unit.
  • the arrangement of digestion vessels, matrix vessels and collecting vessels to form the corresponding units also offers the advantage that no individual vessels have to be handled, but that entire units can be moved, which are much easier to handle due to their size and shape.
  • codes can furthermore advantageously be used on the individual units, which enable an unambiguous assignment of a sample placed in a digestion vessel to an eluate ultimately collected.
  • FIG. 2 shows a sample (1) which is placed in a digestion vessel (11) of the digestion unit (10) using a pipette (2) or the like.
  • a digestion liquid is also added to the same digestion vessel (1 1).
  • the further digestion vessels of the digestion unit (10) can be filled with other sample liquids and with the same or different digestion liquids.
  • the digestion unit (10) has a number of closures (12) corresponding to the number of digestion vessels, with which the digestion vessels are closed.
  • only the digestion vessel into which liquid is added is opened during the pipetting steps, so that contamination of the other digestion vessels, for example by dropping drops, can be ruled out.
  • the structure of the digestion unit will be explained in more detail later with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • Sample materials that can be processed with the present invention are, for example, liquids such as blood, saliva and the like. However, samples in the solid state, such as e.g. B. pieces of tissue or the like can be used.
  • Digestion liquids which are also referred to as lysis liquids, are known in the prior art, as a rule these are alkaline solutions of alkyl sulphates or other compounds damaging the cell wall.
  • lysis liquids cell walls of cells contained in the sample are destroyed, so that the cell contents, in particular nucleic acids, are released.
  • the mixture of sample and digestion liquid is generally incubated at an elevated temperature, for example 70 ° C., for a period of a few minutes.
  • the mixture obtained is referred to below as the digestion mixture.
  • FIG. 2 also shows a combination of a matrix unit (20) with a waste unit (30).
  • the digestion mixture is pipetted from a digestion vessel into a matrix vessel (21) of the matrix unit (20).
  • the pipetting from the digestion unit into the matrix unit is preferably carried out in such a way that the pipetting takes place between corresponding vessels, ie a pipetting is carried out from vessel 1 of the digestion unit into vessel 1 of the matrix unit.
  • digestion and matrix units are preferably provided with numbers, letters or the like, which enable corresponding vessels to be assigned.
  • the above-mentioned pipetting step is also preferably carried out in such a way that only the lid (22) which is assigned to the vessel into which pipetting is carried out is opened.
  • each of the matrix vessels is preferably provided with its own cavity. Furthermore, it is advantageous to line the cavities with an absorbent material, for example a fleece, which absorbs waste liquids, so that no liquid movement occurs during transport, which leads to contamination of the matrix.
  • an absorbent material for example a fleece
  • the digestion mixture added can be obtained from the matrix vessels, for example, by applying a negative pressure to the cavities of the waste unit or by applying an excess pressure to the addition openings of the matrix vessels.
  • the system shown in FIG. 2 is designed in such a way that the digestion mixture can be removed from the matrix vessels in a simple manner by centrifugation.
  • the arrangement of matrix unit and waste unit filled with digestion liquids is placed in a centrifuge and the fluids are moved through the matrices by the centrifugal force.
  • the size of the arrangement is preferably such that it can be used in centrifuges suitable for microtiter plates.
  • matrices can be used for the various materials to be adsorbed.
  • glass fiber nonwovens can be used for nucleic acids.
  • matrix vessels and the matrices used therein reference is made to EP-A-0 738 733.
  • the binding of the biological materials to be isolated to the matrix is primarily adsorbent, ie it is based on a physical binding. According to the invention, however, such binding processes are also to be included in which there is an ionic or covalent bond between the biological materials to be isolated and the matrix material.
  • the matrices can be washed by adding washing liquid (for example distilled water) and centrifuging again. Such washing processes can be repeated several times as required.
  • washing liquid for example distilled water
  • the system comprising the matrix unit and waste unit does not have to be removed from the centrifuge; rather, washing liquid can be added directly to the matrix vessels while the centrifuge is stationary.
  • the matrix unit (20) is removed from the waste unit (30) and placed on a collecting unit (40).
  • the collecting unit (40) has a number of collecting vessels (41) corresponding to the number of matrix vessels.
  • the matrix unit and collecting unit are designed in such a way that the matrix vessels protrude at least with their outlet opening into the collecting vessels when the matrix unit is placed on the collecting unit.
  • elution fluids are placed in the matrix vessels and pressed through the matrices into the collecting vessels, which is preferably done by centrifuging the arrangement of matrix unit and collecting unit.
  • Elution fluids suitable for the elution are adapted in accordance with the materials to be eluted and the matrix material. Elution fluids are well known in the prior art, for example reference is made to EP-A-738 733.
  • the matrix unit (20) is removed from the collecting unit (40) after the elution and the closure unit (50) is placed on the collecting unit (40).
  • the closure unit (50) has a number of connecting tubes which corresponds to the number of collecting containers and which connect to the collecting container in a liquid-tight manner when the closure unit is put on.
  • the connection tubes are closed at the top by a cover. This way it is possible to use the open To completely seal the container provided with the container in one handling step.
  • a particular advantage of this type of closure is that the individual receptacles can be opened individually, so that contamination can be completely avoided with careful operation.
  • FIG. 2 also shows a coordination unit (60) with a bar code reader (BR) and a computing and storage unit (CPU).
  • a method for obtaining purified biological materials can advantageously be carried out by first storing the data of a sample. This can be done, for example, by reading a bar code on the sample or by manually entering data into the storage and computing unit.
  • a code is attached to the digestion unit by which the entire unit is identified.
  • sample is put into a digestion vessel of the digestion unit, the place of the sample within the digestion unit and the coding of the digestion unit are entered into the computing and storage unit. The latter can be done, for example, by reading the coding using the bar code reader (BR).
  • the coordination unit When transferring digestion liquid from the digestion unit (10) into the matrix unit (20), the coordination unit registers from which digestion unit to which matrix unit the transfer takes place. For this purpose, the coding of the matrix unit is assigned to the coding of the digestion unit within the coding unit. Furthermore, the transfer of fluid is carried out in a coordinated manner, i. H. Liquid is transferred from a vessel of the digestion unit (10) into the corresponding vessel of the matrix unit.
  • the corresponding vessels in the digestion and matrix unit can be recognized by the user on the basis of the position of the vessel within the unit.
  • the units are also provided with numbers, letters, colors or the like, which indicate corresponding vessels for the user.
  • a code which is assigned to the code of the matrix unit can also be located on the collecting unit (40).
  • a code on the closure unit is used to keep track of the whereabouts of the samples.
  • a geometric arrangement is understood to mean an arrangement in which a plurality of vessels of a unit are arranged at a regular distance from one another.
  • linear arrangements or arrangements of the vessels in a rectangular shape are to be understood here. Such arrangements enable the user to process them systematically and thus ensure quick and safe operability.
  • the method of the present invention can furthermore advantageously be carried out with hinged lids on the digestion unit, matrix unit and / or closure unit, which can assume the following three positions:
  • a method according to the invention can be carried out, in which the lids are in the folded position before adding liquid, then the respective lid, in whose associated vessel an addition is to take place, is opened and the lid is completely closed after the addition. With this procedure, the user can tell from the difference between the closed and fully closed lids which containers have already been added and which are still waiting to be processed.
  • the present invention further relates to a system for providing biological materials
  • a collecting unit for collecting the biological material with two or more collecting containers, each of which has an opening accessible from above,
  • a matrix unit with a holder in which matrix containers are arranged, which have an addition opening for adding a fluid and an outlet opening for dispensing fluid, and the matrix containers are arranged such that they protrude at least with their outlet openings into the collecting containers when the matrix unit is placed on the collecting unit,
  • a closure unit which is placed on the collecting unit and which has a number of connecting tubes corresponding to the number of collecting containers, which have a connecting opening and a removal opening closed with a lid, and the connecting tubes are connected with their connecting openings in a liquid-tight manner to the collecting container when the Closure unit is placed on the collecting unit.
  • the system mentioned makes the operations to be carried out easier when the biological materials are made available to the user by using the collecting unit, matrix unit and closure unit.
  • the system differs from the prior art in that a separate closure unit is used, which is placed on the collection unit to close the collection vessels.
  • the prior art see eg FIG. 1
  • the above-mentioned system makes this easier Users the work steps through arrangements that have several similar processing vessels in a predetermined geometric arrangement.
  • a particular advantage of the system according to the invention is that the collecting unit with its opened collecting vessels can be closed in one handling step. It is clear from FIG. 6 that the collecting unit according to the invention has no cover and can therefore be positioned under the matrix unit (20) without problems.
