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EP2477743A1 - Einweg-vorrichtung zur aufbewahrung von biologischen flüssigkeiten und deren verwendung zum nachweis von stoffen, partikel und/oder zellen - Google Patents

Einweg-vorrichtung zur aufbewahrung von biologischen flüssigkeiten und deren verwendung zum nachweis von stoffen, partikel und/oder zellen

Info

Publication number
EP2477743A1
EP2477743A1 EP10763118A EP10763118A EP2477743A1 EP 2477743 A1 EP2477743 A1 EP 2477743A1 EP 10763118 A EP10763118 A EP 10763118A EP 10763118 A EP10763118 A EP 10763118A EP 2477743 A1 EP2477743 A1 EP 2477743A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
hollow needle
closure
piston disc
liquids
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10763118A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Werner Heinrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2477743A1 publication Critical patent/EP2477743A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5082—Test tubes per se
    • B01L3/50825—Closing or opening means, corks, bungs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Instruments for taking body samples for diagnostic purposes; Other methods or instruments for diagnosis, e.g. for vaccination diagnosis, sex determination or ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/0096—Casings for storing test samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0631—Purification arrangements, e.g. solid phase extraction [SPE]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/041—Connecting closures to device or container
    • B01L2300/044—Connecting closures to device or container pierceable, e.g. films, membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0672—Integrated piercing tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681—Filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0832—Geometry, shape and general structure cylindrical, tube shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/25375—Liberation or purification of sample or separation of material from a sample [e.g., filtering, centrifuging, etc.]

Definitions

  • Disposable device for storing biological fluids and their use for the detection of substances, particles and / or cells
  • the invention relates to a disposable device in which the target substances are bound to solid carriers, preferably microparticles.
  • a mechanism according to the invention makes it possible to easily concentrate the solid supports in a volume of appropriate size.
  • the solid supports in the device can be subjected to known isolation, amplification and / or detection reactions.
  • the device is particularly suitable for enrichment and
  • strip tests have become established as a rapid diagnostic test. They prove themselves to detect diffusible solutes such as hormones and proteins, which must be present in the sample at least in the nanogram range per ml. Not detectable remain with this method lower concentrations of solutes and particles and / or cells that can not diffuse because of their size in the immunochemical reaction space.
  • Particles loaded with specific antibodies are successfully used for the accumulation of solutes. From large volumes, the target substance can thus be concentrated in a small reaction space. But also particles and / or cells can be specifically enriched with capture particles.
  • Isolation and / or detection of the target substance takes place in a sequence of
  • Target substance incubation with labeled antibodies, washing and enzyme chemical detection. All reagents are dissolved in liquids or even liquid.
  • the object was to develop a device that is suitable for aseptic
  • Sampling and storage is suitable and can be used at the same time as a reaction space for the enrichment and / or detection of target substances.
  • the invention accordingly relates to a device according to claim 1, its use according to claim 15 and a method according to claim 19.
  • the further claims relate to preferred embodiments of the invention.
  • the invention is based on the surprising finding that a device consisting of or with
  • a punch (9) for actively filling the cylinder (1) with liquid wherein the punch (9) with the piston disc (3A) via a predetermined breaking point (10) is preferably loosely connected, and in particular is formed such that after the active filling by train on the punch (9), this is stopped at the predetermined breaking point and the device is now used for the storage and / or processing of the sample according to the invention for particularly simple and cost-effective profits, storage and / or
  • Editing substances from liquids is suitable, especially for the
  • FIGS. 1-5 show several possible embodiments of the invention and their use.
  • penetrable closures (3A, 3B), preferably suitable commercial systems are used, in particular closures made of or with rigid plastic, e.g. Polypropylene, and a malleable and after a hollow needle penetration
  • self-sealable material (3A1, 3B1), e.g. (synthetic) latex or silicone.
  • closures (3A, 3B) are also preferably such that they allow (as far as possible) linear flow through the solid support in the cylinder (1) with liquid.
  • a particularly preferred embodiment of the invention relates to a device, wherein
  • the cylinder (1) is a hollow cylinder
  • At least one of the hollow needles (5) with a driving device (6) is provided, which is preferably formed as a hollow cylindrical disc through which the
  • Hollow needle (5) is guided, and the at least one closure (3A) a
  • Piston disk is (see Fig. 1 A) or perforated so that from the closure (3A) by contact with the driving device (6) a piston disc (3Aa) is liberable (see Fig. 2 A and B), said Piston disc preferably the inner wall of the cylinder (1) over its entire cross section touched (see Fig. 1 B and Fig. 2 B), and
  • two separation membranes (4A, 4B) are arranged between which the carrier (2) are arranged, wherein at least one separation membrane (4A) is slidably mounted and preferably on the piston disc (3Aa) is fixed, so that the carrier (2) by means of piston disk movement (4A) in the direction of further separation membrane (4B) are movable, wherein the pore width of the
  • Separation membranes (4A, 4B) in particular smaller than the diameter of the solid support used.
  • the at least one closure (3A) has a recess on the side facing the cylinder (1), via which the separation membrane (4A) is preferably tensioned or fastened.
  • the recess is preferably formed in such a way, in particular so deep that the tip of the hollow needle provided with the driving device (5) when inserting into the closure (3A) and during subsequent movement of the piston disc (3Aa) through the cylinder, the separation membrane (4A) not can touch.
  • the shutters 3A and 3B are formed identically and preferably also the
  • Separating membranes wherein the separation membrane 4A at the closure 3A and the separation membrane 4B is attached to the closure 3B, and more preferably, the hollow needles (5) for introducing and discharging liquids each have a driving device (6).
  • fillable device is a part of the punch (9), in particular for the power transmission to the piston disc (3A) used stamp end with preferably at least a portion of the predetermined breaking point (10) loosely in a cavity (12) or in a recess of Piston disk (3A) is mounted or located (see Fig. 5A), preferably such that when breaking off the punch (9) at the predetermined breaking point (10) of this part of the punch (9) in the cavity or the recess (12) remains (10A, see Fig. 5B).
  • the solid supports (2) can have any geometric shape and are preferably particles, in particular microparticles, wherein ligands are bonded to the surface of the solid support (2), preferably covalently or adsorptively, which recognize and bind the target substance.
  • ligands are bonded to the surface of the solid support (2), preferably covalently or adsorptively, which recognize and bind the target substance.
  • antibodies and / or nucleic acids are particularly suitable as ligands.
  • one of the elastic closures (3A) serves as a piston disc (3Aa).
  • At least one of the hollow needles (5) is provided with a driving device (6) which, after perforation of the elastic closure, presses it as a piston disc into the cylinder.
