WO2003033642A2 - Mikrokammer - Google Patents

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WO2003033642A2
WO2003033642A2 PCT/EP2002/011346 EP0211346W WO03033642A2 WO 2003033642 A2 WO2003033642 A2 WO 2003033642A2 EP 0211346 W EP0211346 W EP 0211346W WO 03033642 A2 WO03033642 A2 WO 03033642A2
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micro
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mikrokam
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Edgar Wagner
Christoph Beck
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Edgar Wagner
Christoph Beck
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/10—Petri dish
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/38—Caps; Covers; Plugs; Pouring means

Definitions

  • the invention relates to a micro chamber and the use thereof.
  • Examples include miniPERM from IN VITRO Systems & Services, a mini fixed bed biroeactor from Meredos, a fluid bed reactor from Anlagenstechnik GmbH, BIACORE X from BIACORE, cellferm-pro from DASGIP mbH, Cytosensor® from Molecular Devices , FLEXERCELL® from Flexcell, Suprafusion from Brandel, Vertical Schuler Organ Bath from HSE Harvard, the Rotary Cell culture system from Synthecon, the Wave Bioreactor Cellbase from WaveBiotech AG, and chambers from cell-lining. Most of these reactors or systems are only suitable for large volumes in the ml to I scale.
  • DE 44 43902 discloses a microscope chamber with specially arranged seals for the optical examination of metabolic processes on cells, and the company Minucells and Minutissuemaschines GmbH offers corresponding gradient culture chambers
  • the chambers or reactors mentioned have disadvantages in that large amounts of sample or large amounts of expensive reagents such as hormones and membrane effectors are required. It was therefore an object of the invention to provide a chamber suitable for work on a microliter scale, the volume of which should also be variable. There was also a need for a flexibly usable chamber into which the biological material can be introduced at different positions, which can also be operated as a 1-chamber or 2-chamber system as required, in order to carry out tests with culture media or reagent. To be able to carry out gradients, and in which a wide variety of measuring sensor systems can be introduced at different positions, ie in a versatile and easily flexible chamber.
  • micro chamber defined in FIGS. 1 to 4.
  • Preferred embodiments are defined in claims 2 to 1 1.
  • the invention further relates to the use of the micro-chamber as defined in claim 12.
  • FIGS 1, 2, 3 and 4 illustrate two embodiments of the chamber according to the invention.
  • the following reference numerals are given in the figures:
  • the micro-chamber is designed as a perfusion chamber and allows cultivation, manipulation and / or non-invasive measurements on biological material on a miniaturized scale.
  • Bacteria, algae, adherently growing plant, animal or human cells, plant, animal or human cell suspensions, plant, animal or human tissue and plant or animal small organisms can be used as biological material.
  • the first and / or the second chamber (5) or (17) have volumes in the microliter range.
  • the volumes of the chamber (s) are typically approximately 10 to 1000 ⁇ l, preferably 100 to 300 ⁇ l, more preferably 150 to 250 ⁇ l.
  • the miniaturization of the measuring system enables the installation of parallel operated perfusion chambers for industrial use with high sample throughput.
  • the micro-chamber is used as a module of an overall measuring device which has a sensor module in addition to the micro-chamber.
  • the micro-chamber (flow cell) consists of a lower (2) and an upper part (1) (cell body; housing (1, 2)), which are connected to each other via a joint (8) and by a closure means, preferably a quick-release fastener (9 , 10) can be locked.
  • Both the lower (2) and the upper cell body (1) have at least one inlet and one at least one process (6, 7).
  • the hydrostatic or barometric pressure in at least one inlet (6, 7) and at least one outlet (6, 7) can be monitored and regulated within physiological limits.
  • At least one inlet (6, 7) and at least one outlet (6, 7) opens into the lower cell body (2) in a relative recess (4, 5), which preferably extends downwards (to the outside of the housing (1, 2)) a transparent surface or alternatively is sealed by a planar microsensor chip (biochip).
  • the biochip can be selected from the known biosensors and includes e.g. tissue sections, brain sections, antibodies, DNA, RNA, antigens, molecules of any size and chemical composition, cells, bacteria, algae, viruses, single cell layers etc. applied to a suitable disc-shaped carrier.