  • assembling the collecting vessels shown in FIG. 1 into a unit from a plurality of collecting vessels does not lead to the collecting unit of the present invention.
  • the use of a separate closure unit with connecting tubes which are connected to collecting vessels is not described in the prior art.
  • the digestion unit, a waste unit and / or a coordination unit can also belong to the system according to the invention.
  • FIG. 3a shows a digestion unit in a perspective view.
  • the digestion unit (10) shown has two rows of eight digestion vessels (11) each, which are closed by covers (12).
  • the entire digestion unit can be produced as a coherent molded part by injection molding. Suitable materials for the digestion unit are therefore, for.
  • the wall thickness of the digestion unit can be adapted to the required boundary conditions, such as sufficient rigidity and adequate heat conduction. Wall thicknesses between 0.5 and 1.5 mm have proven themselves in practice.
  • FIG. 3a also shows a removable rail (13) which is pushed over the ends of the covers and connects the covers of a row to one another.
  • the connected lids can be opened and closed at the same time.
  • the covers (12) can, however, be completely independent of one another. be made so that an independent processing of the digestion vessels is possible.
  • Lids (12) which occupy three positions can advantageously be used. In a first position, a lid is opened so that liquid can be added and removed from the digestion vessel. In a second position, the lid is folded down onto the digestion vessel so that the contents of the vessel are not contaminated by dripping liquid or the like. In a third position, the lid is completely closed, for which purpose the lid is either moved over a barrier or closed by a closure.
  • Figure 3a also shows a mandrel (14) which extends downward from the plate (15).
  • the mandrel is arranged on one side of the digestion unit so that it creates an asymmetry.
  • the dome (14) By interacting the dome (14) with a corresponding recess in a holding unit or the like, the digestion unit can be clearly positioned relative to a holding unit or the like.
  • FIG. 3b shows a cross section through Figure 3a along the line A-A '.
  • the decomposition vessels (11) are embedded in the plate (15), so that part of the vessel is below and another part above the plate.
  • the digestion vessels typically have a volume of several milliliters. However, the volume can be adapted to the needs.
  • the vessels are closed by the cover (12).
  • stand elements (16) adjoin the plate (15), which are preferably dimensioned such that they extend down to below the vessel bottoms. With the stand elements, the digestion unit can be set up on a flat surface.
  • FIG. 4a shows a matrix unit which has two rows of eight matrix vessels (21) each.
  • the matrix vessels (21) can preferably be removed from the matrix unit (20) so that they can be manufactured separately.
  • Each of the matrix vessels is assigned a cover (22) with which the upper opening of the matrix vessel (addition opening) can be closed.
  • the matrix unit preferably further has the dome (23), which extends downwards from the plate (24).
  • recesses 25, 25a
  • Mandrel and recesses serve to position the matrix unit relative to the collecting unit when the matrix unit is placed on this unit.
  • FIG. 4b shows a cross section through FIG. 4a along the line B-B '.
  • FIG. 4b shows an arrangement in which the matrix unit is arranged above the waste unit (30).
  • the waste unit (30) which is shown in more detail in FIG. 5, has a separate chamber for each matrix vessel, into which the matrix vessel projects. Liquid that emerges from the matrix vessel through the lower opening (outlet opening) thus reaches the corresponding chamber of the waste unit directly.
  • the relative positioning of the matrix unit and waste unit is done using positioning elements. This positioning can advantageously be carried out by the matrix unit comprising the waste unit with its stand elements, as is the case, for. B. is the case with a box lid.
  • the matrix vessels are suspended in recesses. These recesses are located in holders (26) drawn up from the plate (24).
  • the matrix vessels (21) have a widening in the region of their addition opening, which lies on the edge of the holder (26).
  • Matrix vessels which are suitable for use in the present invention have, in the region of their outlet opening, a specifically bindable material for the biological materials to be isolated.
  • the materials are preferably porous, so that liquid which emerges from the matrix vessel (21) can flow through them. Suitable materials are described in EP-A-0 738 733. In the European patent application mentioned, suitable constructions of matrix vessels are also mentioned.
  • FIG. 5 shows a perspective view of a waste unit.
  • the waste unit (30) has two rows of eight cavities (31) each for receiving waste fluids.
  • the cavities (31) are separated from one another by partitions (32), so that the waste fluids cannot mix.
  • the waste unit also has the tubes (33) which serve to receive the dome (23) of the matrix unit (20). Since the waste fluids are discarded, the mutual orientation of the matrix unit and the waste unit is irrelevant, so that two tubes (33) are provided in order to make handling easier for the user.
  • the waste unit can furthermore have tabs (34) which engage in the recess (25, 25a) of the matrix unit when it is arranged on the waste unit.
  • a collecting unit is shown in perspective in FIG.
  • the collecting unit (40) has two rows of eight collecting vessels (41) each.
  • the collecting unit is preferably made in one piece, ie the collecting vessels (41) and the holder (42) form a one-piece unit.
  • the collecting unit has a recess (43) into which the dome (23) of the matrix unit engages when the matrix unit is arranged on the collecting unit.
  • the interaction of the dome (23) and recess (43) enables the matrix vessels to be uniquely assigned to collecting vessels.
  • the collecting unit also has stand elements (44) for placing on a surface and the tabs (45) which engage in the recesses (25, 25a) of the matrix unit. The interaction of the matrix unit and the collecting unit is shown in more detail in FIG.
  • Figure 7 shows a cross section through an arrangement of matrix unit and collecting unit.
  • the matrix unit (20) with the matrix vessels (21) hanging therein is arranged on the collecting unit in such a way that the matrix vessels (21) protrude into the collecting vessels (41).
  • the elution fluid therefore passes directly into the collecting vessels (41).
  • the closure unit has a holder (51) in which eight tubes are arranged in two rows.
  • the tubes have both a part that protrudes above the holder and a part that extends downwards from the holder.
  • the upper parts of the tubes (52) are closed by covers (53).
  • the closure unit also has a dome (54) which ensures a clear orientation of the closure unit relative to the collecting unit.
  • FIG. 8b shows an arrangement of the closure unit (50) and the collecting unit (40).
  • the downwardly extending parts of the connecting tubes fit into the collecting vessels.
  • the lower ends of the connecting tubes are preferably beveled, so that fitting into the openings of the collecting vessels is facilitated.
  • the connecting tubes are fitted in the collecting vessels in a liquid-tight manner. This can be achieved either by a form fit or a press fit between the collecting vessel and the connecting tube.
  • the connecting tube encompasses the outer contour of the collecting vessel.
  • FIG. 8 shows connecting tubes with a round cross section.
  • different cross sections such as ovals, rectangles and the like, are also possible.
  • Receptacles and connecting tubes are always in cross-section customized. so that a liquid-tight connection is achieved when the connection unit is placed on the collecting unit.
  • FIG. 9 shows a type of closure which can advantageously be used for the digestion unit, matrix unit and closure unit.
  • the lid shown is particularly suitable for the conditions that occur when biological materials are made available.
  • the closure arrangement has a lid (71) which is attached to a vessel or a holder via a hinge (72) (preferably film hinge).
  • a hinge (72) preferably film hinge
  • the protrusion preferably has the shape of a truncated cone or a spherical segment.
  • a hook plate (75) is fastened to the cover plate (73) via one or more hinges (78) (preferably film hinges).
  • the hook plate (75) has a handling tab (77). Due to the described hinges (72 and 78), the closure arrangement has two parts that can be moved relative to a vessel or a holder.
  • the closure arrangement also has a flexible part (79) which is attached to the cover plate (73) and a holder area (80).
  • the lid When the lid is pivoted from the open position shown in FIG. 9a into a closed position, the lid passes through a position in which the flexible part is stretched and at least partially relaxes again when pivoting further. Due to the expansion of the flexible part, which is at its maximum at a dead center, the cover either pivots into an open position or into a position in which it rests with the bulge (74) on the edge (81).
  • the opening is not yet liquid-tight, but the risk of contamination is greatly reduced. From the position in which the cover rests on the opening, a new opening can take place without great effort or the closure arrangement can be closed completely.
  • the hook (76) can be swiveled through the hook plate (75) be hooked into the eyelet (82).
  • a projection can also be provided on the vessel, under which the hook is hooked.
  • the volume of the cavities of the waste unit is preferably dimensioned such that in addition to the digestion mixture, the washing liquids can also be taken up without the liquid level touching the outlet opening of the matrix vessels.
  • the hooked closure is opened by tilting the hook plate (75) against the cover plate (73).
