WO2015014457A1 - Vorrichtung und verfahren zur ablösung biologischen materials von einer oberfläche eines trägers - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur ablösung biologischen materials von einer oberfläche eines trägers Download PDF

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WO2015014457A1
WO2015014457A1 PCT/EP2014/001980 EP2014001980W WO2015014457A1 WO 2015014457 A1 WO2015014457 A1 WO 2015014457A1 EP 2014001980 W EP2014001980 W EP 2014001980W WO 2015014457 A1 WO2015014457 A1 WO 2015014457A1
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WO
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carrier
vessel
scraper
biological material
holding device
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/001980
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Zimmermann
Michael GEPP
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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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
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • 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
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/04—Cell isolation or sorting

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for detaching biological material, in particular biological cells or proteins, from a surface of a carrier.
  • cylindrical sample carriers for example in the form of wires, probes or sensors, are used for receiving biological cells or proteins.
  • the carrier surface contains a carrier matrix, for example of a (bio) polymer such.
  • As alginate which with specific proteins, eg. As antibodies, may be functionalized. If cells or proteins come into contact with the carrier surface, they are immobilized on it.
  • a cylindrical sample carrier can be placed in an examination subject, eg. B. the arm of a subject or in an arm located in the protective tube are introduced.
  • an examination subject eg. B. the arm of a subject or in an arm located in the protective tube are introduced.
  • the cells or proteins immobilized on the surface of the cylindrical support it is necessary to detach them from the support surface.
  • cell scrapers are known from the prior art, but they are designed for elongated, planar surfaces.
  • the detachment of immobilized cells or proteins from cylindrical support objects is time-consuming with such scrapers and requires manual handling.
  • a tube assembly for receiving a predetermined amount of bacteria from a rearing colony of bacteria is known, wherein an elongated rod in a tip section has an opening groove for receiving bacteria by capillary action. Further, the rod has a cuff with a wiping portion that can be moved along the peripheral surface of the tip portion to wipe unwanted bacteria from the peripheral surface.
  • a disadvantage of this tube arrangement is, on the one hand, that, although undesired bacteria can be wiped off with the cuff, the actually desired bacteria are not removable. Therefore, the method is only limited for immobilized cells or proteins used and also can not be used to replace a carrier matrix.
  • a device for obtaining smear cell material with a oneendes a scraper having rod is also known, the other a slidable on the rod closure plug for closing a sample container is provided.
  • the sealing plug may have on its side facing the swab body a stripping device in the form of a domed dome with a central, sealingly receiving the rod receiving opening.
  • the swab cell material adhering to the swab body may remain in the sample cylinder after it has been peeled off by the scraper device.
  • the disadvantage is that the sample cylinder has only one closure cap at the collecting end, whereby the flexibility with respect to a controlled further processing of the detached cell material is limited.
  • US Pat. No. 4,789,639 A discloses a liquid recovery device in which a sample swab is coated with a strengthened absorbent Päd is pulled through a squeezing unit integrated into the sample bottle.
  • the swab can be drawn through a lower through-opening of the ejection unit, which is designed such that the absorbent pedestal is pressed out as the through-opening passes through, so that the liquid pressed out drips back into the liquid reservoir.
  • the device described is therefore suitable only for the separation of excess sample liquid, but not for the separation of the desired sample material.
  • a cell culture harvester consisting of a scraper head with blade and a guide bar, wherein the scraper head and the guide bar are connected to each other only by the magnetic attraction.
  • the device is only suitable for the separation of cell cultures formed on the flat inner wall of a vessel, but not for the separation of immobilized cells or proteins from the surface of a cylindrical support.
  • enzymatic methods are known for detaching biological material from a carrier.
  • such methods usually require a high cost of materials.
  • the use of such methods is critical in time, since the enzymes used biological material that will be used in the further course for analysis, often nonspecific cleavage, z. For example proteins.
  • centrifugation which can have cell-damaging effects, is often necessary for washing steps, for example as a result of destruction of the cell membrane, and can thus influence or rule out subsequent analysis methods.
  • An object of the present invention is to provide a device for detaching biological material from a carrier which avoids disadvantages of the devices known from the prior art.
  • Another object of the present invention is to provide a method of detaching a biological material from a carrier which avoids the disadvantages of the prior art methods.
  • an apparatus for detaching biological material, in particular biological cells and / or proteins, from a surface of a carrier comprises a holding device for receiving at least one carrier, on whose surface a biological material is immobilized, a mechanical stripping device with at least one scraper for the mechanical detachment of the biological cells from the support surface and a vessel which is coupled to the holding device.
  • the vessel is arranged relative to the scraper so that material removed from the scraper material is collected by the vessel.
  • the at least one scraper is arranged so that it is surrounded by the vessel.
  • the scraper is preferably in the vessel interior, advantageously in an upper end region of the vessel.
  • a collecting area for receiving the detached and sedimented biological material is arranged.
  • the catchment area is funnel-shaped.
  • the device has at least one connection element which is connected to a collecting vessel, for.
  • a centrifuge tube or syringe is detachably connectable, wherein the collecting area is connected to the at least one connecting element via a drain valve.
  • a first connection element is provided, on which a centrifuge tube can be detachably connected, for. B. via a screw thread on the first connection element.
  • This first connection element is preferably arranged on the lowermost and / or a tapered section of the catchment area, so that the sedimented biological objects can be discharged by opening the discharge valve.
  • the device may provide a second connection element comprising a pipeline designed to be connected to an injection instrument, preferably a syringe, for removal of detached cells from the collection area.
  • Such an embodiment of the device according to the invention thus enables a fast and flexible harvest of the detached during processing biological objects.
  • the device has a connection for introducing and / or discharging a fluid.
  • the connection can be used to introduce a corresponding fluid into the vessel for chemical, preferably enzymatic detachment of the biological cells from the carrier surface.
  • the vessel can therefore be used simultaneously as a reaction vessel to enzymatically start the detachment of the cells.
  • a particular advantage of this embodiment is therefore that the biological material can be optionally mechanically and / or chemically detached from the support surface using only one device.
  • a particularly effective detachment can be achieved if a combined chemical and mechanical detachment takes place through the device.
  • immobilized cells which have not yet been detached by the enzymatic treatment can be removed by the at least one scraper in a subsequent mechanical separation from the support surface.
  • the detached material can be collected in the same vessel.
  • the reaction vessel can also be used for a washing step. In this case, the solution for chemical separation can be discharged again from the vessel via the connection after a predetermined incubation time and subsequently be replaced by a washing buffer.
  • the detached cells and remaining fragments of the immobilization can sediment in the vessel in order to collect them in a predetermined catchment area.
  • This has the particular advantage that cell-damaging centrifugation steps can be avoided with the present separation device and instead be replaced by a gentle sedimentation process in order to collect the separated material.
  • the holding device can be designed to hold a single carrier or to hold a plurality of carriers. If the holder is designed to support a plurality of carriers, the stripping device has a plurality of scrapers, preferably in such a way that each scraper is associated with a carrier with support.
  • the mechanical separation of the biological material will be described below using the example of a carrier and a stripper. The description applies analogously to the case in which a plurality of carriers can be held and a plurality of scrapers are provided.
  • the mechanical stripping device is coupled to the holding device linearly movable. This simplifies a controlled movement of the scraper along a supported carrier.
  • One possibility of the realization according to the invention is to design the holding device so that it can be moved linearly relative to the stripping device, so that a supported carrier is guided along the stripper for the detachment of the biological material by the linear movement.
  • the at least one scraper is arranged rigidly in the vessel, and a holder held in the holding device is at least partially pulled out of the vessel during the movement of the holding device. The carrier sections from which the biological material has already been separated are led out of the vessel.
