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EP2129464A1 - Device for receiving, treating, and storing small volume samples - Google Patents

Device for receiving, treating, and storing small volume samples

Info

Publication number
EP2129464A1
EP2129464A1 EP08715555A EP08715555A EP2129464A1 EP 2129464 A1 EP2129464 A1 EP 2129464A1 EP 08715555 A EP08715555 A EP 08715555A EP 08715555 A EP08715555 A EP 08715555A EP 2129464 A1 EP2129464 A1 EP 2129464A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
capillary
sample
sample vessel
capillaries
vessel
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Withdrawn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
EP08715555A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heidrun Rhode
Stefan Kreusch
Helga Endmann
Michael HÄNDEL
Günther SAMMLER
Edith Zimmermann
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.)
SCIENOVA GmbH
Original Assignee
SCIENOVA GmbH
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 SCIENOVA GmbH filed Critical SCIENOVA GmbH
Publication of EP2129464A1 publication Critical patent/EP2129464A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4005Concentrating samples by transferring a selected component through a membrane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/24Dialysis ; Membrane extraction
    • B01D61/243Dialysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/24Dialysis ; Membrane extraction
    • B01D61/28Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/06Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681Filter
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/25375Liberation or purification of sample or separation of material from a sample [e.g., filtering, centrifuging, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a device for as universal as possible handling, that is to say for the reception, the most diverse treatments and for the storage of samples in ⁇ l volumes.
  • Essential constituents of biological samples, biomolecules, analytes and essential analytes are terms used interchangeably in the context of the invention, in particular for those constituents in samples to be examined which are in the focus of interest of the examiner or user and contain it together with dt r are. These are, for example, metabolites, nucleic acids, Pepticv proteins, particles, cells, viruses, microorganisms, spores, markers, enzyme substrates or products and others, both in their entirety or parts thereof and / or complexes thereof.
  • matrix means those constituents of a sample which are not in the focus of interest and which often interfere with analytical methods, in particular the solvent and other accompanying substances, such as, for example, salts, detergents, buffers, metal ions, antibiotics and others.
  • solvent and other accompanying substances such as, for example, salts, detergents, buffers, metal ions, antibiotics and others.
  • the essential constituents of a sample differ from the matrix constituents in their size or molecular size.
  • Biological samples must be treated in a variety of ways during preparative and analytical procedures. Such treatments include the addition of auxiliary reagents such as urea or guanidine for denaturation, mercaptoethanol or dithiothreitol for reduction, iodoacetamide for modification, enzymes and their cofactors for the selective elimination of modifications or the selective digestion of essential analytes, substrates for the detection of enzymatic activities , Inhibitors for the suppression of undesired enzymatic reactions, capture reagents for the binding of undesired substances and others.
  • auxiliary reagents such as urea or guanidine for denaturation, mercaptoethanol or dithiothreitol for reduction, iodoacetamide for modification, enzymes and their cofactors for the selective elimination of modifications or the selective digestion of essential analytes, substrates for the detection of enzymatic activities , Inhibitors for the suppression of undesired enzymatic reactions, capture reagent
  • the medium change which may also include desalting, is realized by three alternatively employable methods: gel chromatography, reverse phase chromatography and dialysis.
  • Gel chromatography is based on the chromatographic separation of matrix components according to the molecular weight size. It requires clean chromatography conditions and currently relatively large sample volumes. The sample components are always present after the medium change in larger volumes than the starting material and currently mostly in the ml range. For a parallelization in the sense that a plurality of similar samples is handled simultaneously, no solution is currently known to the experts.
  • the solid phase extraction is usually a special form of reverse phase chromatography and can also be used in highly miniaturized scale (EP 1 139087).
  • US 2006198765 a solution is described which offers a 96-fold parallelized solid-phase extraction or optionally also affinity chromatography for the smallest volumes.
  • parallelized affinity matrices used for sample pretreatment for mass spectrometry This principle is used in numerous other patents.
  • Reverse-phase chromatography, solid-phase extraction and affinity chromatography have the principle to purify the analyte (s) from the accompanying substances and possibly also to concentrate it. However, these methods always select specific analytes depending on the properties of the analytes and those of the solid phase.
  • the impurities and the solvent are removed without affecting the composition of the essential analytes of the sample.
  • Dialysis procedures and corresponding devices are currently available for any desired volume range from about 10 ⁇ l to several liters.
  • bags or cartridges are used.
  • the medium change takes place here via diffusion of the low-molecular-weight matrix constituents through a so-called semipermeable membrane with retention of essential sample contents.
  • Semi-permeable membranes in the sense of the invention are membranes which no longer allow the particles, cells or molecules beyond a certain size (cut-off) to pass through, d. H. permeiren. This happens due to the pores introduced in the membranes, wherein the pore sizes are usually realized in a narrow size range. These may be frits with pores of several 100 microns, filtration membranes with pores in the micron and sub-micron range and molecular sieve membranes in the molecular weight range of a few hundred Da to several 100 kDa.
  • Diffusion is a process that occurs due to Brown 's molecular motion in accordance with Fick 's law of diffusion (1).
  • de concentration difference
  • dl diffusion path
  • dt diffusion time
  • Membranes have additional factors that depend on the properties of the diffusing material as well as those of the membrane.
  • Concentration gradient the available surface directly and the diffusion path inversely proportional dependent and are usually for a diffusion distance of 1, 3 cm about 100 h, for 1, 3 mm for about 1 h and for 13 microns about 0.3 sec ( SM Rappoport, Medical Biochemistry, Verl. People and Health, 1983, p. 39/40).
  • suitable geometry large effective area, small diffusion paths
  • suitable membranes no interaction of the materials to be exchanged with the membrane
  • bundles of so-called Hollow-Fasem with defined pores, through which the sample liquid flows, are used for dialysis in the laboratory and preferably for hemodialysis.
  • cartridges with semipermeable membranes are used in the flow to change the medium in the laboratory.
  • Cartridges and hollow fibers have large dead volumes due to the connection to pumps and require high pressures, since the small cross-sections have large flow resistances and the relatively thick walls have long diffusion barriers. This makes it difficult to integrate both technical solutions into highly miniaturized or even parallelized systems.
  • the "drop-dialysis”, ie dialysis by means of comparatively coarsely porous floating on the dialysis liquid filtration membranes is indeed designed for rapid desalination of smallest volumes to a few ul, but not to parallelize and not quantified in terms of recovering sample amount and the essential components contained therein
  • special microdialysis units are for even smaller volumes, but not for medium change [0003] Instead, it has been developed for the diffusion-based production of low-molecular-weight solutes (WO 2004032735), whereby a maximum surface volume is formed in the small inner chamber, which is partially formed by a semipermeable membrane reached ratio, but transported in this a liquid that is to absorb from the outside living tissue sample diffusible substances and thus perform an analysis.
  • WO 2004032735 low-molecular-weight solute
  • No. 6,458,275 shows a possibility for parallelized equilibrium dialysis for the investigation of binding constants in the microplate grid, which realizes a separate outside liquid for each sample and can not be used for efficient medium change or for desalting because of the low volume ratio outside liquid / sample.
  • the parallelized implementation of dialysis is realized in different solutions. Up to 12 samples and a minimum volume of 20 ⁇ l (Pierce: Microdialyzer System) or up to 96 samples and a minimum volume of approximately 24 ⁇ l (advantageously in the microplate grid) are possible (eg US 2004195163, US Pat 2005019774, US 2005148066, Spectrum Labs: Spectra / PorMicrodialyzer). Due to the present unfavorable surface-to-volume ratios, the relatively small Diffusion surfaces and the resulting relatively large diffusion paths are required for a complete medium change with these methods many hours.
  • Sample plates for use in dialysis systems are known (DE 101 60 975 A1), with which a multiplicity of micro samples in the ⁇ l range can be dialyzed.
  • the sample vessels, whose upper ends are open and their lower ends, i. the end faces of the sample vessels were closed by a filtration membrane used for the "drop-dialysis" were arranged in suitable grid for the liquid handling technology for microplate technology, however, would be desirable a further reduction of the dialysis time and a reduction of the risk of damage, especially the semipermeable membrane
  • the dialysis time depends on the filling level (diffusion path dl in formula 1) and thus on the sample volume and on the pipetting precision.
  • Neutral salt, acid and organic solvent precipitations are efficient methods of increasing the concentration of many analytes, such as proteins.