  • the biochip can also have interdigital electrode structures (IDES sensors) and / or be configured to be electrically stimulable by ring electrodes.
  • IDES sensors interdigital electrode structures
  • At least one line connecting the inlet and at least the outlet leads past the sample compartment (container-shaped recess (4, 5)) and is used for measuring zero controls.
  • the compartment formed between membrane and protuberance (3) when using a membrane insert with membrane (14) is preferably sealed by means of a sealing ring (12a, 12b).
  • a line connecting at least one feed line (6, 7) and at least one discharge line (6, 7) preferably leads past the compartment and is used for measuring zero checks.
  • the upper (1) and lower (2) housing which is connected via a joint (8), is created between the protuberance (3) of the upper part (1) and the recess (4, 5) of the lower cell body two compartments (chambers 5, 17) which are separated by the preferably semipermeable membrane of the membrane insert (14).
  • the feed and discharge lines (6, 7) open in the upper part (1) and in the lower part (2), preferably approximately in the middle of the respective chamber, in order to ensure uniform mixing of the contents
  • the volume of the upper compartment (second chamber (17)), between the protuberance (3) and the membrane, is determined by the height of the protuberance (3), and can be varied depending on the application by changing the protuberance (3).
  • the volume of the lower compartment (first chamber (5)) is determined by the depth of the recess (4) of the lower part (2) and can be varied depending on the application by changing the recess.
  • both the upper part (1) and the lower part (2) each have at least one inlet (6, 7) and at least one outlet (6, 7), both parts (1, 2) can have different aqueous and / or gaseous ones Media and / or mixtures are loaded.
  • the hydrostatic or barometric pressure can be set and regulated in both chambers using conventional measures.
  • both chambers (5, 17) each have one optical window and the central chamber (5) has two optical windows. These windows allow exposure of the chamber (s) and / or visualization and / or process control using all common micro-optical and / or spectroscopic techniques.
  • a corresponding embodiment is shown in Figures 1 and 2.
  • the measurement can be carried out by light microscopy or confocal laser microscopy. If necessary, fluorescence detection methods can also be used for detection.
  • the transparent material can be selected as desired, but should not be toxic products such as e.g. in contact with the media used.
  • Dispense plasticizers for example, transparent plastics, quartz or glass are suitable.
  • the sealing materials are selected from the common ones and include e.g. Rubber, silicone or teflon.
  • additional sensors for example optodes, pressure sensors
  • electrodes for example for deriving electrical signals or.
  • additional sensors for example optodes, pressure sensors
  • electrodes for example for deriving electrical signals or.
  • measurements of pH, p0 2 , impedance, fluorescence, temperature etc. can be carried out.
  • a contactlessly driven magnetic stirrer can be introduced into both chambers (5, 17) or the central chamber (5).
  • the membrane of the insert (1 4) can consist of the usual material used for membranes. It can be hydrophilic, hydrophobic, semi-permeable or non-permeable and is suitably pretreated using suitable processes for the respective application.
  • the membrane can also contain sandwiched biological material, for example in an alginate matrix.
  • the membrane can be coated with monolayers of cells or similar biological material. Different selection of the hydrostatic or barometric pressure in the two chambers (5, 17) can cause the cells applied to the membrane to deform.
  • the protuberance (3) is inserted obliquely into the recess (4) of the lower part (2), thereby preventing the inclusion of air bubbles when working with aqueous media.
  • the attachment (11) is placed on the protuberance (3), the protuberance is brought into the first chamber (5) at an angle by bringing the upper and lower part (1, 2) together introduced and then the second chamber (1 7) filled through the feed lines.
  • the housing (1, 2) can be heated (heated or cooled) either via a connected water bath or electrically via integrated Peltier elements or by placing it on a conventional heating plate.
  • the housing is made of thermally conductive material, e.g. Aluminum or the like.
  • the entire micro-chamber can be sterilized.
  • At least one sensor module is connected to at least one inlet (6, 7) and / or to at least one outlet (6, 7), in which at least one microelectrode for measuring the medium flowing through is integrated.
  • a sensor module has one on the side facing the microchamber Cannula, which is inserted into a drain of the micro-chamber, each sealed with a sterile septum, and enables a sterile connection between the micro-chamber and the sensor module.