  • the design of the lid with two plates which can be pivoted relative to one another provides a closure arrangement which can be closed and opened in a simple manner and with little effort and which ensures the tightness of a vessel even with increased internal pressure.

Abstract

System und Verfahren zur Gewinnung gereinigter biologischer Materialien mit einer Auffangeinheit, die von oben zugängliche Auffangbehälter besitzt, mit einer Matrixeinheit, bei der in einem Halter Matrixbehälter angeordnet sind, sowie einer Verschlußeinheit, die auf die Auffangeinheit zum Verschluß der Auffangbehälter aufgesetzt werden kann. Weiterhin beinhaltet die Erfindung ein System mit den genannten Komponenten sowie zusätzlich eine Aufschlußeinheit und eine Abfalleinheit. Außerdem wird eine neuartige Verschlußanordnung offenbart, die zum Verschluß von Gefäßen geeignet ist, in denen ein Überdruck besteht.

Description

System zum Zurverfügungstellen biologischer Materialien
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, das es dem Benutzer ermöglicht, biologische Proben aufzuarbeiten, indem die Probe mit einer Matrix in Kontakt gebracht wird, an die sich die gewünschten biologischen Materialien binden und die biologischen Materialien nachfolgend aus der Matrix eluiert werden. Diese Art der Gewinnung biologischer Materialien wird insbesondere im Bereich der Analytik von Zellen oder Nukleinsäuren eingesetzt, wo relativ geringe Mengen biologischer Materialien benötigt werden.
Im Stand der Technik sind bereits Vorrichtungen bekannt, die mit Matrices zur Bindung und zur Reinigung von Nukleinsäuren arbeiten. In der EP-A-0 738 733 wird beispielsweise ein Gefäß beschrieben, in das eine flüssige Probe gegeben werden kann und das an seiner Unterseite eine poröse Matrix besitzt, an die Nukleinsäuren gebunden werden, indem die Probe durch die Matrix hindurchgezogen wird. Weiterhin ist in der DE-4143394 eine Vorrichtung beschrieben, die eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Gefäßen besitzt, die in ihrem Bodenbereich eine Schicht aus selektiv adsorbierenden Material aufweisen und bei denen sich an der Unterseite der Gefäße eine Auslaßöffnung befindet. Die beschriebene Anordnung von Gefäßen wird auf eine Einheit aus Probenaufnahmegefäßen aufgesetzt, so daß Flüssigkeiten aus den erstgenannten Gefäßen nach dem Durchtritt durch die Schicht aus adsorbierendem Material in die Auffanggefäße gelangt. Weiterhin ist von der Firma Quiagen der sogenannte QUIamp-Kit bekannt, dessen Funktionsweise in der Figur 1 dargestellt ist. Zunächst wird eine Probenflüssigkeit zusammen mit einem Lysepuffer in ein verschließbares Gefäß gegeben und ein Aufschluß der Mischung durchgeführt. Im nachfolgenden Schritt wird das Lysegemisch in ein Gefäß mit einer spezifisch-bindefähigen Matrix gegeben und durch Zentrifugation durch die Matrix hindurchgezogen, wobei die austretende Flüssigkeit in einem Gefäß aufgefangen wird. Die Matrix wird nachfolgend gewaschen und schließlich das adsorbierte biologische Material eluiert.
Der Stand der Technik besitzt den Nachteil, daß der Benutzer, der in der Regel mit einer großen Zahl von verschiedenen Proben konfrontiert ist, wenig bei der Automatisierung seiner Verfahrensabläufe unterstützt wird. Bei Verwendung des in Figur 1 dargestellten Systems des Standes der Technik werden jeweils einzelne Gefäße zur Bearbeitung der Probe verwendet, so daß bei paralleler Bearbeitung mehrerer Proben stets einzelne Gefäße vorliegen, die leicht miteinander verwechselt werden können. Die Kennzeichnung eines jeden Gefäßes hingegen ist für den Bearbeiter mit einigem Aufwand verbunden, so daß sie häufig unterbleibt. Insbesondere bei der Bearbeitung von Nukleinsäuren, bei der es häufig um die Erkennung von Krankheiten oder um kriminalistische Sachverhalte geht, ist eine Verwechselung von Proben mit fatalen Konsequenzen verbunden.
Im Stand der Technik ist weiterhin kein Konzept bekannt, das den Benutzer bei einer großen Anzahl von Proben geeignet unterstützt, so daß entweder eine manuelle Bearbeitung beschleunigt erfolgen kann oder eine Automatisierbarkeit der Bearbeitung gegeben wäre.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein System zum Zurverfügungstellen biologischer Materialien vorzuschlagen, mit dem eine koordinierte, einfache, verwechselungssichere und kontaminationssichere Bearbeitung einer Mehrzahl von Probenmaterialien möglich ist. Weiterhin war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Verwechselung von Proben hinreichend ausgeschlossen werden kann. In einem weiteren Aspekt widmet sich die vorliegende Erfindung dem Problem, ein Verschlußkonzept zur Verfügung zu stellen, das den spezifischen Anforderungen bei einer Zurverfügungstellung von biologischen Materialien Rechnung trägt.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zur Gewinnung eines gereinigten biologischen Materials mit den folgenden Schritten: a) Einbringen von biologischen Materialien in voneinander getrennte Aufschlußgefäße einer Aufschlußeinheit, die zwei oder mehr Aufschlußgefäße in einer vorgegebenen geometrischen Anordnung beinhaltet,
b) Zugabe von Aufschlußflüssigkeiten zu den biologischen Materialien in die Aufschlußgefäße,
c) Transfer der in den Aufschlußgefäßen befindlichen Flüssigkeiten in eine Matrixeinheit mit einer der Zahl der Aufschlußgefäße entsprechenden Zahl von Matrixge- faßen mit Auslaßöffnungen, die in einer vorgegebenen geometrischen Anordnung angeordnet sind, wobei sich in jedem der Matrixgefäße eine Matrix befindet, an die das zu reinigende biologische Material bindet,
d) Entziehen der in den Matrixgefäßen befindlichen Flüssigkeiten durch die Auslaßöffnungen, wobei die Matrices von den Flüssigkeiten durchströmt werden,
e) Aufsetzen der Matrixeinheit auf eine Auffangeinheit mit Auffanggefäßen, die so angeordnet sind, daß zumindest die Auslaßöffnungen der Matrixgefäße in die Auffanggefäße hineinragen,
f) Füllen der Matrixgefäße mit Elutionsfluid,
g) Entziehen der Elutionsfluide aus den Matrixgefäßen durch deren Auslaßöffnungen, wobei die Matrices von den Elutionsfluiden durchströmt werden und die mit biologischem Material angereicherten Elutionsfluide in den Auffanggefäßen aufgefangen werden.
Das vorstehend genannte Verfahren zur Gewinnung gereinigter biologischer Materialien besitzt gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß sowohl durch die Aufschlußeinheit, die Matrixeinheit und die Auffangeinheit mit ihren vorgegebenen geometrischen Anordnungen eine Systematisierung der Abarbeitungsvorgänge ermöglicht wird. Durch die vorgegebene geometrische Anordnung der Aufschlußgefäße, die vorzugsweise der geometrischen Anordnung der Matrixge aße in der Matrixeinheit entspricht, wird es dem Benutzer erleichtert, ein aufgeschlossenes biologisches Material aus einem Aufschlußgefäß in das hierzu korrespondierende Matrixgefäß zu geben. Weiterhin korrespondiert die Anordnung von Matrixgefäßen und von Auffanggefäßen derart, daß zumindest die Auslaßöffnungen der Matrixgefäße in die Auffanggefäße hineinragen, wenn die Matrixeinheit auf die Auffangeinheit aufgesetzt ist.
Die Zusammenordnung von Aufschlußgefäßen, Matrixgefäßen und Auffanggefäßen zu den entsprechenden Einheiten bietet weiterhin den Vorteil, daß keine einzelnen Gefäße gehandhabt werden müssen, sondern das ganze Einheiten bewegt werden können, die von ihrer Größe und Formgebung wesentlich einfacher handhabbar sind.
Bei dem genannten Verfahren können weiterhin vorteilhaft Codierungen auf den einzelnen Einheiten eingesetzt werden, die eine eindeutige Zuordnung einer in ein Aufschlußgefäß gegebenen Probe zu einem letztendlich aufgefangenen Eluat ermöglichen.
Das vorstehend genannte Verfahren wird anhand der Figur 2 näher erläutert.