  • the wiper or scrapers linearly displaceable with the stripping device, such that, in order to realize a stripping movement, the scraper is designed to be movable along a surface of the support rigidly disposed in the vessel.
  • An emphasized application of the device according to the invention relates to the detachment of biological material from thin, rod-shaped carriers.
  • Such carriers for example a wire or comparatively shaped probes or sensors, usually have a cylindrical cross-section.
  • the cross-section of the support may also be square or rectangular or an irregular, i. have irregular or polygonal cross-section.
  • the stripping device is preferably designed so that a tapered end portion of the scraper is adapted to the cross-sectional contour of the carrier with predetermined dimensions, such that the tapered end portion abuts the surface of the carrier, preferably with a predetermined contact pressure.
  • the scraper is designed as a tapered hollow body.
  • the tapered end portion of the carrier typically has a diameter in ⁇ or mm range.
  • the scraper is preferably tapered so that the diameter of the tapered end portion is adapted to the cross-sectional diameter of the carrier and peripherally surrounds the cross-sectional surface upon mechanical detachment.
  • the scraper of the mechanical stripping device is arranged so that it is displaced along its surface in the longitudinal direction of the holder-supported carrier during a mutual linear movement of the stripping device and the holding device.
  • a particular advantage is that the biological material and the carrier matrix can be detached from the entire surface of a rod-shaped carrier with a stripping movement, which is not possible with the scrapers which are known from the prior art and are designed for planar carrier surfaces.
  • a separating device is provided with which the collecting area can be separated from the remaining internal volume of the vessel.
  • a spatial separation of the reaction vessel and drain valve for harvesting the biological objects can be achieved after the replacement.
  • the separator can be further avoided that the collected sedimented biological material is whirled up again.
  • the separating device may be formed, for example, as a paddle wheel.
  • the paddle wheel is made of an elastic material to conform to the contour of the catchment area.
  • the separator is designed rotatable to mix one in the vessel befind ⁇ handy medium.
  • the paddle wheel can be operated in a continuous rotation mode .
  • the separation device can thus perform a dual function: to separate the biological objects collected in the collecting region from the remaining internal volume of the reaction vessel and, on the other hand, to effect thorough mixing of the reaction solution or the washing solution in the reaction vessel.
  • the stripping device forms a lid for the vessel.
  • the stripping device is hereby arranged on the opposite end of the collecting area vessel end.
  • this can have a clamping mechanism for fixing a carrier.
  • the holding device is preferably designed to receive an end region of the carrier.
  • the scraper may be formed of a rigid or a flexible material, for example of steel or plastic.
  • a rigid scraper has the advantage that not only the biological material but also the material of the carrier matrix can be reliably separated with it.
  • a method for detaching biological cells from a support surface of a support using a device as described above comprises the steps of holding a carrier with biological cells arranged in the holder on the carrier surface and mechanical detachment of the biological cells by the stripper and / or chemical, preferably enzymatic detachment of the biological cells by introducing a solution into the vessel.
  • the support surface is coated with a matrix on which the biological cells are immobilized.
  • the wiper separates the biological cells and the matrix from the carrier.
  • a sedimentation of the detached biological cells in the collecting area so that a cell-damaging centrifugation can be avoided.
  • Figure 1 is a rod-shaped cylindrical support; a device for detaching biological cells or proteins from a surface of a carrier according to an exemplary embodiment; a device for detaching biological cells or proteins from a surface of a carrier according to a further embodiment wei;
  • Figures 4 and 5 are a schematic enlarged view to illustrate the mechanical separation with the mechanical stripping device
  • FIG. 6 shows the device in a traveling state during the mechanical separation according to an exemplary embodiment; the removal of the detached biological material by means of a centrifuge tube; and the removal of the detached biological material by means of a syringe.
  • Figure 1 illustrates an example of a cylindrical support for receiving biological cells or proteins 5.
  • the carrier 1 has an upper end portion 2, on which the Tr ger is held in a holder of the device according to the invention Ge.
  • the end portion 2 may be coated or coated with a non-slip material.
  • the cylindrical culture surface 3 of the carrier 1 can be made of plastic, metal or glass.
  • a matrix 4 consisting of a (bio) polymer, such as alginate, is applied, which is coated with specific proteins, e.g. As antibodies, may be functionalized.
  • a biological material 5 adheres from diagnostic methods or in vitro cultivation.
  • FIG. 2 schematically illustrates a first embodiment of a device 10 for detaching the biological cells 5 from the carrier 1.
  • the separating device 10 comprises a holding device 11 for receiving a carrier of biological cells, a vessel 17 which is coupled to the holding device 11 and be sealed fluid-tight, and a mechanical stripping device 28 with at least one scraper (not shown in Figure 1) for the mechanical detachment of the biological cells from the support surface.
  • the holding device 11 comprises a hollow cylindrical outwardly formed outer housing 13, which also serves as a guide during the process along the reaction vessel 17. Further, the holding device 11 comprises an upper roundlit TE 12, which is fitted into a corresponding receptacle of the outer housing 13.
  • the holding device 11 is designed to support the head region 2 of the carrier cylinder 1.
  • a clamping element 16 (see FIG. 4) for receiving the head part 2 of the carrier cylinder 1 is provided centrally on the end plate 12.
  • the reaction vessel 17 is fitted in the outer housing 13 and guided in this movable.
  • the reaction vessel 17 may be made of glass, plastic or metal.
  • the dimensions of the reaction vessel are adapted to the dimensions of the cylinder carrier 1, so that the carriers 1 can be completely introduced into the reaction vessel 17.
  • a mechanical stripping device 28 is arranged, which is rigidly connected to the reaction vessel 17 and is movably coupled to the holding device 11 linearly movable.
  • the stripping device 28 includes a circular support plate 15 which is guided linearly movable on the outer housing 13, for example in a guide groove (not shown) which extends in the longitudinal direction of the outer housing 13.
  • a through hole is provided which is slightly larger than the diameter of the cylinder carrier 1.
  • At least one scraper is arranged on the side of the support plate 15 facing the reaction vessel 17 (not shown in FIG. 1), which will be described in more detail below with reference to FIGS. 4-6.
  • a conical collecting area 19 is arranged for receiving detached cells.
  • the inlet opening of the collecting region 19 can be closed with a separator 20, the z. B. as two or four Bladed paddle wheel 20 may be formed.
  • reference numeral 20a shows the paddle wheel in the closed horizontal position
  • reference numeral 20b shows the paddle wheel in the open vertical position.
  • the blades of the paddle wheel 20 are elastic in this case, so that they yield during the sliding along the oblique edges of the collecting area 19.
  • the paddle wheel 20 can also be operated in a continuous rotational operation in order to be able to mix a fluid introduced into the reaction vessel 17.
  • connection portion 19 At the lower end of the connection portion 19 is a drain valve 24, to which a funnel-shaped connection element 25 is connected.
  • the connecting element 25 has a screw thread (not shown), so that a centrifuge tube 26 can be screwed.
  • a second connecting element is provided on the lateral surface of the collecting region 19.
  • a pipeline 21 is connected to the interior volume of the collecting area 19 via a through-bore.
  • the biological material collected in the connection region 19 can be removed via the pipeline 21 and a drain valve 23.
  • the end region 22 of the discharge tube 21 is dimensioned such that it is designed to receive a suitable injection instrument, for example a syringe.
  • the tube 21 can also be used as a feed tube to introduce a chemical release fluid or wash solution into the reaction vessel 17.
  • a connection for introducing a fluid into the reaction vessel 17 may also be arranged laterally on the outer housing 13 or on the opposite end of the vessel.
  • the mechanical stripping device 28 is coupled for movement in a linearly movable manner with the holding device 11, which is indicated by the double arrow in FIG.
  • FIG. 3 shows a further embodiment 100 of the device according to the invention.