  • the measurements can be carried out over short or any length of time and are species-independent.
  • metabolic processes of individual species or toxicological analyzes of liquid or gaseous samples can be carried out by using certain species as a “sensor”.
  • the chamber according to the invention for the first time provided a micro-chamber for very small volumes in the microliter range, which is very easy to use and, despite the small size of the reaction chamber (s), is robust and easy to handle.
  • the volume of the chamber (s) can be easily varied.
  • the structure enables an extremely versatile application of various examination materials and measurement methods.

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Abstract

Es wird eine Mikrokammer zur Durchführung nicht-invasiver Messungen, Kultivierung und / oder Manipulation an biologischem Material beschrieben mit einem Gehäuse (1, 2) aus einem Oberteil (1) und einem Unterteil (2), mit einer behältnisförmigen Ausnehmung (4, 5) im Unterteil (2) und einer Ausstülpung (3) im Oberteil (1), mit wenigstens jeweils einer flüssigkeits- oder gasführenden Zu- und Ableitung (6, 7) in die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5), wobei das Oberteil (1) gegenüber dem Unterteil (2) mit einem Gelenk (8) klappbar ausgestaltet ist, wobei die Ausstülpung des Oberteils (3) und die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5) des Unterteils so angeordnet und ausgestaltet sind, dass in einer zugeklappten Position von Unterteil (2) und Oberteil (1) die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5) des Unterteils, eine erste Kammer (5) bildend, deckelartig durch die Ausstülpung des Oberteils (3) abgedichtet ist, wobei ein Verschlussmittel (9, 10) zur Sicherung der zugeklappten Position vorgesehen ist, sowie die Verwendung dieser Mikrokammer zur Kultivierung, Manipulation und / oder Durchführung nicht-invasiver Messungen an biologischem Material.

Description

ΛΛi rokαmmer
Die Erfindung betrifft eine Mikrokαmmer und deren Verwendung.
Stand der Technik
Es existiert bereits eine Reihe von Bioreaktoren zur Durchführung von Messungen an biologischem Material, insbesondere zur Untersuchung von Stoffwechselprozessen oder zur Durchführung toxikologischer Untersuchungen, z.B. an Wasser- oder Luftproben.
Als Beispiele können genannt werden miniPERM der Firma IN VITRO Systems & Services, ein Mini-Festbett-Biroeaktor der Firma Meredos, ein Flüssigbettreaktor des Forschungszentrum Jülich, BIACORE X der Firma BIACORE, cellferm-pro der Firma DASGIP mbH, Cytosensor® der Firma Molecular Devices, FLEXERCELL® der Firma Flexcell, Suprafusion der Firma Brandel, Vertical Schuler Organ Bath der Firma HSE Harvard, das Rotary Cell culture system von Synthecon, der Wave Bioreactor Cellbase der WaveBiotech AG, sowie Kammern der Firma cell-lining. Die meisten dieser Reaktoren bzw. Systeme sind nur für große Volumina im ml- bis I-Maßstab geeignet. DE 44 43902 offenbart eine Mikroskopkammer mit speziell angeordneten Dichtungen zur optischen Untersuchung von Stoffwechselvorgängen an Zellen, und die Firma Minucells and Minutissue Vertriebs GmbH bietet entsprechende Gradientenkulturkammem an
Die genannten Kammern bzw. Reaktoren weisen Nachteile dahingehend auf, dass jeweils große Probenmengen bzw. große Mengen an teuren Reagenzien wie Hormonen und Membraneffektoren erforderlich sind. Eine Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, eine für Arbeiten im Mikroliter-Maßstab geeignete Kammer bereitzustellen, deren Volumen zusätzlich variabel wählbar sein sollte. Zudem bestand ein Bedarf an einer flexibel verwendbaren Kammer, in die das biologische Material an unterschiedlichen Positionen eingebracht werden kann, die zudem je nach Bedarf als 1 -Kammer- oder 2-Kammer-System betrieben werden kann, um Untersuchungen mit Kulturmedien- oder Reagenz-Gradienten durchführen zu können, und in die verschiedenste Messsensor-Systeme an unterschiedlichen Positionen eingebracht werden können, d.h. an einer vielseitig und einfach flexibel zu handhabenden Kammer.