  • a device according to the invention when preferably parallel or simultaneously with the perforation of the piston disk, a further hollow needle penetrates the other end of the device.
  • At least the dissipative opening e.g. the opening of the diverting hollow needle (5), provided with a filter membrane whose pore size is smaller than the diameter of the solid support used.
  • Particularly suitable according to the invention is a device, via whose introductory hollow needle (5) any liquids can be brought into the device and / or that the device can be placed in a suitable holder, which can have cooling and / or heating options.
  • Particles can be enriched in front of the discharge end of the device in a volume that serve the particular purpose of the application.
  • a further aspect of the invention relates to the use of the device according to the invention for isolating and / or enriching and / or detecting substances from or in biological fluids such as blood, cerebrospinal fluid, secretions and / or excretions,
  • Tissue preparations cell yeast and bacterial cultures, irrigation samples of organs, foods and / or the environment, which substances are preferably toxins, proteins, nucleic acids, immune complexes, cell organelles, viruses, bacteria, protozoa, parasites, and / or somatic cells.
  • the device is particularly suitable in principle for all possible
  • carrier-bound reactions in particular for isolating, amplifying, detecting and / or for the further modification of the substances.
  • the device is used such that the substances are removed by known reactions, e.g. a pH shift, detached from the carriers (2) and further processed outside the device, e.g. modified and / or quantified.
  • known reactions e.g. a pH shift
  • Another aspect of the invention relates to a method for obtaining, storing and / or processing substances from liquids, comprising the steps
  • liquid e.g. Blood
  • a target substance e.g. in the case of an evacuated cylinder (1)
  • a commercially available device for filling blood collection tubes Vakutainer®
  • the device is pulled after filling of the hollow needle.
  • the perforation is closed by the elastic material and thereby prevents the sample from flowing out.
  • the device can be stored and / or transported.
  • a hollow needle (5) with driving device (6) is stung through the shutter 3A
  • closure (3A) is formed as a piston disc (3Aa), the closure (3A) is pressed into the cylinder (1),
  • a piston disc (3Aa) is released from the closure (3A), preferably punched out, and the released piston disc (3Aa) is pressed into the cylinder (1),
  • the liquid which is preferably depleted of the at least one target substance, is discharged from the cylinder via the separation membrane (4B) and the further hollow needle (5)
  • a medium e.g. a saline solution, an acid or a lye
  • the device according to the invention is filled with the liquid, eg blood, by piercing the at least partially elastic closure 3B with known hollow needle systems (11) at the elastic point (3B1), and the other end of the hollow needle (11).
  • a sampling room eg a blood vessel
  • the punch (1) out of the cylinder (1) the liquid, eg blood, from the sampling room via the hollow needle (11) into the Device is conveyed, and wherein after filling the device with the liquid of the punch (9) over the predetermined breaking point (10) is stopped, so that the piston disc (3A) for piercing with the hollow needle (5)
  • Carrying device (6) is provided.
  • the method is especially for the o.g. Uses of the device according to the invention suitable.
  • Fig. 1 A and B show a variant of the device according to the invention, wherein the closure (3A) is formed as a piston disc (3Aa).
  • closure (3A) is formed as a perforable closure (3A), from which a piston disc (3A) can be released by means of the entrainment device (6), so that out of the closure (FIG. 3A), a piston disc (3Aa) and the closure part (3Ab) remaining on the cylinder port are formed.
  • Fig. 3 shows the advantageous storage of a hollow needle (5) in a locking sleeve (7) with spring mechanism.
  • Fig. 4 shows a syringe principle according to the invention in order to provide the cylinder (1) with a sample (see Fig. 4B), e.g. Blood to fill, which is then further processed in particular according to FIGS. 1-3.
  • a sample see Fig. 4B
  • e.g. Blood e.g. Blood to fill
  • FIG. 5 shows an embodiment of the syringe system according to the invention (detail) for actively filling the device
  • FIG. 5A shows the device after extracting the stamp (9) while simultaneously filling the device with a sample, eg blood, shows, wherein the punch (9) is then broken off at the predetermined breaking point (10), and then the hollow needle (5) with entrainment device (6) through the elastic part (3A1) of the closure (3A), which is formed as a piston disc, pierce (FIG. 5B), by means of which the reaction space is subsequently reduced as shown in FIG. 1B by displacing the piston disk (3A) and the separating diaphragm 4A into the cylinder (1).
  • the disposable device is based on a tube that is connected from both sides with a tube
  • the disposable device can be under negative pressure, which allows passive filling.
  • the disposable device contains solid carriers, preferably microparticles, to which the target substances are bound.
  • the recognition and binding of the target substances takes place via catcher structures, which recognize the target substance with sufficient accuracy and bind to it.
  • These structures are oligo- or polypeptides, preferably antibodies of known specificity or nucleic acids of known nucleotide sequence.
  • the scavenger structures are adsorptively or covalently bound to the solid supports by known methods.
  • agglutinating sample material such as blood
  • an antiagglutinating substance e.g. Heparin, EDTA or citrate are placed in the disposable device.
  • the target substances are bound to the solid supports via the capture structures. This process is usually completed after 10-60 minutes.
  • the solid supports serve as support for subsequent sample processing.
  • the reaction space can now be reduced.
  • one end of the elastic closure is pressed by means of a firmly connected to a hollow needle disc and a possible punching mechanism comparable to a piston disc of a syringe in the disposable device.
  • Parallel to the perforation of the piston disc the other end of the device is pierced with a hollow needle.
  • the device should be in a vertical position, so that trapped air is first discharged through the hollow spout needle. Before the diverting hollow needle is in the
  • Disposable device attached to a separation membrane with a pore diameter that allows the sample material to pass, but not the solid support.
  • a separation membrane with a pore diameter that allows the sample material to pass, but not the solid support.
  • For blood has become one Diameter of 20-30 ⁇ proven.
  • a same membrane can be optional before
  • Piston disc be attached.
  • the microparticles By moving the piston disk in the direction of the outlet, the microparticles can be enriched in the desired density between the piston disk and the separation membrane.
  • this compartment which is defined according to the invention as a "reaction space"
  • the fluids required for this purpose are supplied in the desired sequence and residence time via the single-needle hollow needle
  • the reaction space can be cooled as well as heated by known methods
  • the target substance can be visualized and semiquantified by an immunochemical reaction, or the target substance is carried out of the reaction space with a suitable liquid for further processing.
  • the other end of the hollow needle is located in the sampling room, eg a blood vessel.
  • the punch (9) By pulling on the punch (9), the sample is conveyed into the device.