  • the holding device 11 is designed to support a plurality of carriers 1. Accordingly, the holding plate 15 of the stripping device on a plurality of through holes for the head end of the content Erten carrier 1. Furthermore, the stripping device also includes a corresponding number of scrapers (not shown), which are arranged so that each scraper is associated with a content-carrier.
  • FIG. 4 shows the clamping mechanism 16, which clamps the head end 2 of the cylindrical carrier 1 by means of clamping elements 27.
  • the inserted clamping mechanism can be formed, for example, by a clamping spring or other suitable retaining mechanisms known from the prior art.
  • the edge portion of the passage opening 29a shown in Figure 2 circular support plate 15 of the stripping device is shown schematically.
  • the scraper 30 is rigidly fastened to the edge region 28 and designed so that a tapered end portion 30 a of the scraper 30 is adapted to the cross-sectional diameter of the carrier 1, so that the tapered end portion 30 abuts against the surface of the carrier 1.
  • the mechanical stripping device 28 is coupled for movement in a linearly movable manner with the holding device 11. For mechanical detachment of the biological cells 5, the holding device 11 is moved linearly relative to the scraper 30, which is arranged rigidly relative to the barrel.
  • the carrier surface is guided by the traversing movement past the wiper 30, whereby the biological cells 5 and the carrier matrix 4 are mechanically scraped off by the end portion 30a of the wiper from the carrier.
  • FIGS. 5 and 6 show a movement state of the device 10, in which the holding device 11, as indicated by the arrow at the top right, was moved upwards, so that the supported carrier 1 was pulled past the scraper 30.
  • both the carrier matrix 4 and the cells 5 immobilized thereon were scraped off the carrier surface by the tapered end section 30a of the stripper 30, which fall down into the vessel (see FIG. 6) or sediment.
  • FIG. 6 also shows that the carrier 1 held in the holding device emerges in sections from the vessel 17 during the process after the carrier matrix 4 and the biological material 5 have been peeled off from its surface.
  • the mixture 40 of peeled biological material 5 and the carrier matrix 5 sediments in the direction of the collecting area 19 and accumulates there.
  • the separating device 20 is brought into an open position 20b.
  • the linear method of the mechanical stripping device relative to the holding device can be achieved by manual pulling up the holding device done.
  • a linear actuator may be provided for driving the holding device.
  • Figures 7 and 8 show advantageous embodiments for removing the detached material 40 from the detachment device.
  • FIG. 7 shows a state in which the detached material 40 has already sedimented in the collecting region 19. After sedimentation of the detached biological material 40 in the collecting area, the separating device 20 is brought by rotation of the impeller 20 in a closed, horizontal position, so that the collecting area of the inner volume of the reaction vessel 17 is separated.
  • a centrifuge tube 26 is screwed onto the connection element 25. If now the discharge valve 24 is opened, as shown in FIG. 7, the sedimented cells 40 can be transferred by additional rinsing via the connection element 25 into a further centrifuge tube 26.
  • the detached sedimented material 40 may be withdrawn through the drain valve 23 and the access tube 21 by sucking the material 40 out of the catchment area 19 with a syringe 27.
  • the valve 23 is brought into an open position, a syringe is attached to the end region 22 of the tube 21 and the handle 28 of the syringe 27 is pulled out to be pulled on.
  • the cylindrical culture substrate 1 to which cells 5 adhere by diagnostic methods or in vitro cultivation becomes taken out of a storage medium and clamped in the holding device 11.
  • the head portion 2 of the carrier 1 is firmly clamped.
  • the scraper 30 of the scraper device 28 arranged underneath abuts against the surface of the cylinder.
  • the holding device 11 will be described below
  • the reaction vessel 17 can now be flooded with a solution to z.
  • the detachment of the cells 5 can be started enzymatically.
  • the enzyme solution can be removed from the reaction vessel again and z. B. be replaced by a wash buffer.
  • Immobilized cells 5, which have not yet been detached by the enzymatic treatment can be mechanically removed from the surface by the movement of the holding device in the z direction (arrow direction in FIG. 6).
  • the detached cells 5 and remaining fragments 4 of the immobilization (for example (bio) polymers) sediment in the collecting area 19 of the reaction vessel 17 and can then be separated from the remaining internal volume of the reaction space 17 by the separating device 20.
  • the sedimented cells can then be transferred by additional rinsing through the connection 25 into another centrifuge tube 26 or can be taken up directly via the connection 21 in a syringe 27.
  • the isolated cells can then be sent to further examinations (for example, SEM, PCR, FACS).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ablösung biologischen Materials, insbesondere biologischer Zellen oder Proteine, von einer Oberfläche eines Trägers. Die Vorrichtung (10) umfasst eine Halteeinrichtung (11) zur Aufnahme mindestens eines Trägers (1) von biologischem Material (5), eine mechanischen Abstreifeinrichtung (28) mit mindestens einem Abstreifer (30) zur mechanischen Ablösung des biologischen Materials (5) von der Trägeroberfläche, und ein Gefäß (17), das mit der Halteeinrichtung (11) gekoppelt ist und so zum Abstreifer (30) angeordnet ist, dass vom Abstreifer abgelöstes Material von dem Gefäß (17) aufgefangen wird. Die Vorrichtung weist mindestens ein Anschlusselement auf, welches mit einem am Gefäßende angeordneten Auffangbereich (19) des Gefäßes (17) über ein Ablassventil (23, 24) verbunden ist.

Description

BESCHREIBUNG VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ABLÖSUNG BIOLOGISCHEN MATERIALS
VON EINER OBERFLÄCHE EINES TRÄGERS
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ablösung biologischen Materials, insbesondere biologischer Zellen oder Proteine, von einer Oberfläche eines Trägers.
Für biomedizinische Anwendungen werden zylindrische Probenträger, beispielsweise in Form von Drähten, Sonden oder Sensoren, zur Aufnahme von biologischen Zellen oder von Protei- nen eingesetzt. Die Trägeroberfläche enthält eine Trägermatrix, beispielsweise aus einem (Bio-) Polymer wie z. B. Algi- nat, welches mit spezifischen Proteinen, z. B. Antikörper, funktionalisiert sein kann. Kommen Zellen oder Proteine in Kontakt mit der Trägeroberfläche, werden diese darauf immobi- lisiert. Zur Aufnahme von Zellen oder Proteinen kann ein derartiger zylindrischer Probenträger in ein Untersuchungsobjekt, z. B. den Arm eines Probanden bzw. in eine in dem Arm befindliche Schutzröhre eingeführt werden. Zur weiteren Verwendung der auf der Oberfläche des zylindrischen Trägers aufgenommenen und immobilisierten Zellen oder Proteine ist es erforderlich, diese von der Trägeroberfläche abzulösen . Aus dem Stand der Technik sind hierfür Zellschaber bekannt, die jedoch für längliche, planare Oberflächen ausgelegt sind. Die Ablösung immobilisierter Zellen oder Proteine von zylindrischen Trägerobjekten ist mit derartigen Schabern zeitauf- wändig und erfordert eine manuelle Handhabung. Aus der DE 690 08 394 T2 ist eine Röhrchenanordnung zur Aufnahme einer vorbestimmten Menge von Bakterien aus einer Aufzuchtkolonie der Bakterien bekannt, wobei ein länglicher Stab in einem Spitzenabschnitt eine öffnende Rille zur Aufnahme von Bakterien durch Kapillarwirkung aufweist. Ferner weist der Stab eine Manschette mit einem Wischabschnitt auf, die entlang der Umfangsfläche des Spitzenabschnitts bewegt werden kann, um ungewünschte Bakterien von der Umfangsfläche abzuwischen. Nachteilig an dieser Röhrchenanordnung ist einerseits, dass zwar ungewünschte Bakterien mit der Manschette abwischbar sind, nicht aber die eigentlich gewünschten Bakterien entfernbar sind. Daher ist das Verfahren nur begrenzt für immobilisierte Zellen oder Proteine einsetzbar und kann ferner nicht zur Ablösung einer Trägermatrix verwendet werden.
