WO2012103915A1 - Filtrationsbehälter für makromoleküle - Google Patents

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Sartorius Stedim Biotech GmbH
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    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
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    • B01L2300/0681Filter

Definitions

  • the invention relates to a filtration container, in particular for the concentration of macromolecules, which can be inserted into a filtrate recovery tube, with an upper portion, an axially to the upper portion
  • the upper section forms a sample container which is hollow-cylindrical or formed as a hollow truncated cone and has an inlet opening at its upper end side,
  • the downwardly tapering central portion has a filtration chamber having at least one planar first main wall tapering downwardly relative to the opposite wall, the at least one main planar wall having a filter window sealed by a laminar membrane filter and the lower one Section one to the lower edge of the
  • a concentration of macromolecules in particular of
  • Protein samples in a volume range of 500 ⁇ to 20 ml in filtration containers, in a
  • Centrifugal units are concentrated by the method of ultrafiltration.
  • ultrafiltration it is common practice to provide a retentate chamber as a so-called dead-stop pocket in the filtration containers to prevent dry running of the sample.
  • the concentrated sample is collected in the dead volume formed by the retentate chamber and recovered by pipetting.
  • EP 0 651 675 B1 discloses a filtration tank for
  • the known filtration tank consists of an upper portion, one axially to the upper portion
  • the upper portion forms a sample container, which is formed as a hollow cylinder, and the downwardly tapered middle
  • Section forms a filtration chamber, which has two mutually opposite downwardly converging main walls and two connecting them at their lateral edges connecting walls.
  • One of the main walls forms a filter window for
  • Extensions of the main and connecting walls of the middle section are.
  • JP 62-011564 A1 discloses a filtration vessel for the centrifugal concentration of macromolecules.
  • a substantially hollow cylindrical container has a cylindrical insert which divides the container in the longitudinal direction and has a sealing collar.
  • an obliquely cut approach is arranged, whose inlet opening is covered by a filter membrane, which thus rises by an angle between 25 and 45 °.
  • a formed annular RetentatKammer in which the retentate is collected.
  • the volume of the dead-stop pocket which here also adjoins the boundary region to the membrane, can increase in a tolerance range by changing the membrane permeability as a result of adhesive or thermal action.
  • Object of the present invention is therefore, a
  • Specify filtration tank which has a retentate chamber, which allows the setting of a constant volume after the concentration in the retentate.
  • Retentate chamber is always the same and thus reproducible by their inventive design of filtration tank to filtration tank.
  • the filter window runs pointed towards its lower edge.
  • the active membrane with the lower edge of the window has practically only a point contact with negligible membrane area and thus does not lead to a distortion of the retentate volume.
  • Filtration chamber on the outside facing a filter cover with at least one filtrate on.
  • Invention is the filter cover as adapted to the outer shape of the filtration chamber überverschbare sleeve
  • the membrane can be in the filter window at a
  • planar main wall and the opposite wall of the filtration chamber converge toward one another. Due to the converging main walls, the emergence or the formation of a small volume retentate chamber is favored.
  • the first main wall of the filtration chamber is over one opposite to a transverse to a longitudinal axis
  • Horizontal sloping slope connected to an adjacent first main wall of the retentate chamber.
  • the sloping slope has an angle of greater than or equal to 30 ° relative to the horizontal.
  • the sloping Sloped to the horizontal an angle of about 45 °.
  • At least the retentate chamber is made of a chemically inert material, in particular of the polymer polystyrene,
  • Polystyrene has the advantage that it is chemically inert and has no protein binding properties.
  • the collection of the concentrated sample or of the retentate is made possible in a very small volume space, which is also chemically inert.
  • FIG. 1 shows a spatial representation of a
  • Figure 2 a side view in section of the
  • FIG. 3 an enlarged view of the detail III of FIG. 2. Description of the embodiments
  • a filtration tank 1 essentially consists of an upper section 2, a middle section 3 and a lower section 4.
  • the filtration tank 1 is in a
  • Filtrate recovery tube 5 can be used. It is the
  • the upper portion 2 forms a sample container 8, which is formed substantially hollow-cylindrical or as a hollow truncated cone and at its upper end face 9 a
  • Inlet opening 10 has.
  • the central portion 3 tapers in a vertical plane downwards and forms a filtration chamber 13, the two opposing downwards
  • the first main wall 14 is flat
  • a filter window 18 is arranged, which is on its the filtration chamber 13th
  • the filter window 18 has a transverse to the longitudinal axis 20 of the filtration tank 1 extending lower edge 21, to which the lower portion 4 connects in the vertical direction downwards.