  • the punch 3A reaches the end of the device, the predetermined breaking point of the punch is exposed.
  • the hollow needle is pulled out of 3B and the punch (9) is broken off.
  • the device may now continue to be used like the previously described passively filled device.
  • the remaining in the piston disc fragment of the piston punch is pushed by the inserted hollow needle (5) to the side.
  • the hollow needles (5) are preferably designed as safety pin (safety needle).
  • the needles are recessed in a sleeve (7). After resting the sleeve at the end of the device, the hollow needle is inserted into the device with further feed.
  • the hollow needle is provided with a spring mechanism (8), the
  • the invention is particularly suitable for rapid tests, wherein
  • the invention also relates to a kit for obtaining, storing and processing substances from liquids consisting of or with the components (1) to (6), optionally the components (9) - (10) and preferably the components (7) and (8), according to claims 1-14, which the preparation and use of the inventive

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einwegvorrichtung, in der die Zielsubstanzen an feste Träger, vorzugsweise Mikropartikel, gebunden werden. Ein erfindungsgemäßer Mechanismus ermöglicht die einfache Konzentration der festen Träger in einem Volumen zweckmäßiger Größe. Über eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung können die festen Träger in der Vorrichtung bekannten Isolierungs-, Amplifizierungs- und/oder Nachweisreaktionen unterworfen werden. Die Vorrichtung eignet sich besonders zur Anreicherung und Isolierung und/oder dem Nachweis von Stoffen in bzw. aus biologischen Flüssigkeiten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Gewinnen, Aufbewahrung und Bearbeiten von Substanzen aus Flüssigkeiten besteht aus einem Zylinder zur Aufnahme der Flüssigkeiten, festen Trägern, mit einer Hohlnadel durchdringbaren, Verschlüssen an beiden Enden des Zylinders wobei wenigstens einer der Verschlüsse als Kolbenscheibe gebildet oder perforierbar ist, Trennmembranen, Hohlnadeln zum Ein- und Ableiten von Flüssigkeiten und gegebenenfalls einem Stempel zum aktiven Befüllen des Zylinders.

Description

Einweg-Vorrichtung zur Aufbewahrung von biologischen Flüssigkeiten und deren Verwendung zum Nachweis von Stoffen, Partikel und/oder Zellen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einwegvorrichtung, in der die Zielsubstanzen an feste Träger, vorzugsweise Mikropartikel, gebunden werden. Ein erfindungsgemäßer Mechanismus ermöglicht die einfache Konzentration der festen Träger in einem Volumen zweckmäßiger Größe. Über eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung können die festen Träger in der Vorrichtung bekannten Isolierungs-, Amplifizierungs- und/oder Nachweisreaktionen unterworfen werden. Die Vorrichtung eignet sich besonders zur Anreicherung und
Isolierung und/oder dem Nachweis von Stoffen in bzw. aus biologischen Flüssigkeiten.
Biologische Forschung, Erkennung von Krankheiten und Krankheitserregern.
Umweltbelastungen und Nahrungsmittel-Überwachung benötigen einfache Verfahren zur Isolierung und/oder Nachweis der Zielsubstanz. In Forschungslaboren besteht der Bedarf nach Einsparung von Arbeitszeit, in der Diagnostik nach einer sinnvollen Ergänzung von automatengestützten Verfahren durch Schnellteste als Entscheidungsgrundlage über notwendige medizinische Sofortmaßnahmen. Risikogefährdete Personen wie Allergiker benötigen einfache Teste zum Ausschluss von Allergenen.
Seit Jahrzehnten haben sich Streifenteste als Schnelltest in der Diagnostik durchgesetzt. Sie bewähren sich zum Nachweis von diffundierbaren, gelösten Stoffen wie Hormone und Proteine, die in der Probe mindestens im Nanogramm-Bereich pro ml vorhanden seien müssen. Nicht nachweisbar bleiben mit diesen Verfahren niedrigere Konzentrationen von gelösten Stoffen und Partikel und/oder Zellen, die wegen ihrer Größe nicht in den immunchemischen Reaktionsraum diffundieren können.
Mit spezifischen Antikörpern beladene Partikel werden für die Anreicherung von gelösten Stoffen erfolgreich eingesetzt. Aus großen Volumina kann so die Zielsubstanz in einen kleinen Reaktionsraum konzentriert werden. Aber auch Partikel und/oder Zellen lassen sich spezifisch mit Fängerpartikeln anreichern.
Isolieren und/oder Detektieren der Zielsubstanz erfolgt in einer Abfolge von
physikalischen und chemischen Reaktionen wie z.B. Waschen mit Puffer, Freisetzen der
l Zielsubstanz, Inkubation mit markierten Antikörpern, Waschen und enzymchemische Detektion. Alle Reagenzien sind in Flüssigkeiten gelöst oder selbst flüssig.
Es bestand die Aufgabe, eine Vorrichtung zu entwickeln, die zur aseptischen
Probenentnahme und Lagerung geeignet ist und gleichzeitig als Reaktionsraum für die Anreicherung und/oder Nachweis von Zielsubstanzen verwendet werden kann. Die
Vorrichtung soll eine weitgehende Mechanisierung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung betrifft demnach eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , ihre Verwendung gemäß Anspruch 15 und ein Verfahren gemäß Anspruch 19. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Der Erfindung liegt die überraschende Feststellung zugrunde, dass eine Vorrichtung bestehend aus oder mit
- einem Zylinder (1) zur Aufnahme der Flüssigkeiten, der vorzugsweise evakuiert ist
- festen Trägern (2)
- zumindest teilweise elastischen, insbesondere mit einer Hohlnadel
durchdringbaren, Verschlüssen (3A; 3B) an beiden Enden des Zylinders (1), wobei wenigstens einer der Verschlüsse (3A) als Kolbenscheibe gebildet oder perforierbar ist
- Trennmembranen (4A, 4B)
- Hohlnadeln (5) zum Ein- und Ableiten von Flüssigkeiten
- und gegebenenfalls einer geeigneten Halterung zur Fixierung der Vorrichtung zum Zweck der Probenbearbeitung
- und gegebenenfalls einem Stempel (9) zum aktiven Befüllen des Zylinders (1) mit Flüssigkeit, wobei der Stempel (9) mit der Kolbenscheibe(3A) über eine Sollbruchstelle (10) vorzugsweise lose verbunden ist, und insbesondere derart gebildet ist, dass nach dem aktiven Befüllen durch Zug am Stempel (9), dieser an der Sollbruchstelle abgebrochen wird und die Vorrichtung nun zur erfindungsgemäßen Lagerung und/oder Bearbeitung der Probe verwendbar ist zum besonders einfachen und kostengünstigen Gewinnen, Aufbewahren und/oder
Bearbeiten von Substanzen aus Flüssigkeiten geeignet ist, insbesondere für die
Verwendung als Einwegvorrichtung.
Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip wird aus den Fig. 1-5, ersichtlich, die mehrere mögliche Ausführungsformen der Erfindung und ihre Verwendung zeigen.
Als die zumindest teilweise elastischen, insbesondere mit einer Hohlnadel
durchdringbaren, Verschlüsse (3A; 3B) werden vorzugsweise geeignete handelsübliche Systeme verwendet, insbesondere Verschlüsse, die aus oder mit starrem Kunststoff, z.B. Polypropylen, und einem dehnbaren und nach einer Hohlnadeldurchdringung
selbstverschließbare Material (3A1 , 3B1), z.B. (synthetisches) Latex oder Silikon, zusammengesetzt bzw.gebildet sind.
Die Verschlüsse (3A; 3B) sind zudem vorzugsweise derart beschaffen, dass sie eine (möglichst) lineare Durchströmung der festen Träger im Zylinder (1) mit Flüssigkeit ermöglichen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung, wobei
- der Zylinder (1) ein Hohlzylinder ist,
- wenigstens eine der Hohlnadeln (5) mit einer Mitnahmevorrichtung (6) versehen ist, die vorzugsweise als hohlzylindrische Scheibe gebildet ist, durch die die
Hohlnadel (5) geführt ist, und der wenigstens eine Verschluss (3A) eine
Kolbenscheibe ist (s. Fig. 1 A) oder derart perforierbar ist, dass aus dem Verschluss (3A) durch Berührung mit der Mitnahmevorrichtung (6) eine Kolbenscheibe (3Aa) herauslösbar ist (s. Fig. 2 A und B), wobei die Kolbenscheibe vorzugsweise die Innenwand des Zylinders (1) über ihren gesamten Querschnitt berührt (s. Fig. 1 B bzw. Fig. 2 B), und
- in dem Zylinder (1) zwei Trennmembranen (4A, 4B) angeordnet sind, zwischen denen die Träger (2) angeordnet sind, wobei wenigstens eine Trennmembran (4A) verschiebbar gelagert ist und vorzugsweise an der Kolbenscheibe (3Aa) befestigt ist, so dass die Träger (2) mittels Kolbenscheibenbewegung (4A) in Richtung der weiteren Trennmembran (4B) bewegbar sind, wobei die Porenweite der
Trennmembranen (4A, 4B) insbesondere kleiner ist als der Durchmesser der verwendeten festen Träger.
Erfindungsgemäß ist es besonders geeignet, wenn der wenigstens eine Verschluss (3A) an der dem Zylinder (1) zugewandten Seite eine Aussparung aufweist, über die vorzugsweise die Trennmembran (4A) gespannt bzw. befestigt ist. Die Aussparung ist dabei bevorzugt derart gebildet, insbesondere so tief, dass die Spitze der mit der Mitnahmevorrichtung versehenen Hohlnadel (5) beim Einstechen in den Verschluss (3A) und beim nachfolgenden Bewegen der Kolbenscheibe (3Aa) durch den Zylinder die Trennmembran (4A) nicht berühren kann.
In einer besonders einfach zu bedienenden Ausführungsform der Vorrichtung sind die Verschlüsse 3A und 3B identisch gebildet und vorzugsweise auch die
Trennmembranen, wobei die Trennmembran 4A an dem Verschluss 3A und die Trennmembran 4B an dem Verschluss 3B befestigt ist, und besonders bevorzugt weisen auch die Hohlnadeln (5) zum Ein- und Ableiten von Flüssigkeiten jeweils eine Mitnahmevorrichtung (6) auf.
Für eine besonders geeignete aktiv, z.B. mit Blut, befüllbare Vorrichtung ist ein Teil des Stempels (9), insbesondere das für die Kraftübertragung auf die Kolbenscheibe (3A) verwendete Stempelende mit vorzugsweise wenigstens einem Teil der Sollbruchstelle (10) lose in einem Hohlraum (12) bzw. in einer Aussparung der Kolbenscheibe (3A) gelagert bzw. befindlich (s. Fig. 5A), vorzugsweise derart, dass beim Abbrechen des Stempels (9) an der Sollbruchstelle (10) dieser Teil des Stempels (9) in dem Hohlraum bzw. der Aussparung (12) verbleibt (10A, s. Fig. 5B).
Die festen Träger (2) können erfindungsgemäß jede geometrische Form haben und sind bevorzugt Partikel, insbesondere Mikropartikel, wobei an der Oberfläche der festen Träger (2) vorzugsweise kovalent oder adsorptiv Liganden gebunden sind, die die Zielsubstanz erkennen und binden. Als Liganden sind dabei insbesondere Antikörper und/oder Nukleinsäuren besonders geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung dient einer der elastischen Verschlüsse (3A) als Kolbenscheibe (3Aa).
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine der Hohlnadeln (5) mit einer Mitnahmevorrichtung (6) versehen, die nach Perforation des elastischen Verschlusses diesen als Kolbenscheibe in den Zylinder drückt.
Besonders geeignet ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn vorzugsweise parallel bzw. gleichzeitig mit der Perforation der Kolbenscheibe eine weitere Hohlnadel das anderer Ende der Vorrichtung durchdringt.
In einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung ist zumindest die ableitende Öffnung, z.B. die Öffnung der ableitenden Hohlnadel (5), mit einer Filtermembran, versehen, deren Porenweite kleiner ist als der Durchmesser der verwendeten festen Träger.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die ein- und/oder die ableitende Hohlnadel (5) in einer Hülse mit einem
Federmechanismus eingebettet s. z.B. (Fig. 3).
Erfindungsgemäß besonders geeignet ist eine Vorrichtung, über deren einleitende Hohlnadel (5) beliebige Flüssigkeiten in die Vorrichtung verbracht werden können und/oder dass die Vorrichtung in eine geeignete Halterung verbracht werden kann, die über Kühl- und/oder Heizmöglichkeiten verfügen kann.