Aus der DE 103 26 183 AI ist ferner eine Vorrichtung für das Gewinnen von Abstrich-Zellmaterial mit einem einerendes einen Abstrichkörper aufweisenden Stab bekannt, wobei andernendes ein auf dem Stab verschiebbarer Verschlussstopfen für ein Verschließen eines Probenbehälters vorgesehen ist. Ferner kann der Verschlussstopfen auf seiner dem Abstrichkörper zugewandten Seite eine AbstreifVorrichtung in Form eines sich wölbenden Doms mit einer zentralen, den Stab abdichtend aufnehmenden Durchbrechung aufweisen. Durch Herausziehen des Stabs kann das an dem Abstrichkörper haftende Abstrichzellmaterial im Probenzylinder verbleiben, nachdem es durch die Abstreifvorrichtung abgelöst wurde. Nachteilig ist, dass der Probenzylinder am Auffangende nur eine Verschlusskappe aufweist, wodurch die Flexibilität in Bezug auf eine kontrol- lierte Weiterverarbeitung des abgelösten Zellmaterials einschränkt ist.
Aus der US 4 789 639 A ist eine Flüssigkeitswiedergewinnungs- vorrichtung bekannt, bei der ein Probentupfer mit einem be- festigten absorbierenden Päd durch eine in die Probeflasche integrierte Auspresseinheit gezogen wird. Hierbei kann der Tupfer nach Aufnahme einer Probe durch eine untere Durchgangsöffnung der Auspresseinheit gezogen werden, die so aus- geführt ist, dass der absorbierende Päd beim Durchtreten der Durchgangsöffnung ausgepresst wird, sodass die herausgepress- te Flüssigkeit zurück in das Flüssigkeitsreservoir tropft. Die beschriebene Vorrichtung ist daher nur zur Abtrennung überschüssiger Probenflüssigkeit geeignet, nicht aber zur Ab- trennung des gewünschten Probenmaterials.
Aus der US 2009/0142837 AI ist eine Vorrichtung zur Gewinnung von monokotylen Pflanzenembryonen bekannt, insbesondere aus Maiskolben. Die beschriebene Vorrichtung eignet sich jedoch nicht zur Ablösung von auf einer zylindrischen Trägeroberfläche aufgenommenen und immobilisierten Zellen oder Proteinen.
Aus der DE 196 44 761 Cl ist ferner ein Zellkulturerntegerät bestehend aus einem Schaberkopf mit Klinge und aus einer Füh- rungsleiste bekannt, wobei der Schaberkopf und die Führungsleiste nur durch die magnetische Anziehungskraft miteinander verbunden sind. Die Vorrichtung eignet sich nur zur Abtrennung von an der planen Innenwand eines Gefäßes gebildeten Zellkulturen, nicht jedoch zur Abtrennung von immobilisierten Zellen oder Proteinen von der Oberfläche eines zylindrischen Trägers .
Des Weiteren sind enzymatische Verfahren bekannt, um biologisches Material von einem Träger abzulösen. Derartige Verfah- ren erfordern in der Regel jedoch einen hohen Materialaufwand. Zudem ist der Einsatz derartiger Verfahren zeitlich kritisch, da die eingesetzten Enzyme biologisches Material, das im weiteren Verlauf für eine Analyse herangezogen werden soll, oftmals unspezifisch spalten, z. B. Proteine. Ein wei- terer Nachteil ist, dass für Waschschritte oftmals eine Zent- rifugation notwendig ist, die zellschädigenden Einfluss haben kann, beispielsweise durch eine Zerstörung der Zellmembran, und dadurch nachfolgende Analysemethoden beeinflussen bzw. ausschließen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ablösen biologischen Materials von einem Träger bereitzustellen, die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen vermeidet. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Ablösen von biologischem Material von einem Träger bereitzustellen, die eine schnelle und schonende Ablösung von biologischen Zellen oder Proteinen von einem zylindrischen länglichen Träger ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Ablösung eines biologischen Materials von einem Träger bereitzustellen, das Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vermeidet.
Die Aufgaben werden jeweils durch eine Vorrichtung oder ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Gemäß allgemeinen Gesichtspunkten der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ablösung bzw. Abtrennung biologischen Materials, insbesondere biologischer Zellen und/oder Proteine, von einer Oberfläche eines Trägers bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Halteeinrichtung zur Aufnahme mindestens eines Trägers, auf dessen Oberfläche ein biologisches Material immobilisiert ist, eine mechanische Abstreifeinrichtung mit mindestens einem Abstreifer zur mechanischen Ablösung der biologischen Zellen von der Trägeroberfläche und ein Gefäß, das mit der Halteeinrichtung gekoppelt ist. Das Gefäß ist dabei so relativ zum Abstreifer angeordnet, dass vom Abstreifer abgelöstes Material von dem Gefäß aufgefangen wird. Dies hat den Vorteil, dass biologisches Material beim Abtrennen direkt im Gefäß gesammelt werden kann. Vorzugsweise ist der mindestens eine Abstreifer so angeordnet, dass dieser von dem Gefäß umgeben ist. Mit anderen Worten befindet sich der Abstreifer vorzugsweise im Gefäßinneren, vorteilhafterweise in einem oberen Endbereich des Gefäßes.
An einem Gefäßende ist ein Auffangbereich zur Aufnahme des abgelösten und sedimentierten biologischen Materials angeordnet. Vorzugsweise ist der Auffangbereich trichterförmig ausgebildet .
Um die abgelösten biologischen Objekte direkt in ein angeschlossenes Gefäß überführen zu können, weist die Vorrichtung mindestens ein Anschlusselement auf, das mit einem Auffanggefäß, z. B. einem Zentrifugenröhrchen oder einer Spritze, lösbar verbindbar ist, wobei der Auffangbereich mit dem mindestens einen Anschlusselement über ein Ablassventil verbunden ist .
Eine vorteilhafte Variante dieser Ausgestaltungsform sieht vor, dass ein erstes Anschlusselement vorgesehen ist, an dem ein Zentrifugenröhrchen lösbar angeschlossen werden kann, z. B. über ein Schraubgewinde an dem ersten Anschlusselement. Dieses erste Anschlusselement ist vorzugsweise am untersten und/oder einem verjüngten Abschnitt des Auffangbereichs angeordnet, so dass die sedimentierten biologischen Objekte durch Öffnen des Ablassventils abgeleitet werden können. Ferner kann die Vorrichtung ein zweites Anschlusselement vorsehen, das eine Rohrleitung umfasst, die ausgeführt ist, mit einem Injektionsinstrument, vorzugsweise einer Spritze, zur Entnahme von abgelösten Zellen aus dem Auffangbereich verbunden zu werden. Bei Aufsetzen einer Spritze nach Öffnen des zugeordneten Ablassventils können die in dem Auffangbereich sedimentierten biologischen Objekte durch Aufziehen der
Spritze herausgesaugt werden.
Eine derartige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht somit eine schnelle und flexible Ernte der bei der Verarbeitung abgelösten biologischen Objekte.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung einen Anschluss zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Fluids auf. Der Anschluss kann genutzt werden, um zur chemischen, vorzugsweise enzymatischen Ablösung der biologischen Zellen von der Trägeroberfläche ein entsprechendes Fluid in das Gefäß einzuleiten. Das Gefäß ist daher gleichzeitig als Reaktionsgefäß nutzbar, um die Ablösung der Zellen en- zymatisch zu starten.