In Figur 2 ist eine Probe (1) dargestellt, die mit einer Pipette (2) oder dergleichen in ein Aufschlußgefäß (1 1) der Aufschlußeinheit (10) gegeben wird. In das selbe Aufschlußgefäß (1 1) wird weiterhin eine Aufschlußflüssigkeit gegeben. Die weiteren Aufschlußgefäße der Aufschlußeinheit (10) können mit anderen Probeflüssigkeiten und mit der gleichen oder anderen Aufschlußflüssigkeiten gefüllt werden. Die Aufschlußeinheit (10) besitzt eine der Zahl von Aufschlußgefäßen entsprechende Zahl von Verschlüssen (12), mit denen die Aufschlußgefäße verschlossen werden. Vorzugsweise ist bei den Pipettierschritten nur jeweils das Aufschlußgefäß geöffnet, in das Flüssigkeit gegeben wird, so daß eine Kontamination der übrigen Aufschlußgefäße, beispielsweise durch herabfallende Tropfen, ausgeschlossen werden kann. Der Aufbau der Aufschlußeinheit wird später anhand der Figuren 3A und 3B näher erläutert. An dieser Stelle sei lediglich auf die Probe und die Reagenzien sowie die Verfahrensschritte näher eingegangen. Probematerialien, die mit der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden können, sind beispielsweise Flüssigkeiten wie Blut, Speichel und dergleichen, es können jedoch auch Proben im festen Zustand, wie z. B. Gewebestücke oder dergleichen, verwendet werden.
Aufschlußflüssigkeiten, die auch als Lyseflüssigkeiten bezeichnet werden, sind im Stand der Technik bekannt, in der Regel sind dies alkalische Lösungen von Alkyl- sulphaten oder anderen zellwandschädigenden Verbindungen. Bei der Lyse werden Zellwände von in der Probe enthaltenen Zellen zerstört, so daß die Zeilinhaltsstoffe, insbesondere Nukleinsäuren, freigesetzt werden. Hierzu wird das Gemisch aus Probe und Aufschlußflüssigkeit in der Regel bei erhöhter Temperatur, beispielsweise 70 °C, für eine Zeit von einigen Minuten inkubiert. Das erhaltene Gemisch wird im Folgenden als Aufschlußmischung bezeichnet.
In der Figur 2 ist weiterhin eine Kombination aus einer Matrixeinheit (20) mit einer Abfalleinheit (30) dargestellt. Nach dem Aufschluß der Probe in der Aufschlußeinheit (10) wird Aufschlußmischung aus einem Aufschlußgefäß in ein Matrixgefäß (21) der Matrixeinheit (20) pipettiert. Das Umpipettieren aus der Aufschlußeinheit in die Matrixeinheit erfolgt vorzugsweise so, daß die Pipettierung zwischen korrespondierenden Gefäßen stattfindet, d. h. aus dem Gefäß 1 der Aufschlußeinheit wird eine Pipettierung in Gefäß 1 der Matrixeinheit vorgenommen. Hierzu sind Aufschluß- und Matrixeinheit vorzugsweise mit Zahlen, Buchstaben oder dergleichen versehen, die eine Zuordnung korrespondierender Gefäße ermöglichen. Auch der vorstehend genannte Pipettierschritt erfolgt vorzugsweise so, daß nur der Deckel (22) geöffnet ist, der dem Gefäß zugeordnet ist, in das hineinpipettiert wird. Auf diese Weise wird auch hier eine Kontamination der übrigen Matrixeinheiten vermieden. Unterhalb der Matrixeinheit befindet sich die Abfalleinheit (30) mit Kavitäten, in denen aus den Matrixgefäßen austretende Flüssigkeiten aufgefangen werden. Die Matrixeinheit (20) ist auf die Abfalleinheit (30) so aufgesetzt, daß jedes der Matrixgefäße in eine korrespondierende Kavität der Abfalleinheit hineinragt. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß sich aus verschiedenen Matrixgefäßen austretende Flüssigkeiten miteinander vermischen. Dies wäre tolerierbar, wenn durch eine ausreichende Bautiefe und entsprechende Verfahrens- fiihrung sichergestellt werden kann, daß die Matrixgefäße nicht mit dem Flüssigkeitsgemisch in Berührung kommen und die Matrix mit fremden Probematerialien kontaminiert wird. Um jedoch die Bautiefe klein zu halten und eine Kontamination der Matrixgefäße zu vermeiden, wird jedem der Matrixgefäße vorzugsweise eine eigene Kavität zur Verfügung gestellt. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Kavitäten mit einem saugfähigen Material, beispielsweise einem Vlies auszulegen, das Abfallflüssigkeiten aufsaugt, so daß beim Transport keine Flüssigkeitsbewegung eintritt, die zu einer Kontamination der Matrix führt.
Aus den Matrixgefäßen kann das hinzugegebene Aufschlußgemisch beispielsweise durch Anlegen eines Unterdruckes an die Kavitäten der Abfalleinheit oder durch Anlegen eines Überdruckes an die Zugabeöffnungen der Matrixgefäße erfolgen. Das in der Figur 2 dargestellte System ist jedoch so gestaltet, daß das Aufschlußgemisch auf einfache Weise durch Zentrifugation aus den Matrixgefäßen entfernt werden kann. Hierzu wird die mit Aufschlußflüssigkeiten befüllte Anordnung aus Matrixeinheit und Abfalleinheit in eine Zentrifuge gestellt und die Fluide durch die Zentrifugalkraft durch die Matrices hindurchbewegt. Vorzugsweise ist die Anordnung von ihrer Größe her so beschaffen, daß sie in für Mikrotiterplatten geeigneten Zentrifugen verwendet werden kann. Beim Hindurchtreten der Flüssigkeiten durch die Matrices der Matrixgefäße adsorbieren sich die zu reinigenden biologischen Materialien an den Matrices. Im Stand der Technik ist es hinlänglich bekannt, welche Typen von Matrices für die verschiedenen zu adsorbierenden Materialien verwendet werden können. Für Nukleinsäuren können beispielsweise Glasfaservliese verwendet werden. Bezüglich weiterer Details betreffend Matrixgefäße und die darin verwendeten Matrices wird auf die EP-A-0 738 733 verwiesen. Die Bindung der zu isolierenden biologischen Materialien an die Matrix ist in erster Linie adsorbtiv, d. h. sie beruht auf einer physikalischen Bindung. Erfindungsgemäß sollen jedoch auch solche Bindungsvorgänge mit umfaßt werden, bei denen eine ionische oder kovalente Bindung zwischen den zu isolierenden biologischen Materialien und dem Matrixmaterial erfolgt. Nach dem Hindurchzentrifugieren der Aufschlußflüssigkeit durch die Matrices können die Matrices durch Hinzugabe von Waschflüssigkeit (beispielsweise destilliertes Wasser) und erneute Zentrifugation gewaschen werden. Derartige Waschvorgänge können nach Bedarf mehrmals wiederholt werden. Hierzu braucht das System aus Matrixeinheit und Abfalleinheit nicht aus der Zentrifuge entnommen zu werden, es kann vielmehr eine Zugabe von Waschflüssigkeit direkt in die Matrixgefäße erfolgen, während die Zentrifuge steht.
Nachdem die Aufschlußflüssigkeiten und gegebenenfalls anschließend Waschflüssigkeiten aus den Matrixgefäßen entfernt wurden, wird die Matrixeinheit (20) von der Abfalleinheit (30) heruntergenommen und auf eine Auffangeinheit (40) aufgesetzt. Die Auffangeinheit (40) besitzt eine der Zahl der Matrixgefäße entsprechende Zahl von Auffanggefäßen (41). Matrixeinheit und Auffangeinheit sind derart gestaltet, daß die Matrixgefäße zumindest mit ihrer Austrittsöffnung in die Auffanggefäße hineinragen, wenn die Matrixeinheit auf die Auffangeinheit aufgesetzt ist. Zur Ablösung der zu isolierenden biologischen Substanzen werden Elutionsfluide in die Matrixgefäße gegeben und durch die Matrices hindurch in die Auffanggefäße gedrückt, was vorzugsweise durch Zentrifugation der Anordnung aus Matrixeinheit und Auffangeinheit erfolgt. Für die Elution geeignete Elutionsfluide werden entsprechend den zu eluierenden Materialien und dem Matrixmaterial angepaßt. Elutionsfluide sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, beispielsweise wird auf die EP-A-738 733 verwiesen.