  • these methods are not suitable for low molecular weight substances and peptides, are also not "unselective" for many other analytes, as analyte and matrix properties determine the case efficiency, and denature in addition usually a variety of proteins.
  • Fluthermore, precipitation reactions are difficult to miniaturize and The centrifugation and ultrafiltration are not possible in ⁇ l volumes, require flow aids such as centrifuges or vacuum, and are difficult to realize in parallel.
  • US 2005133425 proposes a kit containing individual elements for ultrafiltration for the purpose of molecular weight-selective concentration and thus selective enrichment of selected analytes.
  • the invention is based on the object to provide a device with which biomolecules in samples in the volume range of ⁇ 1 .mu.l to 500 .mu.s in the simplest possible, low expenditure and practicable way and without risk of damage to the device quickly, reproducibly and loss-free, comprehensively treated and can be stored.
  • the device should be usable without alterations, pipetting and conversions, etc., equally for medium changes, concentration steps and other sample treatments, including storage, in order to be able to handle the once introduced samples in a reproducible manner.
  • methods which can be used as widely as possible without preference or selection of specific analytes by means of any reactive surfaces should be usable.
  • the device is realized by at least one sample vessel for universal recording, treatment and storage of small-volume samples, which in size and shape as a form and position stable capillary open on both sides is formed, the longitudinal wall is formed completely or partially from a known semipermeable membrane.
  • capillary in the context of the invention are tube-shaped sample containers to understand with very small inner diameter.
  • This capillary can be called a straight tube. or be designed as a single or multiple curved tube.
  • a U-shaped curved capillary whose two-sided openings are accessible from the same side of the device is expedient.
  • the capillary with one or more supporting and thus shape and position stabilizing bodies for example made of stainless steel or of a non-metallic material, such as glass,
  • Ceramic or plastic in particular in the areas of their capillary ends or
  • sample vessel in size and shape directly as a capillary depression prepared for example by casting, pressing, deformation or machining, in an already shape and position-stable body, which may also consist of several partial bodies, is introduced.
  • the semipermeable membrane can advantageously be permanently and sealingly connected to the shape and position-stabilizing bodies by methods known per se. Such methods are known, for example, as overmolding, IR welding, UV bonding or gluing. These methods have long been used for the non-detachable connection of a wide variety of polymeric materials.
  • the proposed capillaries can be arranged in a grid suitable for liquid handling technology for microplate technology (nx 8 ⁇ 12 or n ⁇ 8 or / and m ⁇ 12) and thus permit multiple sample treatment.
  • the proposed special sample container allows in particular in its aforementioned multiple arrangement in the grid simple and practical manageable, despite very small sample volumes extremely low-loss applications and universal use for recording, treatment and storage of samples, including for concentration and for the medium change. Due to the said universal uses, otherwise required changes, pipetting and retrofitting etc., which in practice involve special expenses in sample handling, especially in many thousands of samples in screening procedures and also the additional risk of sample losses and - confusions in itself.
  • the evaporation is minimized and not least a loss-free and easily parallelizable recovery of the dialyzed sample possible. In this way a drastic reduction of the required diffusion time is achieved and in addition a high precision of this sample treatment step is ensured.
  • further treatments such as the addition of modifying reagents whose residues can be removed by dialysis after reaction without further effort, or the digestion of protein analytes using specific proteases in the same sample vessel in which previously the medium change or concentration has taken place , followed by renewed concentration and desalting.
  • the semipermeable membrane is in contrast to the known solutions described above not arranged transversely to the feed direction, which from experience can not easily cause damage only with improper handling, but formed in the axial or longitudinal direction of the capillary as a complete or partial wall, causing the Risk of damage to the membrane, in particular by pipetting, is virtually eliminated.
  • the capillaries are advantageously realized in a ratio of their length to the inner diameter of greater than 4. The maximum extension of the cross section of the capillaries should not exceed 5 mm.
  • the capillary openings for example by means of lids, stoppers or adhesive films, can also be easily handled and reliably closed. Due to all these features, the risk of evaporation during a medium change by dialysis is reduced to a minimum, which also ensures a high reproducible accuracy of handling and analysis of the samples.
  • the evaporation of the solvent present in the sample solution through the large surface of the semipermeable membrane can be used for the purpose of concentrating essential analytes at high speed and advantageously without pipetting.
  • the device can be used universally, practicably, with minimal effort and with good precision and recovery of the essential analytes of a sample for a large number of parallelized methods.
  • Fig. 1 Top view of a capillary whose wall with a round cross-section consists entirely of a semipermeable membrane, wherein the independent capillary is arranged between two stabilizing bodies
  • Fig. 2 plan views of four capillaries with different cross-section, which are each formed by a recess in a stable body, wherein the recess is in each case completed by a semi-permeable membrane
  • Fig. 3 plan views of four capillaries with different cross-section, which are each formed as a breakthrough in a stable body, wherein the breakthrough is completed on both sides by a semi-permeable membrane
  • Fig. 4 Formation of eight U-shaped capillary sample vessels in microplates raster dimension in a stable basic body a: front view b: section XX corresponding to FIG. 4ac: section YY corresponding to FIG. 4a d: side view in a sectional representation of a stack of 12 rowed stable basic bodies according to FIG. 4 a with 8 U-shaped capillary sample vessels each (see individual illustration of FIG.
  • Fig. 5 Time course of the decrease of the p-nitrophenol concentration in six simultaneously dialyzed samples using U-shaped capillary sample vessels; shown are mean values (points) and standard deviations (error bars)
  • Fig. 6 Time course of the decrease of the NaCl concentration in eight simultaneously dialysed samples using U-shaped capillary sample vessels; the mean values (points) are shown
  • Fig. 7 Time course of the volume decrease of eight simultaneously stored in U-shaped capillary sample vessels in the convection current of a fan samples
  • FIG. 9 Lactate production in human erythrocytes according to exemplary embodiment 10.
  • FIG. 1 shows a cross section through a capillary sample vessel 1 with a circular cavity cross-sectional area 2.
  • the capillary is arranged to protect it between two shape and position stabilizing bodies 3 and 4.
  • the cylindrical surface (longitudinal wall) of the capillary sample vessel 1 consists entirely of a semipermeable membrane 5 (indicated in the sectional view of Fig. 1 as a circular dotted line).
  • Application Example 2
  • Fig. 2 shows representations of also cross-sections through four capillary sample vessels 6, 7, 8, 9 with different cavity cross-sectional areas 10, 1 1, 12, 13, in contrast to Fig. 1, in which the capillary independently, d. H. is realized independently of the adjacent shape and position-stabilizing bodies 3, 4 by the semipermeable membrane 5 as a cylindrical surface, the capillary sample vessels 6, 7, 8, 9 each as an example produced by casting, pressing, deformation or machining recess in one Form and position-stable base body 14, 15, 16, 17 formed. Covered in each case the depression in the shape and position stable base body 14, 15, 16, 17 with a z. B.
  • a capillary sample vessel 6 having a triangular cavity cross-sectional area 10 in the form and position-stable base body 15, a capillary sample vessel 7 with a semi-circular cavity cross-sectional area 1 1, in the shape and position stable base body 16th a capillary sample vessel 8 having a rectangular cavity cross-sectional area 12 and in the form and position-stable base body 17 a capillary sample vessel 9 having a trapezoidal cavity cross-sectional area 13.
  • Fig. 3 also shows four cross-sections through capillary sample vessels 19, 20, 21, 22 which are each realized in a form and position-stable base body 23, 24, 25, 26.
  • the capillaries are not formed by depressions, but in each case as a breakthrough by the shape and position-stable base body 23, 24, 25 and 26 respectively.
  • the breakthroughs are on both sides by semipermeable membranes 27, 28 (also shown here as dotted lines) covered.
  • the four capillary sample vessels 19, 20, 21, 22, whose shown in Fig. 3 cavity cross-sectional areas 29, 30, 31, 32 each have different shapes with the illustrated straight and / or curved polygons.
  • Application Example 4 is
  • Each sample vessel 33 consists of two vertical capillary tubes 35, 36, which are the cavity 3 and which have upwardly open tube ends 37 and communicate with said U-shaped sample vessel formation at the bottom via a horizontal capillary tube 38 in the form of sample cup 8 (see FIG. 2).