Ein besonderer Vorzug dieser Ausführungsform liegt somit darin, dass das biologische Material von der Trägeroberfläche unter Verwendung nur einer Vorrichtung wahlweise mechanisch und/oder chemisch abgelöst werden kann.
Eine besonders effektive Ablösung kann erreicht werden, wenn eine kombinierte chemische und mechanische Ablösung durch die Vorrichtung erfolgt. So können beispielsweise immobilisierte Zellen, die durch die enzymatische Behandlung noch nicht abgelöst wurden, durch den mindestens einen Abstreifer bei einer nachfolgenden mechanischen Abtrennung von der Trägeroberfläche entfernt werden. Bei beiden Abtrennvorgängen kann das abgelöste Material im selben Gefäß gesammelt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Reaktionsgefäß auch für einen Waschschritt genutzt werden kann. Hierbei kann die Lösung zur chemischen Abtrennung nach einer vorbestimmten Inkubations- zeit wieder aus dem Gefäß über den Anschluss ausgeleitet werden und nachfolgend durch einen Waschpuffer ersetzt werden.
Besonders hervorzuheben ist ferner, dass die abgelösten Zellen und verbliebenen Fragmente der Immobilisierung in dem Ge- fäß sedimentieren können, um diese in einem vorbestimmten Auffangbereich zu sammeln. Dies hat den besonderen Vorteil, dass mit der vorliegenden Abtrennvorrichtung zellschädigende Zentrifugationsschritte vermieden werden können und stattdessen durch einen schonenden Sedimentationsvorgang ersetzt wer- den, um das abgetrennte Material zu sammeln.
Die Haltevorrichtung kann zur Halterung eines einzelnen Trägers oder zur Halterung einer Mehrzahl von Trägern ausgeführt sein. Ist die Halterung ausgeführt, eine Mehrzahl von Trägern zu haltern, weist die Abstreifeinrichtung mehrere Abstreifer auf, vorzugsweise derart, dass jeder Abstreifer einem gehalterten Träger zugeordnet ist. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nachfolgend das mechanische Abtrennen des biologischen Materials am Beispiel eines Trägers und eines Abstrei- fers beschrieben. Die Beschreibung gilt analog für den Fall, dass mehrere Träger gehaltert werden können und mehrere Abstreifer vorgesehen sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die mechanische Abstreifeinrichtung mit der Halteeinrichtung linear verfahrbar gekoppelt. Dies vereinfacht eine kontrollierte Bewegung des Abstreifers entlang eines gehalterten Trägers. Eine Möglichkeit der erfindungsgemäßen Realisierung sieht hierbei vor, die Halteeinrichtung so auszubilden, dass diese linear zu der Abstreifeinrichtung verfahrbar ist, so dass ein gehalterter Träger durch die Linearbewegung an dem Abstreifer zur Ablösung des biologischen Materials entlang geführt wird. Hierbei ist der mindestens eine Abstreifer starr in dem Gefäß angeordnet, und ein in der Halteeinrichtung gehalterter Träger wird beim Verfahren der Halteeinrichtung zumindest abschnittsweise aus dem Gefäß herausgezogen. Dabei werden die- jenigen Trägerabschnitte, von denen das biologische Material bereits abgetrennt wurde, aus dem Gefäß herausgeführt.
Es ist jedoch auch möglich, den oder die Abstreifer linear verfahrbar mit der Abstreifeinrichtung zu koppeln, derart, dass zur Realisierung einer Abstreifbewegung der Abstreifer an einem im Gefäß starr angeordneten Träger entlang dessen Oberfläche verfahrbar ausgebildet ist.
Eine hervorgehobene Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrich- tung betrifft die Ablösung biologischen Materials von dünnen, stabförmigen Trägern. Derartige Träger, beispielsweise ein Draht oder vergleichsweise geformte Sonden oder Sensoren, haben üblicherweise einen zylindrischen Querschnitt. Der Querschnitt des Trägers kann aber auch quadratisch oder recht- eckig sein oder einen irregulären, d.h. unregelmäßigen bzw. vieleckigen Querschnitt aufweisen.
Für derartige dünne Längsträger ist die Abstreifeinrichtung vorzugsweise so ausgeführt, dass ein verjüngter Endabschnitt des Abstreifers an die Querschnittskontur des Trägers mit vorbestimmten Abmessungen angepasst ist, derart, dass der verjüngte Endabschnitt an der Oberfläche des Trägers anliegt, vorzugsweise mit einem vorbestimmten Anpressdruck. Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass der Abstreifer als ein sich verjüngender Hohlkörper ausgebildet ist. Der verjüngte Endabschnitt des Trägers weist typischerweise einen Durchmesser im μιτι- oder mm-Bereich auf.
Für einen zylindrischen Träger ist der Abstreifer vorzugsweise konisch verjüngt ausgebildet, so dass der Durchmesser des verjüngten Endabschnitts auf den Querschnittsdurchmesser des Trägers angepasst ist und die Querschnittsoberfläche beim mechanischen Ablösen umfangsseitig umgibt.
Hierbei ist der Abstreifer der mechanischen Abstreifeinrich- tung so angeordnet, dass dieser bei einer gegenseitigen Linearbewegung der Abstreifeinrichtung und der Halteeinrichtung in Längsrichtung des gehalterten Trägers entlang dessen Oberfläche verfahren wird.
Auf diese Weise wird ein kontrolliertes Ablösen mit konstantem Anliegedruck des Abstreifers ermöglicht. Ein besonderer Vorteil ist, dass das biologische Material und die Trägermatrix von der gesamten Oberfläche eines stabförmigen Trägers mit einer Abstreifbewegung abgelöst werden kann, was mit den aus dem Stand der Technik bekannten Schabern, die für planare Trägeroberflächen ausgelegt sind, nicht möglich ist.
Gemäß einer weiteren Variante ist eine Trenneinrichtung vorgesehen, mit der der Auffangbereich vom übrigen Innenvolumen des Gefäßes trennbar ist. Auf diese Weise kann eine räumliche Trennung von Reaktionsgefäß und Ablassventil zur Ernte der biologischen Objekte nach erfolgter Ablösung erreicht werden. Durch die Trenneinrichtung kann ferner vermieden werden, dass das gesammelte sedimentierte biologische Material wieder aufgewirbelt wird. Die Trennvorrichtung kann beispielsweise als Schaufelrad ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Schaufelrad aus einem elastischen Material hergestellt, um sich an die Kontur des Auffangbereichs anpassen zu können.
Eine weitere Variante dieser Ausführungsform sieht vor, dass die Trennvorrichtung zur Durchmischung eines im Gefäß befind¬ lichen Mediums rotierbar ausgeführt ist. Beispielsweise kann das Schaufelrad in einem kontinuierlichen Rotationsmodus be¬ trieben werden. Die Trennvorrichtung kann somit eine Doppelfunktion ausüben: die im Auffangbereich gesammelten biologischen Objekte vom übrigen Innenvolumen des Reaktionsgefäß zu trennen und andererseits eine Durchmischung der Reaktionslö¬ sung oder der Waschlösung im Reaktionsgefäß zu bewirken.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bildet die Abstreifvorrichtung einen Deckel für das Gefäß. Die AbstreifVorrichtung ist hierbei an dem von dem Auffangbereich gegenüberliegenden Gefäßende angeordnet.
Um die Träger schnell in der Haltevorrichtung zu befestigen, kann diese einen Spannmechanismus zur Befestigung eines Trägers aufweisen. Die Haltevorrichtung ist vorzugsweise ausgeführt, einen Endbereich des Trägers aufzunehmen.