Nach der Elution liegen in den Auffanggefäßen der Auffangeinheit (40) gereinigte biologische Materialien vor, die für weitere Schritte, wie z. B. die Polymerase Kettenreaktion, verwendet werden können. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Matrixeinheit (20) nach der Elution von der Auffangeinheit (40) abgenommen und die Verschlußeinheit (50) auf die Auffangeinheit (40) aufgesetzt. Die Verschlußeineheit (50) hat eine der Zahl der Auffangbehalter entsprechende Zahl von Anschlußröhren, die sich beim Aufsetzen der Verschlußeinheit flüssigkeitsdicht an die Auffangbehalter anschließen. Die Anschlußröhren sind an ihrer Oberseite durch Deckel verschlossen. Auf diese Weise ist es möglich, die mit offenen Gefäßen versehene Auffangeinheit in einem Handhabungsschritt vollständig zu verschließen. Ein besonderer Vorteil dieser Art des Verschlusses ist es, daß die einzelnen Auffanggefäße einzeln geöffnet werden können, so daß Kontaminationen bei sorgfältiger Arbeitsweise vollständig vermeidbar sind.
In der Figur 2 ist weiterhin eine Koordinationseinheit (60) mit einem Strichcodeleser (BR) und einer Rechen- und Speichereinheit (CPU) dargestellt. Ein Verfahren zur Gewinnung gereinigter biologischer Materialien kann gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft erfolgen, indem zunächst die Daten einer Probe gespeichert werden. Dies kann beispielsweise durch Ablesung eines auf der Probe befindlichen Strichcodes oder auch durch manuelle Eingabe von Daten in die Speicher- und Recheneinheit erfolgen. An der Aufschlußeinheit ist bei einem derartigen Verfahren eine Codierung angebracht, durch die die gesamte Einheit gekennzeichnet ist. Beim Hineingeben von Probe in ein Aufschlußgefaß der Aufschlußeinheit wird in die Rechen- und Speichereinheit der Platz der Probe innerhalb der Aufschlußeinheit sowie die Codierung der Aufschlußeinheit eingegeben. Letzteres kann beispielsweise durch Ablesung der Codierung mittels des Strichcodelesers (BR) erfolgen. Beim Transfer von Aufschlußflüssigkeit aus der Aufschlußeinheit (10) in die Matrixeinheit (20) wird mittels der Koordinierungseinheit registriert, von welcher Aufschlußeinheit in welche Matrixeinheit der Transfer erfolgt. Hierzu wird innerhalb der Codierungseinheit der Codierung der Aufschlußeinheit die Codierung der Matrixeinheit zugeordnet. Weiterhin wird der Transfer von Fluid koordiniert vorgenommen, d. h. aus einem Gefäß der Aufschlußeinheit (10) wird Flüssigkeit in das entsprechende Gefäß der Matrixeinheit überführt. Die korrespondierenden Gefäße in Aufschluß- und Matrixeinheit sind für den Benutzer aufgrund der Position des Gefäßes innerhalb der Einheit erkennbar. Vorzugsweise werden die Einheiten außerdem mit Zahlen, Buchstaben, Farben oder dergleichen versehen, die für den Benutzer korrespondierende Gefäße erkennen lassen.
Auf der Auffangeinheit (40) kann sich ebenfalls eine Codierung befinden, die der Codierung der Matrixeinheit zugeordnet wird. Vorzugsweise wird jedoch eine Codierung auf der Verschlußeinheit verwendet, um den Verbleib der Proben mitzuverfolgen. Durch die einzelnen Zuordnungsschritte ist über die Codierung der Auffangeinheit bzw. die Codierung der Verschlußeinheit (50) und die Position innerhalb der Auffangeinheit eine eindeutige Zuordnung eines Elutionsfluids zu der Probe, aus der es eluiert wurde, möglich. Das beschriebene Codierungskonzept, das auf einer gleichbleibenden geometrischen Anordnung der Gefäße in den einzelnen Einheiten, den Codierungen der einzelnen Einheiten sowie einem koordinierten Transfer der Flüssigkeiten beruht, ermöglicht somit eine einfache und sichere Zuordnung der Elutionsfluide zu den ursprünglichen Proben. Mit dem beschriebenen Konzept wird mit einem geringen Aufwand für den Benutzer ein hoher Grad an Verwechselungssicherheit erzielt. Unter einer geometrischen Anordnung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Anordnung verstanden, bei der mehrere Gefäß einer Einheit in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind. Insbesondere sollen hierunter lineare Anordnungen oder Anordnungen der Gefäße in Rechteckform verstanden werden. Derartige Anordnungen ermöglichen dem Benutzer ein systematisches Abarbeiten und stellen somit eine schnelle und sichere Bedienbarkeit sicher.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann weiterhin vorteilhaft mit Klappdeckeln an der Aufschlußeinheit, Matrixeinheit und/oder Verschlußeinheit durchgeführt werden, die die folgenden drei Positionen einnehmen können:
Eine geöffnete Position, in der eine Zugabe und Entnahme von Flüssigkeit erfolgt,
eine Position, bei der der Deckel herabgeklappt ist und an der Öffnung des darunterliegenden Gefäßes anliegt,
einer geschlossenen Position, bei der das dem Deckel zugehörige Gefäß verschlossen ist, und aus der der Deckel nur unter Kraftaufwand oder nach Lösen eines Verschlusses in die geöffnete Stellung bewegt werden.
Mit derartigen Deckeln kann ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden, bei dem sich die Deckel vor Zugabe von Flüssigkeit in der angeklappten Position befinden, dann der jeweilige Deckel, in dessen zugehöriges Gefäß eine Zugabe erfolgen soll, geöffnet wird und der Deckel nach der Zugabe vollständig verschlossen wird. Bei dieser Vorgehensweise ist für den Benutzer durch den Unterschied zwischen angeklappten und vollständig geschlossenen Deckeln erkennbar, in welche Gefäße bereits eine Zugabe erfolgt ist und welche noch zur Bearbeitung anstehen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System zum Zurverfügungstellen biologischer Materialien mit
a) einer Auffangeinheit zum Auffangen des biologischen Materials mit zwei oder mehr Auffangbehältern, von denen jeder eine von oben zugängliche Öffnung besitzt,
b) einer Matrixeinheit mit einem Halter, in dem Matrixbehälter angeordnet sind, die eine Zugabeöffnung zur Zugabe eines Fluids sowie eine Auslaßöffnung zur Abgabe von Fluid haben und die Matrixbehälter so angeordnet sind, daß sie zumindest mit ihren Auslaßöffnungen in die Auffangbehalter hineinragen, wenn die Matrixeinheit auf die Auffangeinheit aufgesetzt ist,
c) einer Verschlußeinheit, die auf die Auffangeinheit aufgesetzt wird und die eine der Zahl der Auffangbehalter entsprechende Zahl von Anschlußröhren besitzt, die eine Anschlußöffnung sowie eine mit einem Deckel verschlossene Entnahmeöffnung aufweisen und die Anschlußröhren mit ihren Anschlußöffnungen flüssigkeitsdicht an die Auffangbehalter angeschlossen werden, wenn die Verschlußeinheit auf die Auffangeinheit aufgesetzt ist.
Das genannte System erleichtert dem Benutzer durch die Verwendung von Auffangeinheit, Matrixeinheit und Verschlußeinheit die durchzuführenden Operationen beim Zurverfügungstellen biologischer Materialien. Insbesondere unterscheidet sich das System vom Stand der Technik darin, daß eine separate Verschlußeinheit verwendet wird, die zum Verschluß der Auffanggefäße auf die Auffangeinheit aufgesetzt wird. Während der Stand der Technik (siehe z. B. Figur 1) Einzelgefaße verwendet, die vom Benutzer einzeln manipuliert werden müssen, erleichtert das vorstehend genannte System dem Benutzer die Arbeitsschritte durch Anordnungen, die mehrere gleichartige Bearbeitungsgefäße in einer vorgegebenen geometrischen Anordnung besitzen. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ist es, daß die Auffangeinheit mit ihren geöffneten Auffanggefäßen in einem Handhabungsschritt verschlossen werden kann. Aus der Figur 6 wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Auffangeinheit keine Deckel besitzt und somit ohne Probleme unter der Matrixeinheit (20) positioniert werden kann. Ein Zusammenfügen der in Figur 1 dargestellten Auffanggefäße zu einer Einheit aus mehreren Auffanggefäßen führt jedoch nicht zu der Auffangeinheit der vorliegenden Erfindung. Die Verwendung einer separaten Verschlußeinheit mit Anschlußröhren, die an Auffanggefäße angeschlossen werden, ist im Stand der Technik nicht beschrieben.