  • the filter window 18 arranged in the plane first main wall 14 is at its retentate chamber 22
  • the filter window 18 laterally bounding edges 32, 33 taper toward each other.
  • the lower section 4 forms a retentate chamber 22 with a first planar main wall 23 and an opposite second, semicircular or concave main wall 24.
  • the first main wall 14 of the filtration chamber 13 is disposed opposite one transverse to the longitudinal axis 20
  • Retentate chamber 22 connected.
  • the retentate chamber 22 is vertically downwardly from a bottom 30th
  • Retentate volume 34 (dead space).
  • the filter cover 31 has at least one filtrate channel 35 through which the through the membrane filter 19th
  • the filter cover 31 is formed as an over-sleeve adapted to the outer shape of the middle portion 4 formed by the filtration chamber 13.
  • the filtration tank 1 is preferably formed from the polymer polystyrene.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filtrationsbehälter (1) zur Konzentration von Makromolekülen, der in ein Filtratgewinnungsröhrchen (5) einsetzbar ist, mit einem oberen Abschnitt (2), einem sich axial an den oberen Abschnitt (2) anschließenden mittleren Abschnitt (3) und einem sich axial an den mittleren Abschnitt (3) anschließenden unteren Abschnitt (4), von denen der obere Abschnitt (3) einen Probenbehälter (8) mit Einlassöffnung (10) bildet und von denen der sich nach unten hin verjüngende mittlere Abschnitt (3) eine Filtrationskammer (13) mit zwei Hauptwänden (14, 15) aufweist, wobei die Hauptwand (14) ein Filterfenster (18) aufweist, das durch einen flächigen Membranfilter (19) dicht verschlossen ist. Der untere Abschnitt (4) bildet eine sich an die Unterkante (21) des Filterfensters (18) in vertikaler Richtung nach unten anschließende Retentatkammer (22), wobei das in der ebenen ersten Hauptwand (14) angeordnete Filterfenster (18) zu seiner der Retentatkammer (22) benachbarten Unterkante (21) hin verjüngend ausgebildet ist.

Description

FILTRATIONSBEHÄLTER FÜR MAKROMOLEKÜLE
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Filtrationsbehälter, insbesondere zur Konzentration von Makromolekülen, der in ein Filtratgewinnungsröhrchen einsetzbar ist, mit einem oberen Abschnitt, einem sich axial an den oberen Abschnitt
anschließenden mittleren Abschnitt und einem sich axial an den mittleren Abschnitt anschließenden unteren Abschnitt, von denen
der obere Abschnitt einen Probenbehälter bildet, der hohlzylindrisch oder als hohler Kegelstumpf ausgebildet ist und an seiner oberen Stirnseite eine Einlassöffnung aufweist ,
der sich nach unten hin verjüngende mittlere Abschnitt eine Filtrationskammer, die mindestens eine nach unten hin relativ auf die gegenüberliegende Wand zulaufende ebene erste Hauptwand aufweist, wobei die wenigstens eine ebene Hauptwand ein Filterfenster aufweist, das durch einen flächigen Membranfilter dicht verschlossen ist und - der untere Abschnitt eine sich an die Unterkante des
Filterfensters in vertikaler Richtung nach unten
anschließende Retentatkammer bildet. Stand der Technik
Eine Konzentration von Makromolekülen, insbesondere von
Proteinproben, erfolgt in einem Volumenbereich von 500 μΐ bis 20 ml in Filtrationsbehältern, die in ein
Filtratgewinnungsröhrchen eingesetzt und in
Zentrifugaleinheiten über die Methode der Ultrafiltration konzentriert werden. Bei der Ultrafiltration ist es üblich, eine Retentatkammer als eine so genannte Dead-Stop-Tasche in den Filtrationsbehältern vorzusehen, die das Trockenlaufen der Probe verhindern soll. Dabei wird die konzentrierte Probe in dem von der Retentatkammer gebildeten Totvolumen gesammelt und durch Pipettieren wieder gewonnen. Bei einigen
Anwendungen, wie z.B. bei der Proteinkristallographie, ist es wichtig, bei allen Proben ein konstantes Volumen nach der Konzentration zu bekommen. Bei den bekannten
Filtrationsbehältern ist dies nicht möglich, da die Dead- Stop-Taschen der Filtrationsbehälter an die Membran
angrenzen, die entweder durch Klebstoff oder thermisch an das Gehäuse angebracht wurde. Hitze bzw. Klebstoff verändern lokal die Durchlässigkeit der Membran, sodass sie in einem Toleranzbereich dicht ist und so das Volumen der Dead-Stop- Tasche vergrößert.