Der Abstreifer kann aus einem starren oder einem flexiblen Material geformt sein, beispielsweise aus Stahl oder Kunststoff. Ein starrer Schaber hat den Vorteil, dass hiermit nicht nur das biologische Material, sondern auch das Material der Trägermatrix zuverlässig mit abgetrennt werden kann.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Ablösung biologischer Zellen von einer Trägeroberfläche eines Trägers unter Verwendung einer Vorrichtung, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Haltern eines Trägers mit auf der Trägeroberfläche angeordneten biologischen Zellen in der Halteeinrichtung und mechanisches Ablösen der biologischen Zellen durch den Abstreifer und/oder chemisches, vorzugsweise enzymatisches Ablösen der biologischen Zellen durch Einleiten einer Lösung in das Gefäß. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Trägeroberfläche mit einer Matrix beschichtet, auf der die biologischen Zellen immobilisiert sind. Ferner trennt der Abstreifer beim mechanischen Ablösen die biologischen Zellen und die Matrix vom Träger ab.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt eine Sedimentation der abgelösten biologischen Zellen im Auffangbereich, so dass eine zellschädigende Zentrifugation vermieden werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen stabförmigen zylindrischen Träger; eine Vorrichtung zur Ablösung biologischer Zellen oder Proteine von einer Oberfläche eines Trägers gemäß einem Aus führungsbeispiel ; eine Vorrichtung zur Ablösung biologischer Zellen oder Proteine von einer Oberfläche eines Trägers gemäß einem wei teren Ausführungsbeispiel;
Figuren 4 und 5 eine schematische vergrößerte Darstellung, um die mechanische Abtrennung mit der mechanischen Abstreifeinrichtung zu illustrieren;
Figur 6 die Vorrichtung in einem Verfahrzustand bei der mechanischen Abtrennung gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel; die Entnahme des abgelösten biologischen Materials mittels eines Zentrifugenröhr- chens; und die Entnahme des abgelösten biologischen Materials mittels einer Spritze. Figur 1 illustriert beispielhaft einen zylindrischen Träger zur Aufnahme von biologischen Zellen oder Proteinen 5. Der Träger 1 weist einen oberen Endbereich 2 auf, an dem der Tr ger in einer Halterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ge haltert wird. Hierzu kann der Endbereich 2 mit einem rutsch festen Material beschichtet oder überzogen sein.
Die zylindrische Kulturoberfläche 3 des Trägers 1 kann aus Kunststoff, Metall oder Glas gefertigt sein. Auf dieser zy- lindrischen Kulturoberfläche 3 wird eine Matrix 4, bestehend aus einem (Bio- ) Polymer, wie beispielsweise Alginat, aufgebracht, welches mit spezifischen Proteinen, z. B. Antikörper, funktionalisiert sein kann. Auf der Matrix 4 haftet ein biologisches Material 5 aus diagnostischen Verfahren oder In- vitro-Kultivierung .
Figur 2 beschreibt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Ablösen der biologischen Zellen 5 von dem Träger 1. Die Abtrennvorrichtung 10 umfasst eine Hal- teeinrichtung 11 zur Aufnahme eines Trägers von biologischen Zellen, ein Gefäß 17, das mit der Halteeinrichtung 11 gekoppelt ist und fluiddicht verschlossen werden kann, und eine mechanische Abstreifeinrichtung 28 mit mindestens einem Abstreifer (in Figur 1 nicht gezeigt) zur mechanischen Ablösung der biologischen Zellen von der Trägeroberfläche.
Die Haltevorrichtung 11 umfasst ein hohlzylinderförmig ausge bildetes Außengehäuse 13, das gleichzeitig als Führung beim Verfahren entlang des Reaktionsgefäßes 17 dient. Ferner umfasst die Haltevorrichtung 11 eine obere runde Abschlussplat te 12, die in eine entsprechende Aufnahme des Außengehäuses 13 eingepasst ist. Die Halteeinrichtung 11 ist ausgebildet, den Kopfbereich 2 des Trägerzylinders 1 zu haltern. Hierzu ist an der Abschlussplatte 12 mittig ein Spannelement 16 (siehe Figur 4) zur Aufnahme des Kopfteils 2 des Trägerzylinders 1 vorgese- hen .
Das Reaktionsgefäß 17 ist in das Außengehäuse 13 eingepasst und in diesem beweglich geführt. Das Reaktionsgefäß 17 kann aus Glas, Kunststoff oder Metall gefertigt sein. Die Dimensi- onen des Reaktionsgefäßes sind an die Dimensionen des Zylinderträgers 1 angepasst, so dass die Träger 1 vollständig in das Reaktionsgefäß 17 eingeführt werden können.
Zwischen dem Reaktionsgefäß 17 und der Halterung 11 ist eine mechanische Abstreifeinrichtung 28 angeordnet, die starr mit dem Reaktionsgefäß 17 verbindbar ist und mit der Halteeinrichtung 11 linear verfahrbar bewegungsgekoppelt ist. Die Abstreifeinrichtung 28 enthält eine kreisförmige Halterungsplatte 15, die am Außengehäuses 13 linear verfahrbar geführt ist, beispielsweise in einer Führungsnut (nicht gezeigt) , die sich in Längsrichtung des Außengehäuses 13 erstreckt.
Im Zentrum der Halterungsplatte 15 ist eine Durchgangsbohrung vorgesehen, die etwas größer als der Durchmesser des Zylin- derträgers 1 ist. Auf der dem Reaktionsgefäß 17 zugewandten Seite der Halterungsplatte 15 ist mindestens ein Abstreifer angeordnet (in Figur 1 nicht gezeigt) , was nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 4-6 noch detaillierter beschrieben wird .
Am unteren Gefäßende ist zur Aufnahme von abgelösten Zellen ein konischer Auffangbereich 19 angeordnet. Die Eintrittsöffnung des Auffangbereichs 19 kann mit einer Trennvorrichtung 20 verschlossen werden, die z. B. als zwei- oder vier blättriges Schaufelrad 20 ausgebildet sein kann. Hierbei zeigt das Bezugszeichen 20a das Schaufelrad in der geschlossenen horizontalen Stellung, während das Bezugszeichen 20b das Schaufelrad in der offenen vertikalen Stellung zeigt.
Die Schaufeln des Schaufelrads 20 sind hierbei elastisch, so dass diese beim Gleiten entlang der Schrägkanten des Auffangbereichs 19 nachgeben. Das Schaufelrad 20 kann zudem in einem kontinuierlichen Rotationsbetrieb betrieben werden, um ein in das Reaktionsgefäß 17 eingeleitetes Fluid durchmischen zu können.
Am unteren Ende des Anschlussbereichs 19 befindet sich ein Ablassventil 24, an das sich ein trichterförmiges Anschluss element 25 anschließt. Das Anschlusselement 25 weist ein Schraubgewinde auf (nicht gezeigt) , so dass ein Zentrifugen röhrchen 26 aufgeschraubt werden kann.
An der Mantelfläche des Auffangbereichs 19 ist ein zweites Anschlusselement vorgesehen. Hierzu ist eine Rohrleitung 21 über eine Durchgangsbohrung mit dem Innenvolumen des Auffangbereichs 19 verbunden. Das im Anschlussbereich 19 gesammelte biologische Material kann über die Rohrleitung 21 und ein Ablassventil 23 entnommen werden.