Die Aufgabe wurde gelöst durch die in Anspruch 1 im Zusammenhang mit der in Figuren 1 bis 4 definierten Mikrokammer. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 1 1 definiert. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung der Mikrokammer wie in Anspruch 12 definiert.
Kurze Beschreibung der Figuren
Figuren 1 , 2, 3 und 4 stellen zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kammer dar. In den Figuren sind folgende Bezugszeichen angegeben:
1 Oberteil
2 Unterteil
3 Ausstülpung
4 Behältnisförmige Ausnehmung
5 Behältnisförmige Ausnehmung bzw. erste Kammer
6 Flüssigkeits- oder gasführende Zu- bzw. Ableitung
7 Flüssigkeits- oder gasführende Zu- bzw. Ableitung
8 Gelenk
9 Verschlussmittel
10 Verschlussmittel
1 1 Aufsatz 12α, b Dichtring
13α, b Dichtring
14 Membran
15 Scheibe bzw. Biosensorträger
16 Sichtöffnung
17 Zweite Kammer
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Mikrokammer ist als Perfusionskammer konzipiert und erlaubt Kultivierung, Manipulation und/oder nicht-invasive Messungen an biologischem Material im miniaturisierten Maßstab.
Als biologisches Material können Bakterien, Algen, adhärent wachsende pflanzliche, tierische oder humane Zellen, pflanzliche, tierische oder humane Zellsuspensionen, pflanzliches, tierisches oder humanes Gewebe und pflanzliche oder tierische Kleinorganismen eingesetzt werden.
In der erfindungsgemäßen Kammer weisen die erste und / oder die zweite Kammer (5) bzw. (17) Volumina im Mikroliterbereich auf. Typischerweise betragen die Volumina der Kammer(n) je ca. 10 bis 1000 μl, bevorzugt 100 bis 300 μl, noch bevorzugter 150 bis 250 μl. Die Miniaturisierung des Messsystems ermöglicht die Installation von parallel betriebenen Perfusionskammern für den industriellen Einsatz mit hohem Probendurchsatz. Die Mikrokammer wird als Modul einer Gesamtmessvorrichtung eingesetzt, welche neben der Mikrokammer einen Sensormodul aufweist.
Die Mikrokammer (Durchflusszelle) besteht aus einem unteren (2) und einem oberen Teil (1 ) (Zellkörper; Gehäuse (1 , 2)), die über ein Gelenk (8) miteinander verbunden sind und durch ein Verschlussmittel, bevorzugt einen Schnellverschluß (9, 10) verriegelt werden. Sowohl der untere (2) als auch der obere Zellkörper (1 ) verfügen über mindestens einen Zulauf und über mindestens einen Ablauf (6, 7) . Der hydrostatische bzw. barometrische Druck in mindestens einem Zulauf (6, 7) und mindestens einem Ablauf (6, 7) ist monitorierbar und in physiologischen Grenzen regelbar. Im unteren Zellkörper (2) mündet mindestens ein Zulauf (6, 7) und mindestens ein Ablauf (6, 7) in einer behältnisförmigen Ausnehmung (4, 5), die nach unten (zur Außenseite des Gehäuses (1 , 2) ) bevorzugt über eine transparente Fläche oder alternativ über einen planaren Mikrosensorchip (Biochip) abgedichtet ist.
Der Biochip kann aus den bekannten Biosensoren ausgewählt werden und umfasst z.B. auf einen geeigneten scheibenförmigen Träger aufgebrachte Gewebeschnitte, Hirnschnitte, Antikörper, DNA, RNA, Antigene, Moleküle belibiger Größe und chemischer Zusammensetzung, Zellen, Bakterien, Algen, Viren, Einzelzellschichten usw. Der Biochip kann auch interdigitale Elektrodenstrukturen (IDES-Sensoren) aufweisen und/oder durch Ringelektroden elektrisch stimulierbar ausgestaltet sein.
Bevorzugt führt mindestens eine den Zulauf und mindestens den Ablauf verbindende Leitung am Probenkompartiment (behälterförmige Ausnehmung (4, 5)) vorbei und dient zur Messung von Nullkontrollen.