  • This capillary tube 38 preferably contains a stabilizing connecting web 43, which only partially constricts the lumen, between a material lip 44 and the remaining main body 34.
  • the tube ends 37 of the capillary tubes 35, 36 are in each sample vessel 33 via a connecting tube 39 with the opening 40 (capillary tube 35) for filling or removal of reasons not shown in the drawing for clarity or with the vent 41 (capillary tube 36) for the sample filling or -dnähme in connection.
  • Fig. 4b shows for clarity a section in the indicated in Fig. 4a plane XX through the capillary tube 35 of a sample vessel 33 with the opening 40 for said sample filling or -dnähme and a applied by bonding semipermeabie and thereby completing the U-shaped sample vessel 33 semipermeabie Membrane 42.
  • Fig. 4c shows for clarity a section in the plane indicated in Fig. 4a Y-Y through the capillary tube 38 of a sample vessel 33 with the stabilizing, the lumen only partially constricting, connecting web 43 and the material lip 44th
  • FIG. 4d shows a side view of a section through a stack of a total of twelve lined-up form and position-stable base bodies 34 according to FIG. 4a with (as shown in FIG. 4a) eight U-shaped capillary sample vessels 33.
  • the section shown in FIG. 4b XX corresponds to the left sample vessel 33 in FIG. 4d.
  • U-shaped capillary sample vessels 33 according to FIG. 4 a which are obtained by milling out a shape-and position-stable basic body 34 made of polymethyl methacrylate (PMMA) and from bonded semi-permeable membranes 42 (Spektra / Por® 1, RC, MWCO 6-8 kDa). Spectrum Labs), 200 .mu.l of a solution of 6 mM p-N ⁇ trophenol in 1 M diethanolamine / HCl, pH 9.8 (buffer A) are pipetted into two more capillary Probengefackede 33 a dye-free buffer A The module is at room temperature in After 30 minutes, the deionized water is exchanged for fresh.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • buffer A buffer A
  • 190 ⁇ l of a solution of 10 mM Tris / HCl, pH 7.4 (buffer B) with 150 mM NaCl are pipetted into all eight parallel U-shaped capillary sample vessels 33 (see FIG.
  • the module is placed at room temperature in a 150 ml buffer B (external liquid). After 30 minutes, the external fluid is replaced with fresh fluid. After various times, the entire contents of the capillaries are sucked out with a pipette.
  • the osmolarity of the solutions is measured with an osmometer (Knauer, Semi-Microosmometer) and compared with calibration solutions. Thereafter, the solutions are pipetted back and dialyzed further. It can be seen in the diagram in FIG. 6 that only about 8% or 4% of the initial NaCl concentration is present after 120 minutes or 180 minutes.
  • the method is well reproducible since the coefficients of variation of the respective 8-fold determinations are in the range of ⁇ 1%.
  • 190 ⁇ l of a bovine IgG solution (Serva No. 22550, 0.3 mg / ml, 2.0 ⁇ M, in 10 mM Tris / HCl , pH 7.4, sample 1) pipetted.
  • the module is fastened to a tripod and a fan (diffuser, Braun company) is switched on at a distance of approx. 30 cm at the lowest level and without additional heating.
  • the residual volumes are combined in a single U-shaped capillary sample vessels 33 and flushed the empty capillary sample vessels 33 sequentially with 100 ul 10 mM Tris / HCl, pH 7.4.
  • the rinsing liquid obtained is added to the same capillary sample vessel 33 with the said residual volumes. It is concentrated again with the fan (sample 2). Thereafter, without further pipetting in the same module for 2 h against 10 mM Tris / HCl, pH 7.4 with 100 mM NaCl dialyzed (sample 3).
  • the conventional method (method A) in tubes comprises the following working steps: successively pipetting of DTT and iodoacetamide solution, with respective incubation, reprecipitation in dialysis vessels, 2 h dialysis against 20 mM ammonium bicarbonate, pipetting into new tubes, addition of trypsin and incubation.
  • each 170 ul of a suspension of one part cell pellet and four parts of physiological saline (NaCl) are pipetted with freshly removed and previously washed three times with NaCl washed human erythrocytes.
  • the module is placed at room temperature in a 10.0 ml NaCI 10mM glucose (outside fluid). After approximately 60 minutes, the outside liquid is mixed and 100 ⁇ l removed, and the module is placed again in the outside liquid.
  • the lactate concentration is determined according to Bergmeyer, HU in: Methods of Enzymatic Analysis, 3rd Ed., Vol. VI, pp. 582-588.
  • Lactate in the external fluid can only be formed from glucose, which by means of diffusion reaches the capillaries, has formed through the anaerobic glycolysis of the erythrocytes, and has diffused back into the external fluid.
  • the lactate concentration in the outside liquid is plotted for a period of 5 hours. During this time, a linear increase in the concentration of this metabolite can be observed. Lactate production under these conditions is 0.0103 ⁇ Mole / (min x ml erythrocyte sediment) or about 0.7 ⁇ Mole / (min x 10 "cells).
  • the advantage of this method is that the packed cells can remain in the capillary without interference, supplied via diffusion, and can also be liberated from metabolic end products, such as lactate.
  • the membrane chosen represents a microbial barrier. Since the membrane can not be passed by cells or macromolecules, lactate determination is possible without costly deproteinization.

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Abstract

The aim was to create a device, by means of which biomolecules in samples in a volume range from <1 µl to 500 µl can be received, treated, and stored in a quick, reproducible, and loss-free manner as easily, effortlessly, and practical as possible, and without any risk of damaging the device. The invention provides sample vessels (33) that are configured, in terms of size and shape, as dimensionally and positionally stable capillaries that are open on both sides, the longitudinal walls of which are completely or partially made of a semi-permeable membrane. The invention serves the universal and exact handling of small volume samples.

Description

Vorrichtung zur Aufnahme, Behandlung und Aufbewahrung kleinvolumiger Proben Apparatus for receiving, treating and storing small-volume samples
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum möglichst universellen Handling, das heißt für die Aufnahme, die unterschiedlichsten Behandlungen und zur Aufbewahrung von Proben in μl-Volumina.The invention relates to a device for as universal as possible handling, that is to say for the reception, the most diverse treatments and for the storage of samples in μl volumes.
Wesentliche Bestandteile biologischer Proben, Biomoleküle, Analyte, sowie wesentliche Analyte sind im Sinne der Erfindung synonym verwendete Begriffe, insbesondere für diejenigen Bestandteile in zu untersuchenden Proben, die im Fokus des Interesses des Untersuchers bzw. Anwenders stehen und zusammen mit dtr sog. Matrix enthalten sind. Dies sind beispielsweise Metabolite, Nukleinsäuren, Pepticv Proteine, Partikel, Zellen, Viren, Mikroorganismen, Sporen, Markierungsstoffe, Enzyn 'ώstrate oder - Produkte und weitere, sowohl in ihrer Ganzheit, bzw. Teile davon und/c 'er Komplexe daraus.Essential constituents of biological samples, biomolecules, analytes and essential analytes are terms used interchangeably in the context of the invention, in particular for those constituents in samples to be examined which are in the focus of interest of the examiner or user and contain it together with dt r are. These are, for example, metabolites, nucleic acids, Pepticv proteins, particles, cells, viruses, microorganisms, spores, markers, enzyme substrates or products and others, both in their entirety or parts thereof and / or complexes thereof.
Unter Matrix im Sinne der Erfindung werden diejenigen Bestandteile einer Probe verstanden, die nicht im Fokus des Interesses stehen und die oftmals Analyseverfahren stören, wie insbesondere das Lösungsmittel und weitere Begleitstoffe, wie beispielsweise Salze, Detergenzien, Puffer, Metallionen, Antibiotika und weitere. Meistens unterscheiden sich die wesentlichen Bestandteile einer Probe von den Matrixbestandteilen durch ihre Größe bzw. Molekülgröße.For the purposes of the invention, matrix means those constituents of a sample which are not in the focus of interest and which often interfere with analytical methods, in particular the solvent and other accompanying substances, such as, for example, salts, detergents, buffers, metal ions, antibiotics and others. In most cases, the essential constituents of a sample differ from the matrix constituents in their size or molecular size.