Der Endbereich 22 des Ablassrohres 21 ist so dimensioniert, dass dieses zur Aufnahme eines geeigneten Injektionsinstruments, beispielsweise einer Spritze, ausgebildet ist. Das Rohr 21 kann auch als Zufuhrrohr genutzt werden, um ein Fluid zur chemischen Ablösung oder eine Waschlösung in das Reaktionsgefäß 17 einzuleiten. Ein derartiger Anschluss zum Einleiten eines Fluids in das Reaktionsgefäß 17 kann jedoch auch seitlich am Außengehäuse 13 oder am gegenüberliegenden Gefäßende angeordnet sein. Die mechanische Abstreifeinrichtung 28 ist mit der Halteeinrichtung 11 linear verfahrbar bewegungsgekoppelt, was durch den Doppelpfeil in Figur 2 angedeutet ist.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel 100 der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei ist die Haltevorrichtung 11 ausgeführt, eine Mehrzahl von Trägern 1 zu haltern. Dementsprechend weist die Halteplatte 15 der Abstreifeinrichtung mehrere Durchgangsöffnungen für das Kopfende der gehalterten Träger 1 auf. Ferner umfasst die AbstreifVorrichtung auch eine entsprechende Anzahl von Abstreifern (nicht gezeigt) , wobei diese so angeordnet sind, dass jeder Abstreifer einem gehalterten Träger zugeordnet ist.
Die Figuren 4 bis 6 illustrieren schematisch die mechanische Abstreifung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Figur 4 zeigt den Spannmechanismus 16, der mittels Spannelementen 27 das Kopfende 2 des zylindrischen Trägers 1 einspannt. Der eingesetzte Spannmechanismus kann beispielsweise durch eine Klemmfeder oder andere geeignete aus dem Stand der Technik bekannte Haltemechanismen gebildet werden.
Mit dem Bezugszeichen 29 ist der Randbereich der Durchgangs- Öffnung 29a in der Figur 2 gezeigten kreisförmigen Halterungsplatte 15 der Abstreifeinrichtung schematisch dargestellt. Unterhalb der Durchtrittsöffnung 29a ist der gehalterte Träger 1 von dem Reaktionsgefäß umgeben. Der Abstreifer 30 ist an dem Randbereich 28 starr befestigt und so ausge- führt, dass ein verjüngter Endabschnitt 30a des Abstreifers 30 an den Querschnittsdurchmesser des Trägers 1 ange- passt ist, so dass der verjüngte Endabschnitt 30 an der Oberfläche des Trägers 1 anliegt. Die mechanische Abstreifeinrichtung 28 ist mit der Halteeinrichtung 11 linear verfahrbar bewegungsgekoppelt. Zur mechanischen Ablösung der biologischen Zellen 5 wird die Halteeinrichtung 11 linear zu dem Abstreifer 30, der starr zu dem Ge- faß angeordnet ist, verfahren.
Somit wird die Trägeroberfläche durch die Verfahrbewegung an dem Abstreifer 30 vorbei geführt, wodurch die biologischen Zellen 5 und die Trägermatrix 4 durch den Endbereich 30a des Abstreifers von dem Träger mechanisch abgeschabt werden.
Dies ist in den Figuren 5 und 6 veranschaulicht. Die Figuren zeigen einen Verfahrzustand der Vorrichtung 10, in dem die Halteeinrichtung 11, wie durch den Pfeil jeweils rechts oben angedeutet, nach oben verfahren wurde, so dass der gehalterte Träger 1 an dem Abstreifer 30 vorbeigezogen wurde. Hierbei wurden durch den verjüngten Endabschnitt 30a des Abstreifers 30 sowohl die Trägermatrix 4 als auch die darauf immobilisierten Zellen 5 von der Trägeroberfläche abgeschabt, die nach unten in das Gefäß (siehe Figur 6) fallen bzw. sedimen- tieren .
In Figur 6 ist ferner ersichtlich, dass der in der Halteeinrichtung gehalterte Träger 1 beim Verfahren abschnittsweise aus dem Gefäß 17 heraustritt, nachdem die Trägermatrix 4 und das biologische Material 5 von dessen Oberfläche abgeschält wurde. Das Gemisch 40 aus abgeschältem biologischem Material 5 und der Trägermatrix 5 sedimentiert in Richtung des Auffangbereichs 19 und sammelt sich dort an. Hierzu wird die Trennvorrichtung 20 in eine offene Stellung 20b gebracht.
Das lineare Verfahren der mechanischen Abstreifeinrichtung relativ zur Halteeinrichtung kann durch manuelles Hochziehen der Halteeinrichtung erfolgen. Alternativ kann ein Linearak- tuator zum Antrieb der Halteeinrichtung vorgesehen sein.
Die Figuren 7 und 8 zeigen vorteilhafte Ausführungsbeispiele zur Entnahme des abgelösten Materials 40 aus der Ablösevorrichtung .
Figur 7 zeigt hierbei einen Zustand, bei dem das abgelöste Material 40 bereits im Auffangbereich 19 sedimentiert ist. Nach der Sedimentation des abgelösten biologischen Materials 40 im Auffangbereich wird die Trennvorrichtung 20 durch Drehung des Schaufelrads 20 in eine geschlossene, horizontale Stellung gebracht, so dass der Auffangbereich vom Innenvolumen des Reaktionsgefäßes 17 getrennt ist.
Ferner ist auf das Anschlusselement 25 ein Zentrifugenröhr- chen 26 aufgeschraubt. Wird nun das Ablassventil 24 geöffnet, wie in Figur 7 gezeigt, dann können die sedimentierten Zellen 40 durch zusätzliches Spülen über das Anschlusselement 25 in ein weiteres Zentrifugenröhrchen 26 überführt werden. Alternativ kann das abgelöste sedimentierte Material 40 durch das Ablassventil 23 und das Zugangsrohr 21 entnommen werden, indem das Material 40 mit einer Spritze 27 aus dem Auffangbereich 19 herausgesaugt wird. Hierzu wird das Ventil 23 in ei- ne offene Stellung gebracht, eine Spritze auf den Endbereich 22 des Rohres 21 aufgesteckt und der Griff 28 der Spritze 27 zum Aufziehen herausgezogen.
Nachfolgend wird ein beispielhaftes Verfahren zum Ablösen bi- ologischen Materials unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 beschrieben.
Das zylindrisches Kultursubstrat 1, an dem Zellen 5 aus diagnostischen Verfahren oder In-vitro-Kultivierung haften, wird aus einem Lagermedium herausgenommen und in die Halteeinrichtung 11 eingespannt. Der Kopfbereich 2 des Trägers 1 ist dabei fest eingespannt. Der darunter angeordnete Abstreifer 30 der Abstreifeinrichtung 28 liegt dabei an der Oberfläche des Zylinders an. Die Halteeinrichtung 11 wird im folgenden
Schritt mit dem Reaktionsgefäß 17 verbunden.
Das Reaktionsgefäß 17 kann nun mit einer Lösung geflutet werden, um z . B. die Ablösung der Zellen 5 enzymatisch zu star- ten. Nach einer festgelegten Inkubationszeit kann die Enzymlösung wieder aus dem Reaktionsgefäß entfernt werden und z. B. durch einen Waschpuffer ersetzt werden. Immobilisierte Zellen 5, die durch die enzymatische Behandlung noch nicht abgelöst wurden, können durch die Bewegung der Haltevorrich- tung in z-Richtung (Pfeilrichtung in Figur 6) mechanisch an der Oberfläche abgelöst werden. Die abgelösten Zellen 5 und verbliebenen Fragmente 4 der Immobilisierung (z.B. (Bio- ) Polymere) sedimentieren im Auffangbereich 19 des Reaktionsgefäßes 17 und können dann vom übrigen Innenvolumen des Reak- tionsraums 17 durch die Abtrennvorrichtung 20 getrennt werden. Die sedimentierten Zellen können dann durch zusätzliches Spülen durch den Anschluss 25 in ein weiteres Zentrifugen- röhrchen 26 überführt werden oder können direkt über den Anschluss 21 in einer Spritze 27 aufgenommen werden. Die iso- lierten Zellen können dann weiteren Untersuchungen (z.B. REM, PCR, FACS) zugeführt werden.