Im oberen Zellkörper (1 ) münden mindestens ein Zulauf (6, 7) und mindestens ein Ablauf (6, 7) in einer Ausstülpung (3), der bevorzugt aus transparentem Material besteht, über den bevorzugt entweder ein Membraneinsatz (1 1 ) mit einer hydrophilen, hydrophoben oder semipermeablen Membran oder ein Einsatz (1 1 ) ohne Membran gesteckt wird. Das bei Verwendung eines Membraneinsatzes mit Membran (14) entstehende Kompartiment zwischen Membran und Ausstülpung (3) wird bevorzugt über einen Dichtring (12a, 12b) abgedichtet. Bevorzugt führt eine mindestens eine Zuleitung (6, 7) und mindestens eine Ableitung (6, 7) verbindende Leitung am Kompartiment vorbei und dient zur Messung von Nullkontrollen. Bei Verwendung eines Membrαneinsαtzes (14) mit Membran entstehen durch das Zusammenführen des, über ein Gelenk (8) verbundenen, oberen (1 ) und unteren (2) Gehäuses zwischen der Ausstülpung (3) des Oberteils (1 ) und der Ausnehmung (4, 5) des unteren Zellkörpers zwei Kompartimente (Kammern 5, 17), die durch die bevorzugt semipermeable Membran des Membraneinsatzes (14) getrennt sind.
Die Zu- und Ableitungen (6, 7) münden im Oberteil (1 ) und im Unterteil (2) bevorzugt etwa in der Mitte der jeweiligen Kammer, um eine gleichmäßige Durchmischung der Inhalte zu gewährleisten
Das Volumen des oberen Kompartiments (zweite Kammer (17)), zwischen Ausstülpung (3) und Membran, wird durch die Höhe der Ausstülpung (3) bestimmt, und kann je nach Anwendung durch Auswechseln der Ausstülpung (3) variiert werden. Das Volumen des unteren Kompartiments (erste Kammer (5)) wird durch die Tiefe der Ausnehmung (4) des Unterteils (2) bestimmt und kann je nach Anwendung durch Auswechseln der Ausnehmung variiert werden.
Da sowohl das Oberteil (1 ) als auch das Unterteil (2) über jeweils mindestens einen Zulauf (6, 7) und mindestens einen Ablauf (6, 7) verfügen, können beide Teile (1 , 2) mit unterschiedlichen wässrigen und / oder gasförmigen Medien und / oder Gemischen beschickt werden. Der hydrostatische bzw. barometrische Druck ist in beiden Kammern durch übliche Maßnahmen einstell- und regelbar.
Bei Verwendung eines Einsatzes (14) ohne Membran entsteht durch das Zusammenführen des, über ein Gelenk (8) verbundenen, oberen und unteren Gehäuses (1 , 2) zwischen der Ausstülpung (3) des Oberteils (1 ) und der Ausnehmung (4) des Unterteils (2) eine zentrale Kammer (Reaktionsraum) (5), deren Volumen durch die Höhe der Ausstülpung bestimmt, und je nach Anwendung variiert werden kann. Bevorzugt wird die Ausstülpung (3) des Oberteils (1 ) aus transparentem Material gefertigt und die Ausnehmung (4) des Unterteils (4) nach unten durch ein transparentes Material abgeschlossen. Daher verfügen beide Kammern (5, 17) über jeweils ein optisches bzw. die zentrale Kammer (5) über zwei optische Fenster. Diese Fenster ermöglichen eine Belichtung der Kammer(n) und / oder eine Visualisierung und/oder Prozeßkontrolle über alle gängigen mikrooptischen und/oder spektroskopischen Techniken. Eine entsprechende Ausgestaltung ist in Figuren 1 und 2 dargestellt.
Insbesondere kann die Messung durch Lichtmikroskopie oder confokale Lasermikroskopie erfolgen. Zum Nachweis können ggf. auch Fluoreszenznachweismethoden eingesetzt werden.
Das transparente Material kann beliebig ausgewählt werden, es soll aber im Kontakt mit den verwendeten Medien keine toxischen Produkte wie z.B. Weichmacher abgeben. Z.B. sind transparente Kunststoffe, Quarz oder Glas geeignet.