Biologische Proben müssen im Verlauf von präparativen und analytischen Verfahren bezüglich ihrer wesentlichen Bestandteile vielfältig behandelt werden. Solche Behandlungen sind der Zusatz von Hilfsreagenzien, wie beispielsweise Harnstoff oder Guanidin zum Denaturieren, Mercaptoethanol oder Dithiotreitol zum Reduzieren, Jodacetamid zum Modifizieren, Enzyme und deren Cofaktoren für die selektive Elimination von Modifikationen oder den selektiven Verdau von wesentlichen Analyten, Substrate zum Nachweis von enzymatischen Aktivitäten, Inhibitoren zur Unterdrückung unerwünschter enzymatischer Reaktionen, Capture-Reagenzien zum Binden unerwünschter Stoffe und andere mehr.Biological samples must be treated in a variety of ways during preparative and analytical procedures. Such treatments include the addition of auxiliary reagents such as urea or guanidine for denaturation, mercaptoethanol or dithiothreitol for reduction, iodoacetamide for modification, enzymes and their cofactors for the selective elimination of modifications or the selective digestion of essential analytes, substrates for the detection of enzymatic activities , Inhibitors for the suppression of undesired enzymatic reactions, capture reagents for the binding of undesired substances and others.
Häufig ist es erforderlich, die wesentlichen Bestandteile biologischer Proben in ein anderes Medium, eine andere Matrix (s. o.), zu bringen, um die Kompatibilität zu nachfolgenden Reinigungsschritten bzw. zu Analyseverfahren herzustellen. Da oftmals nur geringe Mengen von mitunter sehr kostbaren Proben zur Verfügung stehen sowie meist mehrere Analyseverfahren für eine Probe zur Anwendung kommen, empfiehlt es sich, möglichst nur sehr geringe Teilmengen der Probe in das entsprechende zur jeweiligen Analyse kompatible Medium zu transferieren. Für massenspektrometrische Untersuchungen ist darüber hinaus eine sog. Entsalzung, d. h. eine sehr drastische Verminderung der Salz- und Detergenz-Konzentration der Matrix bei Erhalt oft niedermolekularer wesentlicher Bestandteile im Bereich von 1000 bis zu 3000 Da erforderlich.Often it is necessary to bring the essential components of biological samples into another medium, another matrix (see above), in order to establish compatibility with subsequent purification steps or analysis methods. As often If only small amounts of sometimes very valuable samples are available, and if more than one analysis method is usually used for one sample, it is advisable to transfer as few as possible subsamples of the sample to the appropriate medium compatible with the respective analysis. For mass spectrometric investigations, what is more, a so-called desalination, ie a very drastic reduction of the salt and detergent concentration of the matrix on receipt of often low molecular weight essential constituents in the range of 1000 to 3000 Da is required.
Massenspektrometrische Verfahren kommen zwar mit sehr geringen Volumina (1 -5 μl) aus, benötigen jedoch relativ hohe Analytkonzentrationen. Um den Sensitivitätsbereich zu erreichen, ist es häufig erforderlich, die wesentlichen Bestandteile der Proben präanalytisch stark aufzukonzentrieren. Dabei dürfen jedoch die Konzentrationen störender Begleitstoffe nicht gleichermaßen wachsen.Although mass spectrometry processes have very low volumes (1-5 μl), they require relatively high analyte concentrations. In order to reach the sensitivity range, it is often necessary to pre-analytically concentrate the essential constituents of the samples. However, the concentrations of interfering substances should not grow equally.
Bei analytischen Screening-Verfahren und bei Proteomics-basierten Technologien fallen häufig sehr große Zahlen von gleichartigen Proben an, die jeweils einer Behandlung oder mehreren gleichartigen Behandlungen, beispielsweise Medienwechseln, Entsalzungen bzw. Konzentrierungsprozeduren unterzogen werden müssen.Analytical screening methods and proteomics-based technologies often generate very large numbers of similar samples, each of which must undergo one or more similar treatments, such as media changes, desalting or concentration procedures.
Üblicherweise wird der Mediumwechsel, der auch die Entsalzung einschließen kann, durch drei alternativ einsetzbare Verfahren realisiert: Gelchromatographie, Reverse- Phase-Chromatographie und Dialyse. Der Gelchromatographie liegt die chromatographische Abtrennung von Matrixbestandteilen nach der Molekulargewichts-Größe zu Grunde. Sie erfordert saubere Chromatographiebedingungen und gegenwärtig relativ große Probenvolumina. Die Probenbestandteile liegen nach dem Mediumwechsel stets in größeren Volumina als das Ausgangsmaterial und gegenwärtig meist im ml-Bereich vor. Für eine Parallelisierung in dem Sinn, dass eine Pluralität gleichartiger Proben gleichzeitig hantiert wird, ist der Fachwelt derzeit keine Lösung bekannt.Usually, the medium change, which may also include desalting, is realized by three alternatively employable methods: gel chromatography, reverse phase chromatography and dialysis. Gel chromatography is based on the chromatographic separation of matrix components according to the molecular weight size. It requires clean chromatography conditions and currently relatively large sample volumes. The sample components are always present after the medium change in larger volumes than the starting material and currently mostly in the ml range. For a parallelization in the sense that a plurality of similar samples is handled simultaneously, no solution is currently known to the experts.
Eine Miniaturisierung wäre denkbar, erfordert jedoch Probenvolumen-abhängige Mindest-Trennlängen der Säulchen und damit auch nicht zu unterschreitende Minimal- Volumina der entsalzten Proben. In WO 9502182 wird beispielsweise ein solches Verfahren in miniaturisertem Maßstab zur Präfraktionierung für Capillarelektrophorese- Verfahren beschrieben.A miniaturization would be conceivable, but requires sample volume-dependent minimum separation lengths of the columns and thus also not to be exceeded minimum volumes of the desalted samples. In WO 9502182, for example, such Procedures in miniaturized scale for prefractionation for Capillarelektrophorese- method described.
Demgegenüber sind analytische chromatographische Trennungen parallelisiert bis in den nano-fluidic-Maßstab möglich (z. B. WO 2004101 151 ). Für eine präparative Anwendung im Rahmen der Probenvorbehandlung ist dies jedoch nicht verwendbar, da die Probenmengen den Sensitivitätsbereich z. B. massenspektrometrischer Verfahren unterschreiten und die Probenbestandteile nach der Chromatographie stets in größeren Volumina, also zusätzlich verdünnt im Vergleich zur Ausgangsprobe, vorliegen.On the other hand, analytical chromatographic separations are possible in parallel to the nano-fluidic scale (eg WO 2004101 151). However, this can not be used for a preparative application in the context of sample pretreatment, since the sample amounts to the sensitivity range z. B. mass spectrometric method below and the sample components after chromatography always in larger volumes, so additionally diluted compared to the original sample, are present.
Durch Reverse-Phase-Chromatographie werden vorzugsweise hydrophobeBy reverse phase chromatography are preferably hydrophobic
Probenbestandteile an einer festen hydrophoben Phase gebunden. Diese Träger werden danach mit dem potentiellen Verlust von wesentlichen, insbesondere hydrophilen Analyten gewaschen und nachfolgend im gewünschten salzfreien Medium eluiert. Hierbei sind durch die geschickte Wahl der Adsorptions- und Elutionsvolumina auch Aufkonzentrierungsschritte möglich. Es wurden Mikroverfahren für Proben- und Elutionsvolumina im μl-Bereich in sog. Zip-Tips der Fa. Millipore (WO 9837949) bzw. Perfect Pure (Fa. Eppendorf) entwickelt. Eine Parallelisierung dieser Mikroverfahren ist auf Grund des durch den Untersucher zu kontrollierenden Laufverhaltens der in Pipettenspitzen untergebrachten Mikrosäulchen, Membranen bzw. monolithischer Strukturen nicht oder nur erschwert möglich.Sample components bound to a solid hydrophobic phase. These carriers are then washed with the potential loss of essential, especially hydrophilic, analytes and subsequently eluted in the desired salt-free medium. Here are the skillful choice of the adsorption and elution volumes and Aufkonzentrierungsschritte possible. Micro methods for sample and elution volumes in the μl range were developed in so-called Zip-Tips from Millipore (WO 9837949) or Perfect Pure (Eppendorf). A parallelization of these micro-processes is not or only possible with difficulty because of the runnability of the microspill, membranes or monolithic structures housed in pipette tips, which is to be controlled by the examiner.