Aus der EP 0 651 675 Bl ist ein Filtrationsbehälter zur
Konzentration von Makromolekülen bekannt, der in Verbindung mit einem Filtratgewinnungsröhrchen und einer
Mikrokonzentriervorrichtung zur Konzentrierung von
Makromolekülen aus einer Lösung durch Drehen der
Mikrokonzentriervorrichtung in einer Zentrifuge in einem Retentatbehälter die konzentrierten Makromoleküle sammelt. Der bekannte Filtrationsbehälter besteht aus einem oberen Abschnitt, einem sich axial an den oberen Abschnitt
anschließenden mittleren Abschnitt und einem sich axial anschließenden unteren Abschnitt. Der obere Abschnitt bildet dabei einen Probenbehälter, der hohlzylindrisch ausgebildet ist, und der nach unten hin sich verjüngende mittlere
Abschnitt bildet eine Filtrationskammer, die zwei einander gegenüberliegende nach unten hin aufeinander zulaufende Hauptwände sowie zwei diese an ihren lateralen Kanten verbindende Verbindungswände aufweist.
Eine der Hauptwände bildet dabei ein Filterfenster zur
Aufnahme eines flächigen Membranfilters. Der sich
anschließende untere Abschnitt bildet eine sich an die
Unterkante des Filterfensters anschließende Retentatkammer, deren begrenzende Haupt- und Verbindungswände ebene
Verlängerungen der Haupt- und Verbindungswände des mittleren Abschnitts sind.
Auch wenn sich diese bekannte Vorrichtung grundsätzlich bewährt hat, hat sich gezeigt, dass es sehr schwierig ist, bei allen Proben ein konstantes Volumen nach der
Konzentration zu bekommen.
Weiterhin ist aus der JP 62-011564 AI ein Filtrationsbehälter zur Zentrifugalkonzentrierung von Makromolekülen bekannt. Ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Behälter weist einen den Behälter in Längsrichtung unterteilenden zylindrische Einsatz mit einem abdichtenden Bund auf. Oberhalb des Bundes ist dabei ein schräg angeschnittener Ansatz angeordnet, dessen Eingangsöffnung von einer Filtermembran abgedeckt wird, die damit um einen Winkel zwischen 25 und 45° ansteigt. Zwischen dem Ansatz und der umgebenden Behälterwandung wird dabei eine ringförmige RetentatKammer gebildet, in der das Retentat gesammelt wird.
Auch mit dieser Vorrichtung kann sich das Volumen der Dead- Stop-Tasche, das auch hier an den Grenzbereich zur Membran angrenzt, in einem Toleranzbereich durch Veränderung der Membrandurchlässigkeit infolge von Klebstoff oder thermischer Einwirkung vergrößern.
Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen
Filtrationsbehälter anzugeben, der eine Retentatkammer aufweist, die die Einstellung eines konstanten Volumens nach der Konzentration in der Retentatkammer ermöglicht.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass das in der ebenen ersten Hauptwand angeordnete Filterfenster zu seiner der
Retentatkammer benachbarten Unterkante hin verjüngend
ausgebildet ist.
Durch die verjüngende Ausbildung des Filterfensters liegt unmittelbar oberhalb der von der Unterkante des
Filterfensters begrenzten Retentatkammer eine
vernachlässigbar kleine Membranfläche. Das Volumen der
Retentatkammer ist durch deren erfindungsgemäße Ausbildung von Filtrationsbehälter zu Filtrationsbehälter immer gleich und somit reproduzierbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung läuft das Filterfenster zu seiner Unterkante hin spitz zu. Damit hat die aktive Membran mit der Unterkante des Fensters praktisch nur eine Punktberührung mit vernachlässigbarer Membranfläche und führt somit nicht zu einer Verfälschung des Retentatvolumens .