Claims

ANSPRUCHE
1. Vorrichtung (10; 100) zur Ablösung biologischen
Materials, insbesondere biologischer Zellen oder Proteine (5), von einer Oberfläche eines Trägers (1), mit
a) einer Halteeinrichtung (11) zur Aufnahme mindestens
eines Trägers (1) von biologischem Material (5);
b) einer mechanischen Abstreifeinrichtung (28) mit
mindestens einem Abstreifer (30) zur mechanischen
Ablösung des biologischen Materials (5) von der
Trägeroberfläche ;
c) einem Gefäß (17) , das mit der Halteeinrichtung (11)
gekoppelt ist und so zum Abstreifer (30) angeordnet ist, dass vom Abstreifer abgelöstes Material von dem Gefäß (17) aufgefangen wird; und
d) mindestens einem Anschlusselement, welches mit einem am Gefäßende angeordneten Auffangbereich (19) des Gefäßes (17) über ein Ablassventil (23, 24) verbunden ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
(a) ein erstes Anschlusselement (25) mit einem
Schraubgewinde, das mit einem Zentrifugenröhrchen (26) verbindbar ist; und/oder
(b) einem zweiten Anschlusselement, das eine Zugangsleitung (21) aufweist, die ausgeführt ist, mit einem
Injektionsinstrument, vorzugsweise einer Spritze (27), zur Entnahme von abgelöstem biologischem Material (5) aus dem Auffangbereich (19) verbunden zu werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10; 100) einen
Anschluss zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Fluids aufweist, so dass zur chemischen Ablösung des biologischen Materials (5) von der Trägeroberfläche ein Fluid in das Gefäß (17) einleitbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die mechanische Abstreiteinrichtung (28) mit der Halteeinrichtung (11) linear verfahrbar bewegungsgekoppelt ist; und/oder
(b) dass die Vorrichtung (10; 100) ausgeführt ist, zur mechanischen Ablösung des biologischen Materials (5) die Halteeinrichtung (11) linear zu dem mindestens einen
Abstreifer (30), der starr zum Gefäß (17) angeordnet ist, zu verfahren, so dass ein in der Halteeinrichtung (11)
gehalterter Träger (1) beim Verfahren abschnittsweise aus dem Gefäß (17) heraustritt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Abstreiteinrichtung (28) so ausgeführt ist, dass ein verjüngter Endabschnitt (30a) des mindestens einen Abstreifers (30) an die Querschnittskontor eines Trägers (1) mit vorbestimmten Abmessungen angepasst ist, derart, dass der verjüngte Endabschnitt (30) an der Oberfläche des Trägers anliegt; und/oder
(b) dass der mindestens eine Abstreifer (30) der
mechanischen Abstreiteinrichtung (28) so angeordnet ist, dass der mindestens eine Abstreifer (30) bei einer gegenseitigen Linearbewegung der Abstreiteinrichtung (28) und der
Halteeinrichtung (11) in Längsrichtung des gehalterten
Trägers (1) entlang dessen Oberfläche verfahren wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Trenneinrichtung, mit der der
Auffangbereich (19) vom übrigen Innenvolumen (18) des Gefäßes (17) trennbar ist .
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Trennvorichtung als Schaufelrad (20)
ausgebildet ist; und/oder
(b) dass die Trennvorrichtung aus einem elastischen Material gebildet ist; und/oder
(c) dass die Trennvorrichtung zur Durchmischung eines im Gefäß befindlichen Mediums rotierbar ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die AbstreifVorrichtung (28) einen Deckel (15) für das Gefäß (17) bildet.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Haltevorrichtung (11) ausgeführt ist, eine Mehrzahl von Trägern (1) zu haltern und dass die
Abstreifeinrichtung (11) mehrere Abstreifer (30) aufweist, derart, dass jeder Abstreifer (30) einem gehalterten Träger (1) zugeordnet ist; und/oder
(b) dass die Haltevorrichtung (11) einen Spannmechanimus (27) zur Halterung des mindestens einen Trägers (1) aufweist; und/oder
(c) dass die Haltevorrichtung (11) ausgeführt ist, einen
Endbereich (2) des mindestens einen Trägers (1) aufzunehmen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die mechanische Abstreifeinrichtung (28) mindestens einen sich verjüngenden Hohlkörper als Abstreifer (30) aufweist; und/oder
(b) dass der Träger stabförmig ausgebildet ist mit einem zylindrischen, einem quadratischen, oder einem rechteckigen Querschnitt; und/oder
(c) dass der Abstreifer (30) aus einem starren Material geformt ist.
5 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der verjüngte
Endabschnitt (30a) einen Durchmesser im Mikrometer- oder Millimeterbereich aufweist.
10 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbereich (19) konisch geformt ist.
13. Verfahren zur Ablösung biologischen Materials,
15 insbesondere biologischer Zellen oder Proteine (5) , von einer Trägeroberfläche eines Trägers (1) unter Verwendung einer Vorrichtung (10; 100) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 12, aufweisend die Schritte:
(a) Haltern eines Trägers (1) mit auf der Trägeroberfläche
20 angeordnetem biologischem Material in der Halteeinrichtung (11); und
(bl) mechanisches Ablösen des biologischen Materials (5) durch den Abstreifer (30) ; und/oder
(b2) chemisches Ablösen des biologischen Materials (5) durch 25. Einleiten eines Fluids in das Gefäß (17) .
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Trägeroberfläche mit einer Matrix (4)
beschichtet ist, auf der das biologische Material (5)
30 immobilisiert ist; und
(b) dass der Abstreifer (30) beim mechanischen Ablösen das biologische Material (5) und die Matrix (4) vom Träger (1) abtrennt .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Sedimentation des abgelösten biologischen Materials im Auffangbereich (19) .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4600694A (en) * 1985-05-24 1986-07-15 Clyde Robert A Apparatus for harvesting cells
US4810652A (en) * 1988-01-13 1989-03-07 Becton, Dickinson And Company Cell growth harvester for roller bottles
US5256537A (en) * 1991-12-11 1993-10-26 Becton, Dickinson And Company Culturette safety sleeve
DE19644761C1 (de) * 1996-10-29 1998-02-05 Heraeus Instr Gmbh Zellkulturerntegerät
WO2003020871A2 (de) * 2001-08-30 2003-03-13 Arbomedics Gmbh Verfahren und vorrichtung zur in vitro vermehrung von zellen
DE10326183A1 (de) * 2003-06-06 2004-12-23 Schlüter, Gert Vorrichtungen und Verfahren zur Gewinnung, Wiedergewinnung und Präparation von Abstrich-Zellmaterial

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4789639A (en) * 1987-01-02 1988-12-06 Becton, Dickinson And Company Liquid recovery device
US4956297A (en) * 1989-02-13 1990-09-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Device for obtaining predetermined amounts of bacteria
CN102835313A (zh) * 2007-08-31 2012-12-26 孟山都技术公司 充分分离植物组织的方法和装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4600694A (en) * 1985-05-24 1986-07-15 Clyde Robert A Apparatus for harvesting cells
US4810652A (en) * 1988-01-13 1989-03-07 Becton, Dickinson And Company Cell growth harvester for roller bottles
US5256537A (en) * 1991-12-11 1993-10-26 Becton, Dickinson And Company Culturette safety sleeve
DE19644761C1 (de) * 1996-10-29 1998-02-05 Heraeus Instr Gmbh Zellkulturerntegerät
WO2003020871A2 (de) * 2001-08-30 2003-03-13 Arbomedics Gmbh Verfahren und vorrichtung zur in vitro vermehrung von zellen
DE10326183A1 (de) * 2003-06-06 2004-12-23 Schlüter, Gert Vorrichtungen und Verfahren zur Gewinnung, Wiedergewinnung und Präparation von Abstrich-Zellmaterial

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