Die Dichtungsmaterialien werden aus den gängigen ausgewählt und umfassen z.B. Gummi, Silikon oder Teflon.
Durch Bohrungen im Ober- und / oder im Unterteil (1 , 2) können bevorzugt in beide Kammern (5, 17] bzw. den zentralen Reaktionsraum (5) zusätzliche Sensoren (z.B. Optoden, Drucksensoren) oder Elektroden [z.B. zur Ableitung elektrischer Signale oder zur elektrischen Stimulation) eingeführt werden. Es können so z.B. Messungen von pH, p02, Impedanz, Fluoreszenz, Temperatur etc. durchgeführt werden.
In beide Kammern (5, 17) bzw. die zentrale Kammer (5) kann ein berührungsfrei angetriebener Magnetrührer eingebracht werden. Die Membran des Einsatzes (1 4) kann aus üblichem für Membranen verwendetem Material bestehen. Sie kann hydrophil, hydrophob, semipermeabel oder nicht permeabel sein und wird mit geeigneten Verfahren für den jeweiligen Einsatzzweck geeignet vorbehandelt. Die Membran kann auch sandwichartig eingebettetes biologisches Material enthalten, z.B. in einer Alginatmatrix. Die Membran kann mit Monoschichten aus Zellen oder ähnlichem biologischem Material beschichtet sein. Durch unterschiedliche Wahl des hydrostatischen oder barometrischen Drucks in den beiden Kammern (5, 17) kann eine Verformung der auf die Membran aufgebrachten Zellen bewirkt werden.
Durch das Zusammenführen des Oberteils (1 ) und des Unterteils (2) wird die Ausstülpung (3) schräg in die Ausnehmung (4) des Unterteils (2) eingeführt und dadurch der Einschluß von Luftblasen bei Arbeiten mit wässrigen Medien verhindert. Üblicherweise wird zunächst die erste Kammer (5) befüllt, dann ggf. der Aufsatz ( 1 1 ) auf die Ausstülpung (3) aufgesetzt, die Ausstülpung durch Zusammenführen von Ober- und Unterteil (1 , 2) schräg in die erste Kammer (5) eingeführt und dann die zweite Kammer (1 7) durch die Zuleitungen gefüllt.
Das Gehäuse (1 , 2) kann entweder über ein angeschlossenes Wasserbad oder elektrisch über integrierte Peltierelemente oder durch Aufbringen auf eine übliche Heizplatte temperiert (erwärmt oder gekühlt) werden. In diesem Fall besteht das Gehäuse aus wärmeleitendem Material, z.B. Aluminium oder ähnlichem.
Die gesamte Mikrokammer ist sterilisierbar.
An mindestens einem Zulauf (6, 7) und/oder an mindestens einem Ablauf (6, 7) wird mindestens ein Sensormodul angeschlossen, in dem mindestens eine Mikroelektrode zur Messung des durchströmenden Mediums integriert ist. Ein Sensormodul besitzt auf der der Mikrokammer zugewandten Seite jeweils eine Kanüle, die in einen, jeweils mit einem sterilen Septum verschlossenen, Ablauf der Mikrokammer gestochen wird, und eine sterile Verbindung zwischen Mikrokammer und Sensormodul ermöglicht.
Die Messungen können über kurze oder beliebig lange Zeiträume durchgeführt werden und sind speziesunabhängig. Es können beispielsweise Stoffwechselprozesse einzelner Spezies oder toxikologische Untersuchungen von flüssigen oder gasförmigen Proben durch Verwendung bestimmter Spezies als „Sensor" durchgeführt werden.
Durch die erfindungsgemäße Kammer wurde erstmals eine Mikrokammer für sehr kleine Volumina im Mikroliterbereich bereitgestellt, die sehr einfach bedienbar und trotz der geringen Größe der Reaktionskammer(n) robust und gut handhabbar ist. Das Volumen der Kammer(n) ist leicht variierbar. Der Aufbau ermöglicht eine äußerst vielseitige Anwendung verschiedenster Untersuchungsmaterialien und Meßmethoden.