Für unterschiedlichste Anwendungen ist insbesondere eine Vorrichtung geeignet, wobei durch Eindrücken der Kolbenscheibe (3Aa) in den Zylinder (1) die funktionalisierten
Partikel vor dem ableitenden Ende der Vorrichtung in einem Volumen angereichert werden können, die dem jeweiligen Zweck der Anwendung dienen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Isolieren und/oder Anreichern und/oder Nachweis von Stoffen aus bzw. in biologischen Flüssigkeiten wie Blut, Liquor, Se- und/oder Exkreten,
Gewebeaufbereitungen, Zell- Hefe- und Bakterienkulturen, Spülproben von Organen, Lebensmitteln und/oder der Umwelt, wobei die Stoffe vorzugsweise Toxine, Proteine, Nukleinsäuren, Immunkomplexe, Zellorganelle, Viren, Bakterien, Protozoen, Parasiten, und/oder somatische Zellen sind.
Besonders geeignet ist die Vorrichtung dabei prinzipiell für alle möglichen
trägergebundenen Reaktionen, insbesondere zum Isolieren, Amplifizieren, Nachweis und/oder für die weitere Modifikation der Stoffe.
Vorteilhafterweise wird die Vorrichtung derart verwendet, dass die Stoffe durch bekannte Reaktionen, z.B. einen pH-Shift, von den Trägern (2) abgelöst und außerhalb der Vorrichtung weiter bearbeitet werden, z.B. modifiziert und/oder quantifiziert werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen, Aufbewahrung und/oder Bearbeiten von Substanzen aus Flüssigkeiten, umfassend die Schritte
- Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- Füllen der Vorrichtung mit Flüssigkeit, z.B. Blut, die vorzugsweise wenigstens eine Zielsubstanz enthält, bevorzugt, z.B. bei evakuiertem Zylinder (1), indem der Verschluss (3B oder A) mittels einer handelsüblichen Vorrichtung zum Füllen von Blutentnahmeröhrchen (Vakutainer®) mit der außerhalb der punktierten Vene liegenden Hohlnadel durchstochen wird. Die Vorrichtung wird nach dem Füllen von der Hohlnadel gezogen. Der Perforation wird durch das elastische Material verschlossen und verhindert dadurch ein Ausfließen der Probe. Im gefüllten Zustand kann die Vorrichtung gelagert und/oder transportiert werden.
- Binden der wenigstens einen Zielsubstanz an Fänger-Strukturen, die an der Oberfläche der festen Träger (2) kovalent oder adsorptiv gebunden sind,
vorzugsweise indem eine Zeitspanne von 10-60 Minuten abgewartet wird - zur Bearbeitung der Probe wird eine Hohlnadel (5) mit Mitnahmevorrichtung (6) durch den Verschluss 3A gestochen
- Durchstechen des weiteren Verschlusses (3B) mit einer weiteren Hohlnadel (5) und Verkleinern des Reaktionsraums durch Drücken der Mitnahmevorrichtung (6), die vorzugsweise eine mit der Hohlnadel (5) fest verbundene Scheibe ist, gegen den Verschluss (3A), so dass,
falls der Verschluss (3A) als Kolbenscheibe (3Aa) gebildet ist, der Verschluss (3A) in den Zylinder (1) gedrückt wird,
oder, falls der Verschluss (3A) perforierbar ist, eine Kolbenscheibe (3Aa) aus dem Verschluss (3A) herausgelöst, vorzugsweise herausgestanzt, wird, und die herausgelöste Kolbenscheibe (3Aa)) in den Zylinder (1) gedrückt wird,
wobei die vorzugsweise an der Kolbenscheibe (3Aa) befestigte Trennmembran (4A) in Richtung der weiteren Trennmembran (4B) bewegt wird
und wobei die Flüssigkeit, die vorzugsweise von der wenigstens einen Zielsubstanz abgereichert ist, über die Trennmembran (4B) und die weitere Hohlnadel (5) aus dem Zylinder abgeleitet wird
- Bearbeiten der am festen Träger gebundenen Zielsubstanz durch die Einleitung von methodengemäßen Flüssigkeiten in den Reaktionsraum über die Einlauf- Hohlnadel. und ggf.
- Ablösen der an den Trägern (2) gebundenen wenigstens einen Zielsubstanz und Ableiten der abgelösten Zielsubstanz aus dem Zylinder (1), vorzugsweise indem über eine der Hohlnadeln (5) ein Medium, z.B. eine Salzlösung, eine Säure oder eine Lauge, in den verkleinerten Reaktionsraum zugeführt wird und das Medium mit der abgelösten Zielsubstanz über die weitere Hohlnadel (5) aus dem Zylinder abgeleitet wird.
Für ein bevorzugtes aktives Verfahren wird die erfmdungsgemäße Vorrichtung mit der Flüssigkeit, z.B. Blut, befüllt, indem der zumindest teilweise elastische Verschluss 3B mit bekannten Hohlnadelsystemen (11) an der elastischen Stelle (3B1) durchstochen wird, und das andere Ende der Hohlnadel (11) in einen Probenentnahmeraum, z.B. ein Blutgefäß, ragt, und durch Herausziehen des Stempels (1) aus dem Zylinder (1) die Flüssigkeit, z.B. Blut, aus dem Probenentnahmeraum über die Hohlnadel (11) in die Vorrichtung gefördert wird, und wobei nach dem Befüllen der Vorrichtung mit der Flüssigkeit der Stempel (9) über die Sollbruchstelle (10) abgebrochen wird, so dass die Kolbenscheibe (3A) für das Durchstechen mit der Hohlnadel (5) mit
Mitnahmevorrichtung (6) bereitgestellt wird.
Das Verfahren ist dabei insbesondere für die o.g. Verwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften und Merkmale der Erfindung werden auch aus den nachfolgend gegebenen, nicht erschöpfenden Beispielen erfindungsgemäßer
Einwegvorrichtungen und ihren Verwendungen ersichtlich, wobei in den Fig. 1-5
verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wiedergegeben werden.
Fig. 1 A und B zeigen dabei eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Verschluss (3A) als Kolbenscheibe (3Aa) gebildet ist.
Fig. 2 A und B zeigen eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Verschluss (3A) als perforierbarer Verschluss (3A) gebildet ist, aus dem mittels der Mitnahmevorrichtung (6) eine Kolbenscheibe (3A) herauslösbar ist, so dass aus dem Verschluss (3A) eine Kolbenscheibe (3Aa) und der an der Zylinderöffnung verbleibende Verschlussteil (3Ab) gebildet werden.
Fig. 3 zeigt die vorteilhafte Lagerung einer Hohlnadel (5) in einer Sicherungshülse (7) mit Federmechanismus.