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der flächige Membranfilter auf seiner der
Filtrationskammer abgewandten Außenseite eine Filterabdeckung mit mindestens einem Filtratkanal auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Filterabdeckung als eine an die äußere Form der Filtrationskammer angepasste überschiebbare Hülse
ausgebildet. Durch die Verwendung einer überschiebbaren Hülse lässt sich die Membran in dem Filterfenster bei einer
Zentrifugation mechanisch stabilisieren.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung laufen die ebene Hauptwand und die gegenüberliegende Wand der Filtrationskammer aufeinander zu. Durch die aufeinander zulaufenden Hauptwände wird das Entstehen bzw. die Ausbildung einer kleinvolumigen Retentatkammer begünstigt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Hauptwand der Filtrationskammer über eine gegenüber einer quer zu einer Längsachse verlaufenden
Horizontalen abfallenden Schräge mit einer benachbarten ersten Hauptwand der Retentatkammer verbunden. Die abfallende Schräge weist gegenüber der Horizontalen einen Winkel von größer oder gleich 30° auf. Bevorzugt weist die abfallende Schräge gegenüber der Horizontalen einen Winkel von etwa 45° auf .
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens die Retentatkammer aus einem chemisch inerten Material, insbesondere aus dem Polymer Polystyrol,
ausgebildet. Polystyrol hat den Vorteil, dass es chemisch inert ist und keine proteinbindenden Eigenschaften aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird die Sammlung der konzentrierten Probe bzw. des Retentats in einem sehr kleinen Volumenraum, der zudem chemisch inert ist, ermöglicht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.
Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 : eine räumliche Darstellung eines
Filtrationsbehälters mit
Filtratgewinnungsröhrchen
Explosionsdarstellung,
Figur 2 : eine Seitenansicht im Schnitt des
Filtrationsbehälters von Figur 1 eingesetzt in das Filtratgewinnungsröhrchen von Figur 1 und
Figur 3: eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit III von Figur 2. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Filtrationsbehälter 1 besteht im Wesentlichen aus einem oberen Abschnitt 2, einem mittleren Abschnitt 3 und aus einem unteren Abschnitt 4.
Der Filtrationsbehälter 1 ist in ein
Filtratgewinnungsröhrchen 5 einsetzbar. Dabei ist der
Filtrationsbehälter 1 mit einer Verschlusskappe 6
verschließbar, die entsprechend dem Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3 über ein Verbindungsteil 7 angeformt ist.
Der obere Abschnitt- 2 bildet einen Probenbehälter 8, der im Wesentlichen hohlzylindrisch oder als hohler Kegelstumpf ausgebildet ist und an seiner oberen Stirnseite 9 eine
Einlassöffnung 10 aufweist.
An seinem der oberen Stirnseite 9 abgewandten unteren Ende geht der obere Abschnitt 2 in den mittleren Abschnitt 3 über. Der mittlere Abschnitt 3 verjüngt sich in einer vertikalen Ebene nach unten hin und bildet eine Filtrationskammer 13, die zwei einander gegenüberliegende nach unten hin
aufeinander zulaufende Hauptwände 14 und 15 aufweist. In den Ausführungsbeispielen ist die erste Hauptwand 14 eben
ausgebildet, während die zweite Hauptwand 15 im Querschnitt innen konkav geformt ist.
In der ebenen ersten Hauptwand 14 ist ein Filterfenster 18 angeordnet, das auf seiner der Filtrationskammer 13
abgewandten Außenseite von einer Filterabdeckung 31 mit einem flächigen Membranfilter 19 dichtend abgedeckt wird. Das Filterfenster 18 weist eine quer zur Längsachse 20 des Filtrationsbehälters 1 verlaufende Unterkante 21 auf, an die sich der untere Abschnitt 4 in vertikaler Richtung nach unten anschließt. Das in der ebenen ersten Hauptwand 14 angeordnete Filterfenster 18 ist zu seiner der Retentatkammer 22
benachbarten Unterkante 21 hin verjüngend ausgebildet. Damit laufen die das Filterfenster 18 seitlich begrenzenden Ränder 32, 33 spitz aufeinander zu.
Der untere Abschnitt 4 bildet eine Retentatkammer 22 mit einer ersten ebenen Hauptwand 23 und einer gegenüberliegenden zweiten, halbrunden bzw. konkaven Hauptwand 24.
Die erste Hauptwand 14 der Filtrationskammer 13 ist über eine gegenüber einer quer zu der Längsachse 20 verlaufenden
Horizontalen 27 um einen Winkel 28 von etwa 45° abfallende Schräge 29 mit der benachbarten ersten Hauptwand 23 der
Retentatkammer 22 verbunden. Die Retentatkammer 22 wird in vertikaler Richtung nach unten hin von einem Boden 30
begrenzt .
Zur Aufnahme der konzentrierten Probe bildet die
Retentatkammer 22 unterhalb der Unterkante 21 ein
Retentatvolumen 34 (Totraum) .