Es gibt parallelisierbare spin-down Vorrichtungen, die in Arrays hydrophober Membranen angeordnet sind. Diese Verfahren kommen, wenngleich unter Einbeziehung einer Zentrifuge, einem praktikablen parallelisierten Hantieren nahe (US 6,998,047). Hierfür werden jedoch deutlich größere Volumina benötigt, als mit Zip- Tips.There are parallelizable spin-down devices arranged in arrays of hydrophobic membranes. These methods, although involving a centrifuge, suggest practicable parallelized handling (US Pat. No. 6,998,047). For this, however, much larger volumes are needed than with Zip Tips.
Die Festphasenextraktion ist meist eine Sonderform der Reverse-Phase- Chromatographie und kann ebenfalls in stark miniaturisiertem Maßstab zur Anwendung kommen (EP 1 139087). In US 2006198765 ist eine Lösung beschrieben, die für kleinste Volumina eine 96-fach parallelisierte Festphasenextraktion oder wahlweise auch Affinitätschromatographie anbietet. Auch in WO 02082051 werden parallelisierte Affinitätsmatrices zur Probenvorbehandlung für die Massenspektrometrie eingesetzt. Dieses Prinzip wird in zahlreichen weiteren Patentschriften angewendet. Reverse-Phase-Chromatorgraphie, Festphasenextraktion und Affinitätschromatographie haben zum Prinzip, den/die Analyten aus den Begleitstoffen herauszureinigen und gegebenenfalls dadurch auch aufzukonzentrieren. Diese Verfahren selektieren jedoch dadurch stets spezielle Analyte in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Analyte und denen der festen Phase.The solid phase extraction is usually a special form of reverse phase chromatography and can also be used in highly miniaturized scale (EP 1 139087). In US 2006198765 a solution is described which offers a 96-fold parallelized solid-phase extraction or optionally also affinity chromatography for the smallest volumes. Also in WO 02082051 parallelized affinity matrices used for sample pretreatment for mass spectrometry. This principle is used in numerous other patents. Reverse-phase chromatography, solid-phase extraction and affinity chromatography have the principle to purify the analyte (s) from the accompanying substances and possibly also to concentrate it. However, these methods always select specific analytes depending on the properties of the analytes and those of the solid phase.
In dem nachfolgend beschriebenen Dialyseverfahren werden die Begleitstoffe und das Lösungsmittel entfernt, ohne dabei die Zusammensetzung der wesentlichen Analyte der Probe zu beeinflussen.In the dialysis method described below, the impurities and the solvent are removed without affecting the composition of the essential analytes of the sample.
Dialyseverfahren und entsprechende Vorrichtungen gibt es gegenwärtig für jeden gewünschten Volumenbereich von ca. 10 μl bis zu mehreren Litern. Üblicherweise werden im Labor Dialyseschläuche, -säckchen oder Kartuschen verwendet. Der Mediumwechsel erfolgt hier via Diffusion der niedermolekularen Matrix-Bestandteile durch eine sog. semipermeable Membran bei Zurückhaltung von wesentlichen Probenbestanteilen.Dialysis procedures and corresponding devices are currently available for any desired volume range from about 10 μl to several liters. Usually in the laboratory dialysis hoses, bags or cartridges are used. The medium change takes place here via diffusion of the low-molecular-weight matrix constituents through a so-called semipermeable membrane with retention of essential sample contents.
Semipermeable Membranen im Sinne der Erfindung sind Membranen die Partikel, Zellen oder Moleküle ab einer bestimmten Größe (cut-off) nicht mehr hindurch lassen, d. h. permeiren. Dies geschieht aufgrund der in den Membranen eingebrachten Poren, wobei die Porengrößen meist in einem engen Größen-Bereich realisiert sind. Dies können Fritten mit Poren von mehreren 100 μm, Filtrationsmembranen mit Poren im μm- und sub-μm-Bereich und Molekularsiebmembranen im Molekulargewichtsbereich von wenigen hundert Da bis mehreren 100 kDa sein.Semi-permeable membranes in the sense of the invention are membranes which no longer allow the particles, cells or molecules beyond a certain size (cut-off) to pass through, d. H. permeiren. This happens due to the pores introduced in the membranes, wherein the pore sizes are usually realized in a narrow size range. These may be frits with pores of several 100 microns, filtration membranes with pores in the micron and sub-micron range and molecular sieve membranes in the molecular weight range of a few hundred Da to several 100 kDa.
Die Diffusion ist ein Vorgang der auf Grund der Brown'schen Molekularbewegung entsprechend dem Fick'schen Diffusionsgesetz (1 ) zustande kommt.Diffusion is a process that occurs due to Brown 's molecular motion in accordance with Fick 's law of diffusion (1).
q x de x dtq x de x dt
wobei: dm = Menge des diffundierenden Stoffes,where: d m = amount of the diffusing substance,
D = Diffusionskoeffizient q = Diffusionsquerschnitt oder -Fläche, de = Konzentrationsunterschied und dl = Diffusionsweg dt = Diffusionszeit bedeuten.D = diffusion coefficient q = diffusion cross-section or area, de = concentration difference and dl = diffusion path dt = diffusion time.
An Membranen wirken zusätzliche Faktoren, die von den Eigenschaften des diffundierenden Stoffes als auch von denen der Membran abhängen.Membranes have additional factors that depend on the properties of the diffusing material as well as those of the membrane.
Für niedermolekulare Matrixbestandteile sind dabei die reinen Diffusionszeiten vomFor low-molecular matrix components, the pure diffusion times of
Konzentrationsgradienten, der zur Verfügung stehenden Fläche direkt und vom Diffusionsweg umgekehrt proportional abhängig und betragen üblicherweise für einen Diffusionsweg von 1 ,3 cm ca. 100 h, für 1 ,3 mm ca. 1 h und für 13 μm ca. 0,3 sec (S. M. Rappoport, Medizinische Biochemie, Verl. Volk und Gesundheit, 1983, S. 39/40). Durch eine geeignete Geometrie (große wirksame Fläche, kleine Diffusionswege) und durch geeignete Membranen (keine Interaktion der zu tauschenden Stoffe mit der Membran) ist daher die Diffusion für den effizienten Mediumwechsel insbesondere für kleine Volumina nutzbar. Durch die Erzeugung von Turbulenzen in Probe und/oder Dialyseaußenflüssigkeit durch geeignete mechanische Vorrichtungen, können zusätzlich die Konzentrationsunterschiede (de in Formel 1 ) groß gehalten und dadurch die Diffusion durch die Membran beschleunigt werden. Auch Bündel von sog. Hollow-Fasem mit definierten Poren, durch welche die Probenflüssigkeit hindurchfließt, kommen für die Dialyse im Labor und bevorzugt für die Hämodialyse zur Anwendung. Dabei strömt die gleiche, meist großvolumige Probe durch eine gebündelte hohe Zahl von Hollow-Fasern, wodurch die wirksame Oberfläche stark vergrößert ist. Auch Kartuschen mit semipermeablen Membranen werden im Durchfluss zum Mediumwechsel im Labor eingesetzt. Kartuschen und Hollow-Fasern haben durch die Anbindung an Pumpen große Totvolumina und erfordern hohe Drücke, da durch die kleinen Querschnitte große Flusswiderstände und die relativ dicken Wände lange Diffusionsbarrieren vorhanden sind. Dadurch lassen sich beide technische Lösungen nur schwer in stark miniaturisierte oder gar parallelisierte Systeme integrieren.Concentration gradient, the available surface directly and the diffusion path inversely proportional dependent and are usually for a diffusion distance of 1, 3 cm about 100 h, for 1, 3 mm for about 1 h and for 13 microns about 0.3 sec ( SM Rappoport, Medical Biochemistry, Verl. People and Health, 1983, p. 39/40). By suitable geometry (large effective area, small diffusion paths) and by suitable membranes (no interaction of the materials to be exchanged with the membrane), therefore, the diffusion for the efficient medium change, especially for small volumes usable. By generating turbulence in the sample and / or dialysis external fluid by means of suitable mechanical devices, in addition, the concentration differences (de in formula 1) can be kept high, thereby accelerating the diffusion through the membrane. Also bundles of so-called Hollow-Fasem with defined pores, through which the sample liquid flows, are used for dialysis in the laboratory and preferably for hemodialysis. The same, usually large-volume sample flows through a bundled high number of Hollow fibers, whereby the effective surface is greatly increased. Even cartridges with semipermeable membranes are used in the flow to change the medium in the laboratory. Cartridges and hollow fibers have large dead volumes due to the connection to pumps and require high pressures, since the small cross-sections have large flow resistances and the relatively thick walls have long diffusion barriers. This makes it difficult to integrate both technical solutions into highly miniaturized or even parallelized systems.
