DE19906352A1 - Nachweis- und Zählgerät für suspendierte biologische Partikel - Google Patents
Nachweis- und Zählgerät für suspendierte biologische PartikelInfo
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Description
Die Zählung von Bakterien, Blutzellen oder Zellbestandteilen in wäßrigen Lösungen erfolgt bisher
mittels Durchflußzytometer oder Coultercounter. Hier werden die entsprechenden Partikel gefärbt und
anhand von optischen Signalen identifiziert oder durch kapazitive Messungen gezählt.
Um den apparativen Aufwand bei der optischen Messung zu umgehen und eine höhere Spezifität
gegenüber der kapazitiven Messung zu erreichen, wird für den Nachweis des einzelnen Partikels ein
anderes Meßprinzip eingesetzt: Die Messung der Induktivitätsänderung einer Mikrospule aus Metall.
Da biologische Partikel aber eine Permeabilitätskonstante µ von annähernd 1 haben, müssen diese
zum Nachweis und zur Zählung mittels Spule zuvor mit induktivitätsändernden Substanzen markiert
werden. Diese Markierung geschieht durch die immunologische, phagologische oder
molekularbiologische Ankopplung von ferromagnetischen Partikeln, welche monovalent entweder mit
Antikörpern, mit Virus-Andockmolekülen oder mit Gensonden an Spacermolekülen verbunden sind.
Die Kopplung der ferromagnetischen Marker erfolgt in einer Vorrichtung, welche gleichzeitig eine
Anreicherung der zu zählenden Partikel ermöglicht: Die Marker werden in einer Teflonkapillare mittels
einem Elektromagnet als Sorptions-Schicht festgehalten, bis die gesamte Probe in die Kapillare
gepumpt wurde und gleichzeitig die überschüssige Probe aus der Kapillare herausgelaufen ist.
Hierauf wird der Magnet ausgeschaltet, damit die Marker frei diffundieren und die Oberfläche der
biologischen Partikel sättigen können. Darauf wird der Kapillaren-Inhalt mit einer piezoelektrischen
Pumpe durch eine Metallspule gepumpt, die als Spirale auf eine Leiterplatte geätzt wurde und mit
Kondensator und Widerstand als Schwingkreis geschaltet ist. Der Schwingkreis wird mit einer
Frequenz angeregt die derjenigen Eigenschwingfrequenz entspricht, welche entsteht, wenn sich ein
durchschnittlich markierter biologischer Mikropartikel in der Spule befindet. Dadurch entsteht im
Schwingkreis immer dann eine Resonanzschwingung, wenn ein entsprechender Mikropartikel durch
die Spule tritt.
Ein Beispiel für die Anwendung dieses Verfahrens ist der Nachweis von Kolibakterien in
Wasserproben (siehe schematische Zeichnung, Vermerk 1). Hierzu werden monovalente primäre
E.-coli-spezifische Antikörper mit an magnetische Beads gekoppelten sekundären Antikörpern konjugiert.
Die Suspension dieser Konjugate (2) wird in die Teflon-Kapillare (3) gepumpt und mittels
Elektromagnet (4) dort fixiert. Beim Durchströmen der Kapillare mit der zu untersuchenden
Wasserprobe werden Kolibakterien über die primären Antikörper an den Konjugaten festgehalten.
Nach dem Abschalten des Magnetes kann die Suspension von magnetisch markierten Kolibakterien
durch die Meßspule (5) gepumpt werden. Die Anzahl der Resonanz-Ereignisse im angeschlossenen
Schwingkreises entspricht der Anzahl der Kolibakterien in der ursprünglichen Wasserprobe. Durch
den Einsatz dieses Gerätes und der entsprechenden Konjugate ist es möglich, ohne den aufwendigen
Einsatz der Durchflußzytometrie Bakterien automatisch zu zählen. Des weiteren ist es möglich, mit
dieser Meßmethode eine Miniaturisierung des Nachweisgerätes zu erreichen.
Claims (5)
1. Nachweis- und Zählgerät für suspendierte biologische Mikropartikel in flüssigen Proben,
dadurch gekennzeichnet,
daß die biologischen Partikel immunologisch, phagologisch oder molekularbiologisch mit Partikeln
verbunden werden, welche beim anschließenden Durchströmen einer Metallspule meßbare und
zählbare Induktivitätsänderungen bewirken.
2. Zählgerät nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß induktivitätsändernde, ferromagnetische Partikel vor dem Durchströmen der Metallspule
mittels Elektromagnet in einer Kunststoffkapillare festgehalten werden und dort mit den in die
Kapillare einströmenden biologischen Mikropartikeln verbunden werden, während die Probe, in
welcher diese enthalten waren, aus der Kapillare herausfließt.
3. Zählgerät nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallspule als Teil eines elektronischen Schwingkreises beim Durchströmen der
induktivitätsändernden Partikel, Änderungen der Eigenschwingfrequenz bewirkt, die gezählt
werden.
4. Verfahren für die Herstellung von biologisch aktivierten ferromagnetischen Partikeln,
dadurch gekennzeichnet,
daß monovalente primäre Antikörper mit ferromagnetischen Partikeln im mehrfachen Überschuß
gemischt werden, welche mit sekundären Antikörpern beschichtet sind, und anschließend mittels
partieller Sedimentation in einer Zentrifuge aggregierte Partikel aus einem monovalenten primären
Antikörper und antikörper-beschichteten ferromagnetischen Teilpartikeln abgetrennt werden.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle primärer Antikörper Viren verwendet werden, gegen deren Hüllproteine die
sekundären Antikörper gerichtet sind.
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