Zu dem erfindungsgemäßen System können weiterhin eine Aufschlußeinheit, eine Abfalleinheit und/oder eine Koordinierungseinheit gehören.
Die vorstehend genannten Einheiten des erfindungsgemäßen Systems werden anhand der Figuren 3 bis 9 näher beschrieben.
Die Figur 3a zeigt eine Aufschlußeinheit in perspektivischer Ansicht. Die dargestellte Aufschlußeinheit (10) besitzt zwei Reihen von je acht Aufschlußgefäßen (11), die durch Deckel (12) verschlossen sind. Die gesamte Aufschlußeinheit kann als ein zusammenhängendes Formteil im Spritzgußverfahren hergestellt werden. Geeignete Materialien für die Aufschlußeinheit sind daher z. B. Kunststoffe, die im Spritzgußprozeß verarbeitet werden können, wie beispielsweise Polyethylen und Polypropylen. Die Wandstärke der Aufschlußeinheit kann den erforderlichen Randbedingungen, wie ausreichende Steifigkeit und hinreichende Wärmeleitung, angepaßt werden. In der Praxis haben sich Wandstärken zwischen 0,5 und 1,5 mm bewährt.
Figur 3a zeigt weiterhin eine abnehmbare Schiene (13), die über die Enden der Deckel geschoben ist und die Deckel einer Reihe miteinander verbindet. Mit dieser Schiene können die verbundenen Deckel gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden. Ohne die Schiene (13) können die Deckel (12) jedoch vollständig unabhängig voneinander be- tätigt werden, so daß eine voneinander unabhängige Bearbeitung der Aufschlußgefäße möglich ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn bei der Zugabe von Flüssigkeiten oder der Entnahme von Flüssigkeit die übrigen Aufschlußgefäße durch die Deckel verschlossen sind. Vorteilhaft können Deckel (12) verwendet werden, die drei Positionen einnehmen. In einer ersten Position ist ein Deckel geöffnet, so daß eine Zugabe und Entnahme von Flüssigkeit aus dem Aufschlußgefaß erfolgen kann. In einer zweiten Position ist der Deckel auf das Aufschlußgefaß niedergeklappt, so daß keine Kontamination des Gefäßinhaltes durch Hereintropfen von Flüssigkeit oder dergleichen erfolgt. In einer dritten Position ist der Deckel vollständig geschlossen, wozu der Deckel entweder über eine Barriere hinwegbewegt oder durch einen Verschluß verschlossen wird.
Figur 3a zeigt weiterhin einen Dorn (14), der sich ausgehend von der Platte (15) nach unten erstreckt. Der Dorn ist auf einer Seite der Aufschlußeinheit angeordnet, so daß durch ihn eine Asymmetrie entsteht. Durch Zusammenwirken des Domes (14) mit einer entsprechenden Ausnehmung in einer Halteeinheit oder dergleichen kann eine eindeutige Positionierung der Aufschlußeinheit relativ zu einer Halteeinheit oder dergleichen erreicht werden.
An den Seiten der Platte (15) befinden sich die Ausnehmungen (16, 16A), die ebenfalls zur Positionierung der Aufschlußeinheit verwendet werden können.
Figur 3b zeigt einen Querschnitt durch die Figur 3a entlang der Linie A-A'. In dieser Darstellung ist erkennbar, daß die Aufschlußgefäße (11) in die Platte (15) eingelassen sind, so daß sich ein Teil des Gefäßes unterhalb und ein anderer Teil oberhalb der Platte befindet. Die Aufschlußgefäße besitzen typischerweise ein Volumen von mehreren Millilitern. Das Volumen kann jedoch den Bedürfnissen angepaßt werden. Die Gefäße sind wie in der Figur 3b dargestellt, durch die Deckel (12) verschlossen. Eine genauere Beschreibung eines für die Zurverfügungstellung biologischer Materialien besonders geeigneten Deckelkonzeptes, wird im Zusammenhang mit der Figur 9 gegeben. In der Figur 3b ist weiterhin dargestellt, daß sich an die Platte (15) Standelemente (16) anschließen, die vorzugsweise so bemessen sind, daß sie bis unterhalb der Gefaßböden herabreichen. Mit den Standelementen ist ein Aufstellen der Aufschlußeinheit auf eine ebene Fläche möglich.
In der Figur 4a ist eine Matrixeinheit abgebildet, die zwei Reihen zu je acht Matrixgefäßen (21) besitzt. Vorzugsweise sind die Matrixgefäße (21) aus der Matrixeinheit (20) entnehmbar, so daß sie getrennt gefertigt werden können. Jedem der Matrixgefäße ist ein Deckel (22) zugeordnet, mit dem die obere Öffnung des Matrixgefäßes (Zugabeöffnung) verschlossen werden kann. Die Matrixeinheit besitzt vorzugsweise weiterhin den Dom (23), der sich ausgehend von der Platte (24) nach unten erstreckt. Außerdem sind in der Platte (24) Ausnehmungen (25, 25a) angebracht. Dorn und Ausnehmungen dienen zur Positionierung der Matrixeinheit relativ zu der Auffangeinheit, wenn die Matrixeinheit auf diese Einheit aufgesetzt wird.
Figur 4b stellt einen Querschnitt durch die Figur 4a entlang der Linie B-B' dar. Außerdem zeigt Figur 4b eine Anordnung, bei der die Matrixeinheit über der Abfalleinheit (30) angeordnet ist. Die Abfalleinheit (30), die in der Figur 5 näher dargestellt ist, besitzt für jedes Matrixgefäß eine eigene Kammer, in die das Matrixgefäß hineinragt. Flüssigkeit, die aus dem Matrixgefäß durch die untere Öffnung (Auslaßöffnung) austritt, gelangt somit direkt in die entsprechende Kammer der Abfalleinheit. Die relative Positionierung von Matrixeinheit und Abfalleinheit erfolgt über Positionierungselemente. Vorteilhaft kann diese Positionierung durchgeführt werden, indem die Matrixeinheit die Abfalleinheit mit ihren Standelementen umfaßt, wie dies z. B. bei einem Schachteldeckel der Fall ist.
Die Matrixgefäße sind bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform in Ausnehmungen eingehängt. Diese Ausnehmungen befinden sich in von der Platte (24) ausgehend hochgezogenen Haltern (26). Die Matrixgefäße (21) besitzen im Bereich ihrer Zugabeöffnung eine Verbreiterung, die auf dem Rand der Halterung (26) aufliegt. Matrixgefäße, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, besitzen im Bereich ihrer Auslaßöffnung ein spezifisch bindefähiges Material für die zu isolierenden biologischen Materialien. Die Materialien sind vorzugsweise porös, so daß sie von Flüssigkeit, die aus dem Matrixgefäß (21 ) austritt, durchströmt werden können. Geeignete Materialien sind in der EP-A-0 738 733 beschrieben. In der genannten europäischen Patentanmeldung sind außerdem geeignete Konstruktionen von Matrixgefäßen genannt.
In Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Abfalleinheit dargestellt. Die Abfalleinheit (30) besitzt zwei Reihen von je acht Kavitäten (31) zur Aufnahme von Abfall- fluiden. Die Kavitäten (31) sind durch Trennwände (32) voneinander getrennt, so daß sich die Abfallfluide nicht vermischen können. Die Abfalleinheit besitzt weiterhin die Röhren (33), die zur Aufnahme des Doms (23) der Matrixeinheit (20) dienen. Da die Abfallfluide verworfen werden, ist die gegenseitige Orientierung von Matrixeinheit und Abfalleinheit unerheblich, so daß zwei Röhren (33) vorgesehen sind, um dem Benutzer die Handhabung zu erleichtem. Die Abfalleinheit kann weiterhin die Laschen (34) besitzen, die in die Ausnehmung (25, 25a) der Matrixeinheit eingreifen, wenn diese auf der Abfalleinheit angeordnet ist.