Im Labor ist die Dialyse in Säckchen oder Containern mit einfachen Pipettiersch ritten durchzuführen. Es kommt üblicherweise nur zu unwesentlichen Volumenänderungen der Probe. Bei geschickter Wahl des Membrantyps und der Porengröße (Molekulargewichts-cut-off) gehen keine wesentlichen Bestandteile biologischer Proben verloren. Für die gleichzeitige Dialyse einer großen Zahl von zwar gleichartigen, in der Zusammensetzung von wesentlichen Analyten und Matrixbestandteilen jedoch verschiedenen kleinvolumigen Proben gibt es jedoch bisher keine befriedigende Lösung. Die „drop-dialysis", d. h. Dialyse mittels vergleichsweise grobporigen auf der Dialyseflüssigkeit schwimmenden Filtrationsmembranen ist zwar zur schnellen Entsalzung kleinster Volumina bis wenige μl konzipiert, jedoch nicht zu parallelisieren und hinsichtlich der zurück zu gewinnenden Probenmenge sowie der darin enthaltenen wesentlichen Bestandteile nicht quantitativ. Es gibt singuläre Dialysevorrichtungen bis zu einem minimalen Volumen von gegenwärtig 10 μl (z. B. US 5,503,741 ) wobei das Oberflächen-Volumen-Verhäitnis keinesfalls optimal und eine Parallelisierung nicht vorgesehen ist. Daneben sind spezielle Mikrodialyseeinheiten für noch kleinere Volumina, jedoch nicht für den Mediumwechsel von wesentlichen Probenbestandteilen entwickelt worden, sondern zur Diffusions- basierten //?-ι//Vα-Gewinnung von niedermolekularen Soluten (WO 2004032735). Hierbei wird in der kleinen mit einer semipermeablen Membran teilweise gebildeten Innenkammer ein maximales Oberflächen-Volumenverhältnis erreicht, jedoch in dieser eine Flüssigkeit transportiert, die aus der außen befindlichen lebenden Gewebsprobe diffusible Stoffe aufnehmen und so einer Analyse zuführen soll. Hier . ist eine Parallelisierung ausgeschlossen.In the laboratory, dialysis should be carried out in bags or containers with simple pipetting steps. It usually comes only to insignificant volume changes of the sample. With clever choice of membrane type and pore size (Molecular weight cut-off) no significant components of biological samples are lost. For the simultaneous dialysis of a large number of similar, but in the composition of essential analytes and matrix constituents, however, different small-volume samples, there is still no satisfactory solution. The "drop-dialysis", ie dialysis by means of comparatively coarsely porous floating on the dialysis liquid filtration membranes is indeed designed for rapid desalination of smallest volumes to a few ul, but not to parallelize and not quantified in terms of recovering sample amount and the essential components contained therein There are single dialysis devices down to a minimum volume of currently 10 μl (eg, US 5,503,741), where the surface-volume ratio is by no means optimal and parallelization is not provided., In addition, special microdialysis units are for even smaller volumes, but not for medium change [0003] Instead, it has been developed for the diffusion-based production of low-molecular-weight solutes (WO 2004032735), whereby a maximum surface volume is formed in the small inner chamber, which is partially formed by a semipermeable membrane reached ratio, but transported in this a liquid that is to absorb from the outside living tissue sample diffusible substances and thus perform an analysis. Here . is a parallelization excluded.
Mit US 6,458,275 wird eine Möglichkeit zur parallelisierten Gleichgewichtsdialyse zur Untersuchung von Bindungskonstanten im Mikroplattenraster aufgezeigt, die für jede Probe eine eigene Außenflüssigkeit realisiert und wegen des geringen Volumenverhältnisses Außenflüssigkeit/Probe prinzipiell nicht zum effizienten Mediumwechsel bzw. zum Entsalzen einsetzbar ist.No. 6,458,275 shows a possibility for parallelized equilibrium dialysis for the investigation of binding constants in the microplate grid, which realizes a separate outside liquid for each sample and can not be used for efficient medium change or for desalting because of the low volume ratio outside liquid / sample.
Die parallelisierte Durchführung von Dialysen ist in verschiedenen Lösungen realisiert. Bis zu 12 Proben und einem Volumen von minimal 20 μl (Pierce: Microdialyzer System) bzw. von bis zu 96 Proben und einem minimalen Volumen von ca. 24 μl (vorteilhafter Weise im Mikroplattenraster) sind möglich (z. B. US 2004195163, US 2005019774, US 2005148066, SpectrumLabs: Spectra/PorMicrodialyzer). Auf Grund der dabei vorliegenden ungünstigen Oberflächen-Volumen-Verhältnisse, der relativ kleinen Diffusionsflächen und der daraus resultierenden relativ großen Diffusionswege sind für einen vollständigen Mediumwechsel mit diesen Verfahren viele Stunden erforderlich. In dieser Zeit kommt es sogar bei Deckelung der Probengefäße zu Verdunstungsverlusten durch die Verdunstungsfähigkeit an der großen Oberfläche in die eingeschlossene Luftkammer hinein, und es können sich wesentliche Bestandteile der Proben verändern, beispielsweise Proteine denaturieren. Zudem sind die Proben aus den Mikroplatten- well-förmigen Probengefäßen mit fragilen Membranen nur schwer parallelisiert und verlustarm rückgewinnbar. Eine Standardisierung der Dialysebedingungen für alle Proben ist durch die Zufälligkeit der Ausbildung des effektiven Diffusionsweges durch Volumentoleranzen, Meniskusbildung sowie durch schwer zu kontrollierende Luftblaseneinschlüsse und Luftpoister-Bildung nicht gegeben.The parallelized implementation of dialysis is realized in different solutions. Up to 12 samples and a minimum volume of 20 μl (Pierce: Microdialyzer System) or up to 96 samples and a minimum volume of approximately 24 μl (advantageously in the microplate grid) are possible (eg US 2004195163, US Pat 2005019774, US 2005148066, Spectrum Labs: Spectra / PorMicrodialyzer). Due to the present unfavorable surface-to-volume ratios, the relatively small Diffusion surfaces and the resulting relatively large diffusion paths are required for a complete medium change with these methods many hours. During this time, even when the sample vessels are capped, evaporation losses due to the high-surface area evaporation capability in the enclosed air chamber can occur, and essential components of the samples can change, for example denature proteins. In addition, the samples from the microplate well-shaped sample containers with fragile membranes are difficult to parallelize and can be recovered with little loss. A standardization of the dialysis conditions for all samples is not given by the randomness of the formation of the effective diffusion path by volume tolerances, meniscus formation as well as by hard-to-control air bubble inclusions and Luftpoister formation.
Es sind Probenplatten zur Verwendung in Dialysesystemen bekannt (DE 101 60 975 AI ), womit eine Vielzahl von Mikroproben im μl-Bereich dialysiert werden können. Die Probengefäße, deren obere Enden offen und deren untere Enden, d.h. die Stirnflächen der Probengefäße durch eine für die „drop-dialysis" verwendete Filtrationsmembran verschlossen sind, wurden im zur Anwendung der Liquidhandlingtechnik für die Mikroplattentechnologie passenden Raster angeordnet. Wünschenswert wären allerdings eine weitere Verkürzung der Dialysezeit und eine Verringerung der Beschädigungsgefahr, insbesondere der semipermeablen Membran bei Beschickung (Pipettierbewegung). Darüber hinaus ist die Dialysezeit abhängig von der Füllstandshöhe (Diffusionsweg dl in Formel 1 ) und damit vom Probenvolumen sowie von der Pipettierpräzision.Sample plates for use in dialysis systems are known (DE 101 60 975 A1), with which a multiplicity of micro samples in the μl range can be dialyzed. The sample vessels, whose upper ends are open and their lower ends, i. the end faces of the sample vessels were closed by a filtration membrane used for the "drop-dialysis" were arranged in suitable grid for the liquid handling technology for microplate technology, however, would be desirable a further reduction of the dialysis time and a reduction of the risk of damage, especially the semipermeable membrane In addition, the dialysis time depends on the filling level (diffusion path dl in formula 1) and thus on the sample volume and on the pipetting precision.