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Spritzenprinzip, um den Zylinder (1) mit einer Probe (s. Fig. 4B), z.B. Blut, zu befüllen, die dann anschließend insbesondere gemäß den Fig. 1-3 weiterverarbeitet wird.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spritzensystems (Ausschnitt) zum aktiven Befüllen der Vorrichtung, wobei Fig 5A die Vorrichtung nach Herausziehen des Stempels (9) unter gleichzeitiger Befüllung der Vorrichtung mit einer Probe, z.B. Blut, zeigt, wobei der Stempel (9) anschließend an der Sollbruchstelle (10) abgebrochen wird, um dann die Hohlnadel (5) mit Mitnahmevorrichtung (6) durch den elastischen Teil (3A1) des Verschlusses (3A), der als Kolbenscheibe gebildet ist, durchzustechen (Fig. 5B), mittels derer dann nachfolgend gemäß Fig. 1 B der Reaktionsraum durch Verschieben der Kolbenscheibe (3A) und der Trennmembran 4A in den Zylinder (1) verkleinert wird.
Die Einwegvorrichtung basiert auf einem Rohr, das von beiden Seiten mit einem
elastischen Material luftdicht verschlossen ist. Mittels einer Hohlnadel, z.B. einer Kanüle können beide Seiten des Rohres temporär für das Einleiten und Ableiten von Flüssigkeiten genutzt werden. Die Einwegvorrichtung kann unter Unterdruck stehen, was das passive Füllen ermöglicht. In der Einwegvorrichtung befinden sich feste Träger, vorzugsweise Mikropartikel, an die die Zielsubstanzen gebunden werden. Das Erkennen und Binden der Zielsubstanzen erfolgt über Fänger-Strukturen, die die Zielsubstanz ausreichend genau erkennt und an sie bindet. Diese Strukturen sind Oligo- oder Polypeptide, vorzugsweise Antikörper mit bekannter Spezifität oder Nukleinsäuren mit bekannter Nukleotidsequenz. Die Fänger-Strukturen sind adsorptiv oder kovalent mit bekannten Verfahren an die festen Träger gebunden. Bei agglutinierendem Probenmaterial wie Blut, sollte eine ausreichende Menge einer antiagglutinierenden Substanz wie z.B. Heparin, EDTA oder Citrat in die Einwegvorrichtung verbracht werden.
Nach Füllen der Einwegvorrichtung mit z.B. Blut werden die Zielsubstanzen über die Fänger-Strukturen an den festen Trägern gebunden. Dieser Vorgang ist in der Regel nach 10-60 Minuten abgeschlossen.
Die festen Träger dienen als Support zur nachfolgenden Probenbearbeitung.
Erfindungsgemäß kann der Reaktionsraum nun verkleinert werden. Dazu wird mittels einer mit einer Hohlnadel fest verbundenen Scheibe und einem möglichen Stanzmechanismus ein Ende des elastischen Verschlusses vergleichbar einer Kolbenscheibe einer Spritze in die Einwegvorrichtung gedrückt. Parallel mit der Perforation der Kolbenscheibe wird das andere Ende der Vorrichtung mit einer Hohlnadel durchstochen. Vorzugsweise sollte die Vorrichtung sich in einer vertikalen Position befinden, so dass zuerst eingeschlossene Luft über die Auslaufhohlnadel abgeführt wird. Vor der ableitenden Hohlnadel ist in der
Einwegvorrichtung eine Trennmembran mit einem Porendurchmesser angebracht, die das Probenmaterial passieren lässt, nicht aber die festen Träger. Für Blut hat sich ein Durchmesser von 20-30μιτι bewährt. Eine gleiche Membran kann optional vor der
Kolbenscheibe angebracht sein.
Durch das Bewegen der Kolbenscheibe in Richtung Auslauf könne die Mikropartikel in gewünschter Dichte zwischen Kolbenscheibe und Trennmembran angereichert werden. In diesem Kompartiment, das erfindungsgemäß als„Reaktionsraum" definiert wird, können jetzt alle trägergebundenen Reaktionen durchgeführt werden, die der Fachmann leicht an das System adaptieren kann. Die dazu notwendigen Flüssigkeiten werden in gewünschter Folge und Verweilzeit über die Einleithohlnadel zugeführt. Die Ableitung erfolgt passiv über die Auslaufhohlnadel. Der Reaktionsraum kann mittels bekannter Verfahren gekühlt wie auch erhitzt werden. Die Zielsubstanz kann mittels einer immunchemischen Reaktion sichtbar gemacht und semiquantifiziert werden, oder die Zielsubstanz wird mit einer geeigneten Flüssigkeit zur weiteren Be- oder Verarbeitung aus dem Reaktionsraum befördert.
Zum aktiven Füllen der Vorrichtung eignet sich besonders die Spritzenverwendung durch einen zusätzlichen Kolbenstempel (9) der mit der Kolbenscheibe 3A lose verbunden ist und über eine Sollbruchstelle (10) verfügt. Der interne Teil des Kolbenstempels verbleibt nach Entfernung der Kolbenstempels im Hohlraum der Kolbenscheibe. Die Kolbenscheibe verfügt über die im vorher beschriebenen System vorgestellte elastische, mit einer
Hohlnadel durchdringbare und sich selbst verschließende Stelle (3A1). Die Vorrichtung wird vor der Probenentnahme mit den gewünschten Trägern (2) und weiteren der
Anwendung entsprechenden Substanzen wie z.B. zur Anti-Koagulation versehen. Zum Füllen wird der zumindest teilweise elastische Verschluss 3B mit bekannten
Hohlnadelsystemen (1 1 ) an der elastischen Stelle (3B1 ) durchstochen. Das andere Ende der Hohlnadel befindet sich im Probenentnahmeraum, z.B. einem Blutgefäß. Durch Ziehen am Stempel (9) wird die Probe in die Vorrichtung gefördert. Erreicht der Stempel 3A das Ende der Vorrichtung, wird die Sollbruchstelle des Stempels freigelegt. Die Hohlnadel wird aus 3B gezogen und der Stempel (9) abgebrochen. Die Vorrichtung kann jetzt wie die vorher beschriebene passiv gefüllte Vorrichtung weiter verwendet werden. Das in der Kolbenscheibe verbliebene Bruchstück des Kolbenstempels wird von der eingeführten Hohlnadel (5) zur Seite gedrückt. Die Hohlnadeln (5) sind vorzugsweise als Sicherheitsnadel (safety needle) gestaltet. Dazu befinden sich die Nadeln in einer Hülse (7) versenkt. Nach dem Aufliegen der Hülse am Ende der Vorrichtung wird bei weiterem Vorschub die Hohlnadel in die Vorrichtung eingeführt. Die Hohlnadel ist mit einem Federmechanismus (8) versehen, der beim
Zurückziehen der Nadel die Hülse in die alte Position führt.