Claims

Patenta nsprüc he:
1 . Mikrokammer zur Kultivierung, Manipulation und/oder nicht- invasiven Messung an biologischem Material, mit einem Gehäuse ( 1 , 2) aus einem Oberteil ( 1 ) und einem U nterteil (2) , mit einer behältnisförmigen Ausnehmu ng (4, 5) im Unterteil (2) und einer Ausstülpung (3) im Oberteil ( 1 ) , mit wenigstens jeweils einer flüssigkeits- oder gasführenden Zu- u nd Ableitung (6, 7) in die behältnisförmige Ausnehmung (5) , wobei das Oberteil ( 1 ) gegenüber dem U nterteil (2) mit einem Gelenk (8) klappbar ausgestaltet ist, wobei die Ausstülpu ng des Oberteils (3) und die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5) des Unterteils so angeordnet u nd ausgestaltet sind, dass in einer zugeklappten Position von U nterteil (2) und Oberteil ( 1 ) die behä ltnisförmige Ausnehmung (5) des Unterteils, eine erste Kam mer (5) bildend, deckelartig durch die Ausstülpung des Oberteils (3) abgedichtet ist, wobei ein Verschlussmittel (9, 1 0) zur Sicherung der zugeklappten Position vorgesehen ist.
2. Mikrokam mer nach Anspruch 1 mit einer an der behältnisförmigen Ausnehmung (4, 5) vorbeiführenden, und / oder mit einer an der Ausstülpung (3) vorbeiführenden, jeweils die Zu- und Ableitung (6, 7) verbindenden flüssigkeit- oder gasführenden Leitung.
3. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Aufsatz ( 1 1 ) , welcher auf die Ausstülpung (3) aufsetzbar und in die behältnisförmige Ausnehmung (4,5) einsetzbar ist.
4. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausstülpung (3) eine zweite Kammer ( 1 7) aufweist, mit wenigstens jeweils einer flüssigkeits- oder gasführenden Zu- u nd Ableitung in die zweite Kammer ( 1 7) , wobei die zweite Kammer ( 1 7) eine Membran ( 1 4) zu der Seite a ufweist, mit der in der geschlossenen Position die behältnisförmige Ausnehmung (4,5) , eine erste Kammer (5) bildend, deckelartig verschlossen wird.
5. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem in die erste (5) u nd / oder zweite Kam mer ( 1 7) eingebrac hten Biosensor und/oder physikochemischen Sensor.
6. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste (5) und / oder die zweite Kammer ( 1 7) mit Hilfe von Dichtringen ( 1 2a, 1 2b, 1 3a, 1 3b) abgedichtet ist bzw. sind .
7. Mikrokam mer nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die Zu- bzw. Ableitungen (6, 7) in die erste und / oder zweite Kammer (5, 1 7) mit gegeneinander austauschbaren unterschiedlichen Anschlussmodulen versehen sind .
8. Mikrokam mer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und / oder zweite Kammer (5, 1 7) für eine mikrooptische oder spektroskopische Beobachtung wenigstens teilweise durchlässig ausgestaltet sind .
9. Mikrokam mer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese wenigstens teilweise aus wärmeleitfähigem Material zur Beheizung hergestellt ist.
0. Mikrokam mer nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem oder mehreren Peltierelementen zur Beheizung bzw. Kühlung .
1 . Mikrokammer nach einem der Ansprüche 3 bis 1 0, wobei die Membran ( 1 4) als eine hydrophobe, hydrophile, semipermeable oder nicht permeable, mit biologischem Material ein- oder zweiseitig beschichtete oder biologisches Material sandwichartig eingebettet enthaltende Membran ausgestaltet ist. i 2. Verwendung einer Mikrokammer nach einem der vorstehenden Ansprüc he zur Kultivierung, Manipulation und/oder nicht-invasiven Messung an biologischem Material in miniaturisiertem Maßstab.
PCT/EP2002/011346 2001-10-11 2002-10-10 Mikrokammer WO2003033642A2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2002337150A AU2002337150A1 (en) 2001-10-11 2002-10-10 Microchamber
EP02772369A EP1434851A2 (de) 2001-10-11 2002-10-10 Mikrokammer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001150269 DE10150269B4 (de) 2001-10-11 2001-10-11 Mikrokammer zur nicht-invasiven Messung an biologischem Material
DE10150269.9 2001-10-11

Publications (2)

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