Die Filterabdeckung 31 weist mindestens einen Filtratkanal 35 auf, über den das durch den Membranfilter 19
hindurchtretende Filtrat in das Filtratgewinnungsröhrchen 5 geleitet wird. Die Filterabdeckung 31 ist als eine an die äußere Form des von der Filtrationskammer 13 gebildeten mittleren Abschnittes 4 angepasste überschiebbare Hülse ausgebildet. Der Filtrationsbehälter 1 ist bevorzugt aus dem Polymer Polystyrol ausgebildet.
Bezugszeichenliste
1 Filtrationsbehälter
2 oberer Abschnitt von 1
3 mittlerer Abschnitt von 1
4 unterer Abschnitt von 1
5 Filtratgewinnungsröhrchen
6 Verschlusskappe
7 Verbindungsteil
8 Probenbehälter
9 obere Stirnseite von 2
10 Einlassöffnung von 2
11 Außenwandung von 2
12 Innenwandung von 5
13 Filtrationskammer von 3
14 erste Hauptwand von 3
15 zweite Hauptwand von 3
18 Filterfenster von 14
19 Membranfilter
20 Längsachse von 1
21 Unterkante von 18
22 Retentatkammer
23 erste Hauptwand von 22
24 zweite Hauptwand von 22
27 Horizontale
28 Winkel
29 Schräge
30 Boden von 22
31 Filterabdeckung
32 Rand von 18
33 Rand von 18 Retentatvolumen Filtratkanal

Claims

Ansprüche
1. Filtrationsbehälter (1), insbesondere zur Konzentration von Makromolekülen, der in ein Filtratgewinnungsröhrchen (5) einsetzbar ist,
mit einem oberen Abschnitt (2) , einem sich axial an den oberen Abschnitt (2) anschließenden mittleren Abschnitt (3) und einem sich axial an den mittleren Abschnitt (3) anschließenden unteren Abschnitt (4),
von denen
der obere Abschnitt (3) einen Probenbehälter (8) bildet, der hohlzylindrisch oder als hohler Kegelstumpf ausgebildet ist und an seiner oberen Stirnseite (9) eine Einlassöffnung (10) aufweist, der sich nach unten hin verjüngende mittlere Abschnitt (3) eine Filtrationskammer (13) aufweist, die mindestens eine nach unten hin relativ auf die gegenüberliegende Hauptwand (15) zulaufende ebene erste Hauptwand (14) aufweist, wobei die wenigstens eine ebene Hauptwand (14) ein Filterfenster (18) aufweist, das durch einen flächigen Membranfilter (19) dicht verschlossen ist und
der untere Abschnitt (4) eine sich an die Unterkante (21) des Filterfensters (18) in vertikaler Richtung nach unten anschließende Retentatkammer (22) bildet, dadurch gekennzeichnet,
dass das in der ebenen ersten Hauptwand (14) angeordnete Filterfenster (18) zu seiner der Retentatkammer (22) benachbarten Unterkante (21) hin verjüngend ausgebildet ist . Filtrationsbehälter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filterfenster (18) zu seiner Unterkante (21) hin spitz zuläuft.
Filtrationsbehälter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der flächige Membranfilter (19) auf seiner der
Filtrationskammer (13) abgewandten Außenseite eine
Filterabdeckung (31) mit mindestens einem Filtratkanal (35) aufweist.
Filtrationsbehälter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Filterabdeckung (31) als eine an die äußere Form der Filtrationskammer (13) angepasste überschiebbare Hülse ausgebildet ist.
Filtrationsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die ebene Hauptwand (14) und die gegenüberliegende Hauptwand (15) der Filtrationskammer (13) aufeinander zulaufen .
Filtrationsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Hauptwand (14) der Filtrationskammer (13) über eine gegenüber einer quer zu einer Längsachse (20) verlaufenden Horizontalen (27) abfallende Schräge (29) mit einer benachbarten ersten Hauptwand (23) der
Retentatkammer (22) verbunden ist.
7. Filtrationsbehälter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abfallende Schräge (29) gegenüber der
Horizontalen (27) einen Winkel (28) von größer oder gleich 30° aufweist.
8. Filtrationsbehälter nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abfallende Schräge (29) gegenüber der
Horizontalen (27) einen Winkel (28) von etwa 45° aufweist .
9. Filtrationsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens die Retentatkammer (22) aus einem chemisch inerten Material ausgebildet ist.
10. Filtrationsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Retentatkammer (22) aus dem Polymer Polystyrol ausgebildet ist.
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