In der Figur 6 ist eine Auffangeinheit perspektivisch dargestellt. Die Auffangeinheit (40) besitzt zwei Reihen zu je acht Auffanggefäßen (41). Vorzugsweise ist die Auffangeinheit einteilig ausgeführt, d. h. die Auffanggefäße (41) und der Halter (42) bilden eine einteilige Einheit. Zur eindeutigen Positionierung der Matrixeinheit auf der Auffangeinheit, besitzt die Auffangeinheit eine Ausnehmung (43), in die der Dom (23) der Matrixeinheit eingreift, wenn die Matrixeinheit auf der Auffangeinheit angeordnet ist. Durch das Zusammenwirken von Dom (23) und Ausnehmung (43) wird eine eindeutige Zuordnung der Matrixgefäße zu Auffanggefäßen erreicht. Die Auffangeinheit besitzt weiterhin Standelemente (44) zum Aufstellen auf eine Oberfläche sowie die Laschen (45), die in die Ausnehmungen (25, 25a) der Matrixeinheit eingreifen. In der Figur 7 ist das Zusammenwirken von Matrixeinheit und Auffangeinheit näher dargestellt. Figur 7 stellt einen Querschnitt durch eine Anordnung aus Matrixeinheit und Auffangeinheit dar. Die Matrixeinheit (20) mit den darin hängenden Matrixgefäßen (21) ist derart auf der Auffangeinheit angeordnet, daß die Matrixgefäße (21 ) in die Auffanggefäße (41) hineinragen. Bei Elution von biologischen Materialien von den Matrices gelangt das Elutionsfluid daher direkt in die Auffanggefäße (41) hinein.
Nachdem die Elution erfolgt ist, wird die Matrixeinheit von der Auffangeinheit abgenommen und die Auffangeinheit kann mit der in Figur 8a dargestellten Verschlußeinheit verschlossen werden. Die Verschlußeinheit besitzt einen Halter (51), in dem in zwei Reihen jeweils acht Röhren angeordnet sind. Die Röhren besitzen sowohl einen Teil, der über den Halter nach oben herausragt, als auch einen Teil, der sich vom Halter ausgehend nach unten erstreckt. Die oberen Teile der Röhren (52) sind durch Deckel (53) verschlossen. Die Verschlußeinheit besitzt weiterhin einen Dom (54), der eine eindeutige Orientierung der Verschlußeinheit relativ zur Auffangeinheit sicherstellt.
In der Figur 8b ist eine Anordnung aus Verschlußeinheit (50) und Auffangeinheit (40) dargestellt. In dieser Figur ist zu erkennen, daß sich die nach unten erstreckenden Teile der Anschlußröhren in die Auffanggefäße einpassen. Hierzu sind die unteren Enden der Anschlußröhren vorzugsweise angeschrägt, so daß ein Einpassen in die Öffnungen der Auffanggefäße erleichtert wird. Wenn die Verschlußeinheit auf der Auffangeinheit angeordnet ist, sind die Anschlußröhren flüssigkeitsdicht in die Auffanggefäße eingepaßt. Dies kann entweder durch einen Formsitz oder einen Preßsitz zwischen Auffanggefäß und Anschlußröhre erreicht werden. Neben der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform, bei der die Anschlußröhre in das Auffanggefäß eingreift, ist auch eine Ausführungform möglich, bei der die Anschlußröhre die äußere Kontur des Auffanggefäßes umfaßt.
Die Figur 8 zeigt Anschlußröhren mit einem runden Querschnitt. Es sind jedoch außerdem davon abweichende Querschnitte, wie Ovale, Rechtecke und dergleichen möglich. Auffanggefäße und Anschlußröhren sind jedoch stets in ihrem Querschnitt aneinander angepaßt. so daß ein flüssigkeitsdichter Anschluß erreicht wird, wenn die Anschlußeinheit auf die Auffangeinheit aufgesetzt ist.
In der Figur 9 ist ein Verschlußtyp dargestellt, wie er vorteilhaft für die Aufschlußeinheit, Matrixeinheit und Verschlußeinheit verwendet werden kann. Der dargestellte Deckel ist für die bei einer Zurverfügungstellung von biologischen Materialien auftretenden Bedingungen besonders geeignet. Die Verschlußanordnung besitzt einen Deckel (71), der über ein Scharnier (72) (vorzugsweise Filmschamier) an einem Gefäß oder einem Halter befestigt ist. Auf der Deckelplatte (73) befindet sich eine Vorwölbung (74), die zum Verschluß einer Öffnung dient. Die Vorwölbung besitzt vorzugsweise die Form eines Kegelstumpfes oder eines Kugelsegmentes. An der Deckelplatte (73) ist über ein oder mehrere Scharniere (78) (vorzugsweise Filmschamiere) eine Hakenplatte (75) befestigt. An dieser Hakenplatte befindet sich ein Haken (76), der in einer Öse verhakt werden kann. Zur besseren Handhabung weist die Hakenplatte (75) eine Handhabungslasche (77) auf. Durch die beschriebenen Scharniere (72 und 78) besitzt die Verschlußanordnung zwei Teile, die gegenüber einem Gefäß oder einer Halterung bewegt werden können. Die Verschlußanordnung besitzt weiterhin einen flexiblen Teil (79), der an der Deckelplatte (73) und einem Halterbereich (80) befestigt ist. Beim Verschwenken des Deckels aus der in Figur 9a dargestellten, geöffneten Position in eine geschlossen Position durchläuft der Deckel eine Position, in der der flexible Teil gedehnt wird und sich beim weiteren Verschwnken zumindest teilweise wieder entspannt. Aufgrund der Dehnung des flexiblen Teils, die an einem Totpunkt maximal ist, verschwenkt der Deckel entweder in eine geöffnete Position oder in eine Position, in der er mit der Vorwölbung (74) auf dem Rand (81 ) aufliegt. In dieser Position ist die Öffnung noch nicht fllüssigkeitsdicht verschlossen, aber ein Kontaminationsrisiko ist stark abgesenkt. Aus der Position, bei der der Deckel an der Öffnung anliegt, kann ohne größeren Kraftaufwand eine erneute Öffnung stattfinden oder aber die Verschlußanordnung kann vollständig verschlossen werden. Zum vollständigen Verschließen des Deckels kann der Haken (76) durch Verschwenken der Hakenplatte (75) in die Öse (82) eingehakt werden. Statt der Öse kann auch ein Vorsprung am Gefäß vorgesehen werden, unter den der Haken eingehakt wird.
In der eingehakten Position besteht ein Zug auf die Deckelplatte (73), der die Vorwölbung (74) in die Öffnung des Gefäßes hineindrückt und somit gas- und flüssigkeitsdicht verschließt. Wird bei eingehaktem Deckel in dem Gefäß eine Flüssigkeit erwärmt, so erhöht sich der Gefäßinnendruck. Ein Aufspringen des Deckels durch den Innendruck wird durch den Hakenverschluß jedoch effizient vermieden. Diese Eigenschaft der beschriebenen Verschlußanordnung ist von besonderer Bedeutung für den Aufschluß bzw. die Lyse von Probeflüssigkeiten, bei denen eine Erwärmung vorgenommen wird. Weiterhin kann die Verschlußanordnung für Gefäße zum Thermocycling verwendet werden, bei denen ebenfalls mit erhöhter Temperatur gearbeitet wird.
Das Volumen der Kavitäten der Abfalleinheit wird vorzugsweise so bemessen, daß neben der Aufschlußmischung noch die Waschflüssigkeiten aufgenommen werden können, ohne daß der Flüssigkeitspegel die Auslaßöffnung der Matrixgefäße berührt.
Wird für die Vorwölbung (74) die Form eines Kegelstumpfes oder eines Kugelausschnittes gewählt und die Vorwölbung aus flexiblem Material gefertigt, so bewirkt eine Erhöhung des Gefäßinnendruckes eine Deformation der Vorwölbung in der Weise, daß die Dichtung zwischen Vorwölbung und Gefäßrand erhöht wird.