Die Verwendung einer Motorsteuerung macht den Einsatz in der Vorrichtung in der biologischen Forschung interessant, wo trotz des Einsatzes von anwenderfreundlichen Systemlösungen (Kits) noch immer einzelne Prozesse wie Spülen, Abtrennen durch Zentrifugieren, Lösungen pipettieren manuell durchgeführt werden müssen.
Besonders bevorzugt ist eine Anwendung der Erfindung für die Forschung zum Isolieren von Zellen, Proteine und/oder Nukleinsäuren.
Aufgrund ihres kostengünstigen Aufbaus und einfachen Bedienbarkeit ist die Erfindung insbesondere für Schnellteste geeignet, wobei
- Schnellteste für die Krankheitsdiagnostik über Substanzen, die herkömmlich angereichert werden müssen
- Schnellteste für den direkten Erregernachweis in Körperflüssigkeiten
- Schnellteste zum Nachweis von Tumorzellen in Blut, Se- und Exkreten
- Schnellteste zur Bestimmung des zellulären Immunstatus
- Schnellteste zum Allergennachweis in Lebensmitteln und der Umwelt
- Schnellteste zur Abwehr von Gefahren (z.B. Bioterrorismus)
besonders einfach und kostengünstig durchführbar sind.
Die Erfindung betrifft zudem auch ein Kit zum Gewinnen, Aufbewahren und Bearbeiten von Substanzen aus Flüssigkeiten bestehend aus oder mit den Bestandteilen (1) bis (6), ggf. den Bestandteilen (9)-(10) und vorzugsweise den Bestandteilen (7) und (8), gemäß den Ansprüchen 1-14, das die Herrichtung und Verwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ermöglicht. Legende zu den Abbildungen
(1) Zylinder zur Aufnahme der Flüssigkeiten,
(2) feste Träger
(3) Verschlüsse (3A; 3B), die zumindest teilweise elastisch sind (3A1 ; 3B1), an beiden Enden des Zylinders (1)
(3Aa) Kolbenscheibe
(3Ab) nach Perforation am Zylinderende verbleibender Teil des Verschlusses (3A)
(4) Trennmembranen (4A, 4B)
(5) Hohlnadeln zum Ein- und Ableiten von Flüssigkeiten
(6) Mitnahmevorrichtung
(7) Schutzhülse
(8) Feder
(9) Stempel
(10) Sollbruchstelle
(10A) Sollbruchstelle(n) nach Bruch
(11) handelsübliche Kanüle, z.B. für die Blutentnahme
(12) zumindest teilweise von der Kolbenscheibe (3A) eingeschlossener Hohlraum bzw. Aussparung in der Kolbenscheibe (3A)
Das Ein- und Ableiten von Flüssigkeiten über die Vorrichtung ist in den Figuren 1 B, 2B, 4B und 5B mittels schwarzer Pfeile (Fließrichtung) wiedergegeben.
Die Bewegung des Stempels (9) mit Kolbenscheibe (3A) in Fig. 4B ist mithilfe eines weiteren Pfeils dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Gewinnen, Aufbewahrung und Bearbeiten von Substanzen aus Flüssigkeiten, bestehend aus oder mit
- einem Zylinder (1) zur Aufnahme der Flüssigkeiten,
- festen Trägern (2),
- zumindest teilweise elastischen, insbesondere mit einer Hohlnadel
durchdringbaren, Verschlüssen (3A; 3B) an beiden Enden des Zylinders (1), wobei wenigstens einer der Verschlüsse (3A) als Kolbenscheibe gebildet oder perforierbar ist
- Trennmembranen (4)
- Hohlnadeln (5) zum Ein- und Ableiten von Flüssigkeiten
- gegebenenfalls einer geeigneten Halterung zur Fixierung der Vorrichtung zum Zweck der Probenbearbeitung,
- und gegebenenfalls einem Stempel (9) zum aktiven Befüllen des Zylinders (1) mit Flüssigkeit, wobei der Stempel (9) mit der Kolbenscheibe(3A) über eine Sollbruchstelle (10) vorzugsweise lose verbunden ist, und insbesondere derart gebildet ist, dass nach dem aktiven Befüllen durch Zug am Stempel (9) dieser an der Sollbruchstelle abgebrochen wird und die Vorrichtung nun zur erfindungsgemäßen Lagerung und/oder Bearbeitung der Probe verwendbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- der Zylinder (1) ein Hohlzylinder ist,
- wenigstens eine der Hohlnadeln (5) mit einer Mitnahmevorrichtung (6) versehen ist, die vorzugsweise als hohlzylindrische Scheibe gebildet ist, und der wenigstens eine Verschluss (3A) eine Kolbenscheibe ist oder derart perforierbar ist, dass aus dem Verschluss (3A) durch Berührung mit der Mitnahmevorrichtung (6) eine
Kolbenscheibe (3Aa) herauslösbar ist, wobei die Kolbenscheibe vorzugsweise die Innenwand des Zylinders (1) über ihren gesamten Querschnitt berührt,
- der wenigstens eine Verschluss (3A) an der dem Zylinder (1) zugewandten Seite eine Aussparung aufweist, über die vorzugsweise die Trennmembran (4A) gespannt ist, wobei die Aussparung dabei bevorzugt derart gebildet ist, dass die Spitze der mit der Mitnahmevorrichtung versehenen Hohlnadel (5) beim Einstechen in den Verschluss (3A) und beim nachfolgenden Bewegen der Kolbenscheibe (3Aa) durch den Zylinder die Trennmembran (4A) nicht berühren kann, und/oder
- in dem Zylinder (1) zwei Trennmembranen (4A, 4B) angeordnet sind, zwischen denen sich die Träger (2) befinden, wobei wenigstens eine Trennmembran (4A) verschiebbar gelagert ist und vorzugsweise an der Kolbenscheibe (3Aa) befestigt ist, so dass die Träger (2) mittels der Trennmembran (4A) in Richtung der weiteren Trennmembran (4B) bewegbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder vorzugsweise evakuiert ist oder dass ein Teil des Stempels (9), insbesondere das Stempelende mit vorzugsweise wenigstens einem Teil der Sollbruchstelle (10) lose in einem Hohlraum (12) bzw. in einer Aussparung der Kolbenscheibe (3A) gelagert ist, vorzugsweise derart, dass beim Abbrechen des Stempels (9) an der
Sollbruchstelle (10) der Teil des Stempels (9) in dem Hohlraum bzw. der
Aussparung (12) verbleibt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Träger jede geometrische Form haben können, bevorzugt jedoch Partikel, insbesondere Mikropartikel, zur Anwendung kommen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Oberfläche der festen Träger kovalent oder adsorptiv Liganden gebunden sind, die die Zielsubstanz erkennen und binden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Liganden vorzugsweise Antikörper oder Nukleinsäuren sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass einer der elastischen Verschlüsse als Kolbenscheibe dient.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlnadel (5) mit einer Mitnahmevorrichtung (6) versehen ist, die nach Perforation des elastischen Verschlusses diesen als Kolbenscheibe in den Zylinder drückt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Perforation der Kolbenscheibe eine Hohlnadel das anderer Ende der Vorrichtung durchdringt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet dass
zumindest die ableitende Öffnung mit einer Filtermembran versehen ist, deren Porenweite kleiner ist als der Durchmesser der verwendeten festen Träger.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die ein- und ableitenden Hohlnadeln als in einer Hülse mit Feder Mechanismus eingebettet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11 , dadurch gekennzeichnet, dass über die einleitende Hohlnadel (5) beliebige Flüssigkeiten in die Vorrichtung verbracht werden können.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in eine geeignete Halterung verbracht werden kann, die gegebenenfalls über Kühl- und/oder Heizmöglichkeiten verfügt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass durch Eindrücken der Kolbenscheibe (3Aa) in den Zylinder (1) die funktionalisierten Partikel vor dem ableitenden Ende de Vorrichtung in einem Volumen angereichert werden können, die dem jeweiligen Zweck der Anwendung dienen.
15. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 -14 zum Isolieren
und/oder Anreichern und/oder Nachweis von Stoffen aus oder in biologischen Flüssigkeiten wie Blut, Liquor, Se- und/oder Exkreten, Gewebeaufbereitungen, Zell- Hefe- und Bakterienkulturen, Spülproben von Organen, Lebensmitteln und/oder der Umwelt.
16. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffe vorzugsweise Toxine, Proteine, Nukleinsäuren, Immunkomplexe,
Zellorganelle, Viren, Bakterien, Protozoen, Parasiten, und/oder somatische Zellen sind.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 15-16, dadurch gekennzeichnet, dass
prinzipiell alle trägergebundenen Reaktionen zum Isolieren, Amplifizieren, Nachweis und/oder weiterer Modifikation der Stoffe möglich sind.
18. Verwendung nach einem der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffe durch bekannte Reaktionen abgelöst außerhalb der Vorrichtung weiter bearbeitet werden können.
19. Verfahren zum Gewinnen, Aufbewahrung und Bearbeiten von Substanzen aus Flüssigkeiten, umfassend die Schritte
- Füllen einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14 mit Flüssigkeit, z.B. Blut, die wenigstens eine Zielsubstanz enthält, vorzugsweise indem der Verschluss (3B) mittels z.B. üblicher Blutentnahme-Vorrichtungen für Vakutainer® durchstochen wird und sich die bevorzugt evakuierte Vorrichtung mit der Probe bis zum
Druckausgleich füllt.
- Binden der wenigstens einen Zielsubstanz an Fänger-Strukturen, die an der Oberfläche der festen Träger (2) kovalent oder adsorptiv Liganden gebunden sind, vorzugsweise indem eine Zeitspanne von 10-60 Minuten abgewartet wird
- Durchstechen des Verschlusses (3A) mittels einer Hohlnadel (5) mit
Mitnahmevorrichtung (6) und
- Durchstechen des weiteren Verschlusses (3B) mit einer weiteren Hohlnadel (5) und Verkleinern des Reaktionsraums durch Drücken der Mitnahmevorrichtung (6), die vorzugsweise eine mit der Hohlnadel (5) fest verbundene Scheibe ist, gegen den Verschluss (3A), so dass, falls der Verschluss (3A) als Kolbenscheibe (3Aa) gebildet ist, der Verschluss (3A) in den Zylinder (1) gedrückt wird,
oder, falls der Verschluss (3A) perforierbar ist, eine Kolbenscheibe (3Aa) aus dem Verschluss (3A) herausgelöst, vorzugsweise herausgestanzt, wird, und die herausgelöste Kolbenscheibe (3Aa)) in den Zylinder (1) gedrückt wird,
wobei die vorzugsweise an der Kolbenscheibe (3Aa) befestigte Trennmembran (4A) in Richtung der weiteren Trennmembran (4B) bewegt wird
und wobei die Flüssigkeit, die vorzugsweise von der wenigstens einen Zielsubstanz abgereichert ist, über die Trennmembran (4B) und die weitere Hohlnadel (5) aus dem Zylinder abgeleitet wird
- Bearbeiten und/oder Nachweis der am festen Träger gebundenen Zielsubstanz durch die Einleitung von methodengemäßen Flüssigkeiten in den Reaktionsraum über die Einlauf-Hohlnadel und ggf.
- Ablösen der an den Trägern (2) gebundenen wenigstens einen Zielsubstanz und Ableiten der abgelösten Zielsubstanz aus dem Zylinder (1), vorzugsweise indem über eine der Hohlnadeln (5) ein Medium, z.B. eine Salzlösung, eine Säure oder eine Lauge, in den verkleinerten Reaktionsraum zugeführt wird und das Medium mit der abgelösten Zielsubstanz über die weitere Hohlnadel (5) aus dem Zylinder abgeleitet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14 aktiv mit der Flüssigkeit, z.B. Blut, befüllt wird, indem der zumindest teilweise elastische Verschluss 3B mit bekannten Hohlnadelsystemen (11) an der elastischen Stelle (3B1) durchstochen wird, und das andere Ende der Hohlnadel (11) in einen Probenentnahmeraum, z.B. ein Blutgefäß, ragt, und durch Herausziehen des Stempels (1) aus dem Zylinder (1) die Flüssigkeit, z.B. Blut, aus dem
Probenentnahmeraum über die Hohlnadel (11) in die Vorrichtung gefördert wird, und wobei nach dem Befüllen der Vorrichtung mit der Flüssigkeit der Stempel (9) über die Sollbruchstelle (10) abgebrochen wird, so dass die Kolbenscheibe (3A) für das Durchstechen mit der Hohlnadel (5) mit Mitnahmevorrichtung (6) bereitgestellt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19-20 für die Verwendung gemäß den Ansprüchen 15-18.
22. Kit zum Gewinnen, Aufbewahren und Bearbeiten von Substanzen aus Flüssigkeiten bestehend aus oder mit den Bestandteilen (1) bis (6), ggf. den Bestandteilen (9)- (10) und vorzugsweise den Bestandteilen (7) und (8), gemäß den Ansprüchen 1-14.
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