Ein Öffnen des verhakten Verschlusses erfolgt durch Verkippen der Hakenplatte (75) gegen die Deckelplatte (73). Durch die Ausgestaltung des Deckels mit zwei gegeneinander verschwenkbaren Platten wird eine Verschlußanordnung zur Verfügung gestellt, die auf einfache Weise und mit geringem Aufwand verschlossen und geöffnet werden kann und die die Dichtigkeit eines Gefäßes auch bei erhöhtem Innendruck sicherstellt. Bezugszeichenliste
(1) Probe
(2) Pipette
(10) Aufschlußeinheit
(1 1) Aufschlußgefaß
(12) Deckel der Aufschlußeinheit
(13) Schiene
(14) Dom
(15) Platte
(20) Matrixeinheit
(21) Matrixgefäß
(22) Deckel der Matrixeinheit
(23) Dom
(24) Platte
(25, 25a) Ausnehmung
(26) Halter
(30) Abfalleinheit
(31) Kavität
(32) Trennwand
(33) Röhre
(34) Lasche
(40) Auffangeinheit
(41) Auffanggefäß
(42) Halter
(43) Ausnehmung
(44) Standelement
(45) Lasche
(50) Verschlußeinheit
(51) Halter (52) Anschlußröhre
(53) Deckel der Verschlußeinheit
(54) Dom
(60) Koordinierungseinheit
(70) Verschlußanordnung
(71) Deckel
(72) Scharnier
(73) Deckelplatte
(74) Vorwölbung
(75) Hakenplatte
(76) Haken
(77) Handhabungslasche
(78) Scharnier
(79) flexibler Teil
(80) Haltebereich
(81) Rand
(82) Öse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung eines gereinigten biologischen Materials mit den
folgenden Schritten:
a) Einbringen von biologischen Materialien in voneinander getrennte Aufschlu߬
gefäße einer Aufschlußeinheit, die zwei oder mehr Aufschlußgefäße in einer
vorgegebenen geometrischen Anordnung beinhaltet,
b) Zugabe von Aufschlußflüssigkeiten zu den biologischen Materialien in die
Aufschlußgefäße,
c) Transfer der in den Aufschlußgefaßen befindlichen Flüssigkeiten in eine
Matrixeinheit mit einer der Zahl der Aufschlußgefäße entsprechenden Zahl von
Matrixgefäßen mit Auslaßöffnungen, wobei sich in jedem der Matrixgefäße
eine Matrix befindet, an die das zu reinigende biologische Material bindet,
d) Entziehen der in den Matrixgefäßen befindlichen Flüssigkeiten durch die Aus¬
laßöffnungen, wobei die Matrices von den Flüssigkeiten durchströmt werden,
e) Aufsetzen der Matrixeinheit auf eine Auffangeinheit mit Auffanggefäßen, die
so angeordnet sind, daß zumindest die Auslaßöffnugnen der Matrixgefäße in
die Auffanggefäße hineinragen,
f) Füllen der Matrixgefäße mit Elutionsfluid, g) Entziehen der Elutionsfluide aus den Matrixgefäßen durch deren Auslaßöffnun¬
gen, wobei die Matrices von den Elutionsfluiden durchströmt werden und die
mit biologischem Material angereicherten Elutionsfluide in den Auffangge¬
fäßen aufgefangen werden.
2. Verfahren gemäß Anspmch 1, bei dem das Entziehen der in den Matrixgefäßen befindlichen Flüssigkeiten durch Zentrifugation erfolgt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 , bei dem die Auffangeinheit nach dem Entfernen der Matrixeinheit durch eine Verschlußeinheit verschlossen werden.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 , bei dem die Zugabe von biologischen Materialien in die Aufschlußgefäße erfolgt, indem nur das Aufschlußgefaß geöffnet ist, in das die Zugabe erfolgt und die übrigen zur Aufschlußeinheit gehörenden Aufschlußgefäße angelehnt oder geschlossen sind.
5. Verfahren gemäß Anspmch 1 , bei dem sich die Deckel der Matrixeinheit vor Zugabe der Aufschlußflüssigkeiten in der Anlehnposition befinden, zur Zugabe ein Deckel geöffnet und nach der Zugabe in die Schließstellung gebracht wird.
6. Verfahren gemäß Anspmch 1 mit den Schritten:
a) Abspeichern von Daten, die eine biologische Probe kennzeichnen,
b) Zuordnung der die biologische Probe betreffenden Daten zur Daten, die sowohl die Aufschlußeinheit, als auch die Position des Aufschlußgefäßes innerhalb der Aufschlußeinheit kennzeichnen, in die die Probe gegeben wird,
c) Zuordnen von Daten, die die Matrixeinheit kennzeichnen, in die die Aufschlußflüssigkeiten gegeben werden zu Daten, die die Aufschlußeinheit kennzeichnen, d) Zuordnen von Daten, die entweder
- die Auffangeinheit kennzeichnen, in der Elutionsfluid aus der Matrixeinheit aufgefangen wird oder
- die die Verschlußeinheit kennzeichnen, mit der die Auffangeinheit verschlossen wird
zu den Daten der Matrixeinheit.
7. Verfahren gemäß Anspmch 6, bei dem der Transfer von Fluiden aus der Aufschlußeinheit in die Matrixeinheit in der Weise erfolgt, daß Flüssigkeit aus einem Aufschlußgefaß entnommen und in das von seiner Position korrespondierende Matrixgefäß der Matrixeinheit gegeben wird.
8. System zum Zurverfügungstellen biologischer Materialien, beinhaltend
a) eine Auffangeinheit zum Auffangen des biologischen Materials mit zwei oder
mehr Auffangbehältern, von denen jeder eine von oben zugängliche Öffnung
besitzt,
b) eine Matrixeinheit mit einem Halter, in dem Matrixbehälter angeordnet sind,
die eine Zugabeöffnung zur Zugabe eines Fluids sowie eine Auslaßöffnung zur
Abgabe von Fluid haben und die Matrixbehälter so angeordnet sind, daß sie zu¬
mindest mit ihren Auslaßöffnungen in die Auffangbehalter hineinragen, wenn
die Matrixeinheit auf die Auffangeinheit aufgesetzt ist,
c) eine Verschlußeinheit, die auf die Auffangeinheit aufgesetzt wird, und die eine
der Zahl der Auffangbehalter entsprechende Zahl von Anschlußröhren besitzt,
die eine Anschlußöffnung sowie eine mit einem Deckel verschlossene Ent- nahmeöffnung aufweisen und die Anschlußröhren mit ihren Anschlußöffnun¬
gen flüssigkeitsdicht an die Auffangbehalter angeschlossen werden, wenn die
Verschlußeinheit auf die Auffangeinheit aufgesetzt ist.
9. System gemäß Anspruch 8 mit einer Schiene, die zwei oder mehr miteinander
koppelt, so daß ein Öffnen der miteinander gekoppelten Deckel in einem Arbeits¬
schritt möglich ist.
10. System gemäß Anspruch 8, das weiterhin eine Aufschlußeinheit umfaßt.
11. System gemäß Anspmch 8, das weiterhin eine Abfalleinheit umfaßt.
12. System gemäß Anspmch 8, das weiterhin eine Koordinationseinheit besitzt.
13. System gemäß Anspmch 8, bei dem die Matrixbehältnisse entnehmbar in dem Halter angeordnet sind.
14. System gemäß Anspmch 8, bei dem Matrixeinheit und Auffangeinheit derart aneinander angepaßt sind, daß die Auslaßöffnungen der Matrixgefäße in die Auffanggefäße hineinragen wenn die Matrixeinheit auf der Auffangeinheit angeordnet ist.
15. System gemäß Anspmch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Matrixeinheit
eine der Zahl der Matrixbehältnisse entsprechende Zahl von Deckeln angebracht
sind, die zum Verschluß der Zugabeöffnungen der Matrixbehältnisse dienen.
16. System gemäß Anspmch 15, bei dem zwei oder mehr der Deckel über eine
Schiene miteinander verbunden sind, so daß die verbundenen Deckel in einem
Handhabungsschritt gemeinsam geöffnet oder geschlossen werden können.
17. Verschlußanordnung für Gefäße, beinhaltend
- einen Klappdeckel, der eine Gefäßöffnung verschließt, wobei
- der Klappdeckel eine Deckelplatte besitzt, die über ein Scharnier an einem Gefäß oder einen Haltebereich befestigt ist und sich an der Deckelplatte eine Ausbuchtung befindet, die zum Verschluß der Gefäßöffnung dient,
- an der Deckelplatte über ein Scharnier eine Hakenplatte befestigt ist, an der sich ein Haken befindet und
- an dem Gefäß ein Vorspmng befestigt ist, unter den der Haken eingehakt werden kann.
18. Verschlußanordnung gemäß Anspmch 17, bei der der Vorspmng die Form einer Öse besitzt, in die der Haken eingehakt wird.
19. Verschlußanordnung gemäß Anspruch 17, bei der die Ausbuchtung an der Deckelplatte die Form eines Kegelstumpfes oder eines Kugelsegmentes besitzt.
20. Verschlußanordnung gemäß Anspmch 17, bei der Deckelplatte und Gefäß über ein flexibles Element miteinander verbunden sind, das beim Zuklappen des Deckels bis zu einem Totpunkt gedehnt wird und sich beim weiteren Verschwenken zumindest teilweise entspannt.
21. Verschlußanordnung gemäß Anspruch 17 oder 19, bei der die Ausbuchtung aus einem zumindest teilweise flexiblen Material besteht, so daß bei geschlossenem Deckel ein im Gefäß herrschender Druck eine Deformation der Ausbuchtung bewirkt, die zu einer Verbesserung der Abdichtung zwischen Ausbuchtung und Gefäßrand führt.
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