Zusammengefasst gibt es noch immer kein vollständig zufrieden stellendes praktikables, schnelles, reproduzierbares Verfahren, mit dem unselektiv für wesentliche Bestandteile von Proben im Volumenbereich von < 1 μl bis 500 μl ein Mediumwechsel in kurzer Zeit verlustfrei durchgeführt werden kann. Dialyseverfahren, die in den unteren des genannten Volumenbereiches gelangen, sind nicht quantitativ und nicht parallelisierbar, diejenigen die parallelisiert werden können, benötigen größere Volumina und haben wesentliche Nachteile bezüglich des Handlings, der zu erwartenden Präzision und der benötigten Dialysezeiten. Aufkonzentrierungen sind prinzipiell mittels Fällungsreaktionen, Ultrazentrifugation, Ultrafiltration, Lyophyllisation, incl. der Sonderform mittels SpeedVac, und Adsorptionsverfahren möglich.In summary, there is still no fully satisfactory, practical, fast, reproducible method, with which unselective for essential components of samples in the volume range of <1 .mu.l to 500 .mu.l a medium change can be carried out lossless in a short time. Dialysis procedures that reach the lower of the stated volume range are not quantitative and can not be parallelized; those that can be parallelized require larger volumes and have considerable disadvantages with regard to handling, the expected precision and the required dialysis times. Concentrations are principally possible by means of precipitation reactions, ultracentrifugation, ultrafiltration, lyophyllisation, incl. The special form by means of SpeedVac, and adsorption processes.
Fällungen mittels Neutralsalzen, Säuren und organischen Lösungsmitteln sind effiziente Verfahren der Konzentrationserhöhung für viele Analyte, wie beispielsweise Proteine. Diese Verfahren eignen sich jedoch nicht für niedermolekulare Stoffe und Peptide, sind ebenfalls nicht „unselektiv" für viele weitere Analyte, da Analyt- und Matrixeigenschaften die Fälleffizienz bestimmen, und denaturieren darüber hinaus meist eine Vielzahl von Proteinen. Zudem sind Fällungsrektionen nur schwer miniaturisier- und parallelisierbar, und die zur Fällung eingesetzten Mittel müssen vor der eigentlichen Analyse in der Regel wieder aus der Probe entfernt werden. Ultrazentrifugation und Ultrafiltration sind nicht in μl-Volumina möglich, erfordern Flusshilfen, wie Zentrifugen oder Vakuum, und sind nur schwer parallelisiert zu realisieren. In US 2005133425 wird ein Kit vorgeschlagen, der Einzelelemente zur Ultrafiltration zum Zweck der Molekulargewichtsselektiven Konzentrierung und damit selektiven Anreicherung von ausgewählten Analyten enthält.Neutral salt, acid and organic solvent precipitations are efficient methods of increasing the concentration of many analytes, such as proteins. However, these methods are not suitable for low molecular weight substances and peptides, are also not "unselective" for many other analytes, as analyte and matrix properties determine the case efficiency, and denature in addition usually a variety of proteins.Furthermore, precipitation reactions are difficult to miniaturize and The centrifugation and ultrafiltration are not possible in μl volumes, require flow aids such as centrifuges or vacuum, and are difficult to realize in parallel. US 2005133425 proposes a kit containing individual elements for ultrafiltration for the purpose of molecular weight-selective concentration and thus selective enrichment of selected analytes.
Mit dem Verfahren der Lyphyllisation, auch mittels SpeedVac, steht zwar ein gut parallelisierbares und miniaturisierbares Verfahren zur Verfügung, jedoch mit dem Nachteil, dass dabei mit dem genutzten physikalischen Prinzip des Verdunstens des Lösungsmittels auch alle störenden Begleitstoffe mit aufkonzentriert werden. Wird das Verfahren bis zum vollständigen Lösungsmittelentzug, d. h. zur sog. Trockne geführt, besteht die Gefahr, dass die wesentlichen Analyte, insbesondere Proteine oder spezielle Peptide oftmals nicht/oder nur partiell wieder lösbar sind.With the process of Lyphyllisation, also by means of SpeedVac, although a well parallelizable and miniaturizable process is available, but with the disadvantage that with the used physical principle of evaporation of the solvent and all interfering impurities are concentrated with. If the process continues until complete solvent removal, i. H. led to the so-called dry, there is a risk that the essential analytes, especially proteins or special peptides are often not / only partially soluble again.
Adsorptionen mittels spezifischer Capture-Verbindungen sind elegante Methoden,Adsorption by means of specific capture compounds are elegant methods,
Analyte auf Oberflächen hoch anzureichern, implizieren jedoch ebenfalls eine Vorauswahl gebundener Analyte. Dies sind Verfahren, die leicht parallelisierbar sind. Solche Verfahren sind beispielsweise für zahlreiche SELDI-Träger in unterschiedlicher Ausgestaltung, in WO 2005103718 für Glycoproteine, in US 2003027216 für immunoreaktive Analyte, in WO 2005070141 für verschiedene auszuwählende Analyte beschrieben, wobei hier zudem eine Parallelisierung bis zu 96-fach vorgesehen ist. Aber auch unspezifischere Adsorptionsverfahren, wie die oben beschriebene Reversed- Phase-Chromatographie in Zip-Tips selektieren spezielle, hier insbesondere hydrophobe, Analyte. Miniaturisierte chromatographische adsorptive Verfahren (US 2003027216, WO 2005070141) erfordern meist eine Flusshilfe, wie Zentrifugalbeschleunigung oder Unterdruck.However, to enrich analytes on surfaces also implies a pre-selection of bound analytes. These are methods that are easy to parallelize. Such methods are described, for example, for numerous SELDI carriers in different embodiments, in WO 2005103718 for glycoproteins, in US 2003027216 for immunoreactive analytes, in WO 2005070141 for various analytes to be selected, in which case a parallelization up to 96-fold is additionally provided. But also more unspecific adsorption, such as the above-described reversed-phase chromatography in Zip-Tips select special, especially hydrophobic, analytes. Miniaturized chromatographic adsorptive processes (US 2003027216, WO 2005070141) usually require a flow aid, such as centrifugal acceleration or negative pressure.
Zusammengefasst gibt es außer den nur bedingt in Betracht kommenden und oben beschriebenen adsorptiven Vorrichtungen, wie z. B. Zip-Tips mit den bekannten Nachteilen, keine Vorrichtung und kein praktikables Verfahren, mit denen auch Mediumwechsel in Kombination mit einer deutlichen Aufkonzentrierung von einer Vielzahl paralleler Proben im μl-Bereich und ohne Selektion eines Teils der Probenbestandteile ermöglicht werden können.In summary, there are except the only conditional and described above adsorptive devices such. As Zip tips with the known disadvantages, no device and no practicable method, which can also be used to change the medium in combination with a significant concentration of a variety of parallel samples in the μl range and without selection of a portion of the sample components.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher Biomoleküle in Proben im Volumenbereich von < 1 μl bis 500 μl auf möglichst einfache, aufwandgeringe und praktikable Art und ohne Beschädigungsgefahr für die Vorrichtung schnell, reproduzierbar und verlustfrei aufgenommen, umfassend behandelt sowie aufbewahrt werden können.The invention is based on the object to provide a device with which biomolecules in samples in the volume range of <1 .mu.l to 500 .mu.s in the simplest possible, low expenditure and practicable way and without risk of damage to the device quickly, reproducibly and loss-free, comprehensively treated and can be stored.
Die Aufnahme und Behandlung der Proben soll mit den Vorzügen der an sich bekannten Liquidhandlingtechnik, wie sie unter anderem für Mikroplatten bekannt ist, erfolgen können.The inclusion and treatment of the samples should be able to take place with the advantages of the liquid handling technique known per se, as is known, inter alia, for microplates.
Die Vorrichtung soll möglichst ohne Änderungen, Umpipettierung und Umrüstungen etc. gleichermaßen für Mediumwechsel, Aufkonzentrierungsschritte und andere Probenbehandlungen, incl. Aufbewahrung, verwendbar sein, um die einmal eingebrachten Proben reproduzierbar hantieren zu können. Dazu sollen möglichst allgemein einsetzbare Verfahren ohne Bevorzugung bzw. Selektion spezieller Analyte durch eventuelle reaktive Oberflächen einsetzbar sein.The device should be usable without alterations, pipetting and conversions, etc., equally for medium changes, concentration steps and other sample treatments, including storage, in order to be able to handle the once introduced samples in a reproducible manner. For this purpose, methods which can be used as widely as possible without preference or selection of specific analytes by means of any reactive surfaces should be usable.
Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung durch mindestens ein Probengefäß für universelle Aufnahme, Behandlung und Aufbewahrung kleinvolumiger Proben realisiert, welches in Größe und Gestalt als Form- und Lagestabile beidseitig offene Kapillare ausgebildet ist, deren Längswandung vollständig oder teilweise aus einer an sich bekannten semipermeablen Membran ausgebildet ist.According to the invention, the device is realized by at least one sample vessel for universal recording, treatment and storage of small-volume samples, which in size and shape as a form and position stable capillary open on both sides is formed, the longitudinal wall is formed completely or partially from a known semipermeable membrane.
Als Kapillare im Sinne der Erfindung sind röhrchenförmige Probengefäße mit sehr kleinem Innendurchmesser zu verstehen. Diese Kapillare kann als gerade Röhre. oder auch als ein- oder mehrfach gekrümmte Röhre ausgebildet sein. Zweckmäßig ist beispielsweise eine U-förmig gekrümmte Kapillare, deren beidseitige Öffnungen von derselben Seite der Vorrichtung zugänglich sind.As a capillary in the context of the invention are tube-shaped sample containers to understand with very small inner diameter. This capillary can be called a straight tube. or be designed as a single or multiple curved tube. For example, a U-shaped curved capillary whose two-sided openings are accessible from the same side of the device is expedient.
Zur ihrer Form- und Lagestabilität kann es zweckmäßig sein, wenn die Kapillare mit einem oder mehreren stützenden und somit Form- und Lagestabilisierenden Körpern beispielsweise aus Edelstahl oder aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wie Glas,For their dimensional and positional stability, it may be expedient if the capillary with one or more supporting and thus shape and position stabilizing bodies, for example made of stainless steel or of a non-metallic material, such as glass,
Keramik oder Kunststoff, insbesondere in den Bereichen ihrer Kapillarenden bzw.Ceramic or plastic, in particular in the areas of their capillary ends or
Stirnflächen, formschlüssig in Verbindung steht. Andererseits ist es auch möglich, dass das Probengefäß in Größe und Gestalt unmittelbar als kapillarförmige Vertiefung, hergestellt beispielsweise durch Gießen, Pressen, Verformen oder Zerspanen, in einem bereits Form- und Lagestabilen Körper, der auch aus mehreren Teilkörpern bestehen kann, eingebracht ist.End faces, positively connected. On the other hand, it is also possible that the sample vessel in size and shape directly as a capillary depression, prepared for example by casting, pressing, deformation or machining, in an already shape and position-stable body, which may also consist of several partial bodies, is introduced.
Die semipermeable Membran kann vorteilhafterweise mit an sich bekannten Verfahren unlösbar und dichtend mit den Form- und Lagestabilisierenden Körpern verbunden werden. Solche Verfahren sind beispielsweise als Overmolding, IR-Schweißen, UV- Bonden bzw. Kleben bekannt. Diese Verfahren werden seit langem zum unlösbaren Verbinden verschiedenster polymerer Werkstoffe genutzt.The semipermeable membrane can advantageously be permanently and sealingly connected to the shape and position-stabilizing bodies by methods known per se. Such methods are known, for example, as overmolding, IR welding, UV bonding or gluing. These methods have long been used for the non-detachable connection of a wide variety of polymeric materials.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der kapillaren Probengefäße aufgeführt.In the subclaims advantageous embodiments of the capillary sample vessels are listed.
Von Vorteil ist, dass die vorgeschlagenen Kapillaren in einem zur Liquidhandlingtechnik für die Mikroplattentechnologie passenden Raster (n x 8 x 12 oder n x 8 oder/und m x 12) angeordnet werden können und damit eine multiple Probenbehandlung ermöglichen. Damit ist auch die Anwendung und die Kompatibilität an sich bekannter und in der Praxis etablierter Verfahren der Liquidhandlingtechnik ohne komplizierte Anpassungen und Umrüstungen oder gesonderte Methoden des Probenhandlings gegeben. Das vorgeschlagene spezielle Probengefäß gestattet insbesondere bei seiner vorgenannten multiplen Anordnung im Rastermaß einfach und praktikabel handhabbare, trotz sehr geringer Probenvolumina äußerst verlustarme Anwendungen sowie den universellen Einsatz für Aufnahme, Behandlung und Aufbewahrung von Proben, unter anderem auch zur Aufkonzentrierung und für den Mediumwechsel. Durch die besagten universellen Verwendungsmöglichkeiten entfallen ansonsten erforderliche Änderungen, Umpipettierung und Umrüstungen etc., die in der Praxis besondere Aufwendungen im Probenhandling, insbesondere bei vielen Tausend Proben in Screeningver-fahren und auch die zusätzliche Gefahr von Probenverlusten und - Verwechslungen in sich bergen.It is advantageous that the proposed capillaries can be arranged in a grid suitable for liquid handling technology for microplate technology (nx 8 × 12 or n × 8 or / and m × 12) and thus permit multiple sample treatment. Thus, the application and compatibility of known and established in practice methods of liquid handling technology without complicated adjustments and conversions or separate methods of sample handling is given. The proposed special sample container allows in particular in its aforementioned multiple arrangement in the grid simple and practical manageable, despite very small sample volumes extremely low-loss applications and universal use for recording, treatment and storage of samples, including for concentration and for the medium change. Due to the said universal uses, otherwise required changes, pipetting and retrofitting etc., which in practice involve special expenses in sample handling, especially in many thousands of samples in screening procedures and also the additional risk of sample losses and - confusions in itself.
Für das parallelisierte Dialysieren von Mikrovolumina wurde eine Geometrie der Probengefäße gefunden, welche nicht nur äußerst kurze und damit effektive Diffusionswege unabhängig vom Probenvolumen im Bereich von unter einem Millimeter ermöglicht, sondern mit der Membrananordnung auch eine sehr effiziente im Vergleich zum Volumen große wirksame Diffusionsfläche realisiert.For the parallelized dialysis of microvolumes a geometry of the sample vessels was found, which not only extremely short and thus effective diffusion paths regardless of the sample volume in the range of less than a millimeter allows, but realized with the membrane assembly also a very efficient compared to the volume large effective diffusion area.
Darüber hinaus wird die Verdunstung minimiert und nicht zuletzt eine verlustfreie und leicht parallelisierbare Rückgewinnung der dialysierten Probe ermöglicht. Auf diese Weise werden eine drastische Verkürzung der benötigten Diffusionszeit erreicht und zusätzlich eine hohe Präzision dieses Probenbehandlungsschrittes gewährleistet. Daneben können ggf. weitere Behandlungen, wie beispielsweise der Zusatz von modifizierenden Reagenzien, deren Reste nach Reaktion ohne weiteren Aufwand durch Dialyse entfernt werden können, oder der Verdau von Proteinanalyten mittels spezifischer Proteasen im selben Probengefäß, in dem zuvor der Mediumwechsel oder eine Konzentrierung stattgefunden hat, mit anschließender erneuter Konzentrierung und Entsalzung, durchgeführt werden.In addition, the evaporation is minimized and not least a loss-free and easily parallelizable recovery of the dialyzed sample possible. In this way a drastic reduction of the required diffusion time is achieved and in addition a high precision of this sample treatment step is ensured. In addition, if necessary, further treatments, such as the addition of modifying reagents whose residues can be removed by dialysis after reaction without further effort, or the digestion of protein analytes using specific proteases in the same sample vessel in which previously the medium change or concentration has taken place , followed by renewed concentration and desalting.
Die semipermeable Membran ist im Unterschied zu den eingangs beschriebenen bekannten Lösungen nicht quer zur Beschickungsrichtung angeordnet, was aus Erfahrung nicht nur bei unsachgemäßer Behandlung leicht zu Beschädigungen führen kann, sondern in Achs- bzw. Längsrichtung der Kapillare als vollständige oder teilweise Wandung ausgebildet, wodurch das Beschädigungsrisiko der Membran, insbesondere durch Pipettierbewegung, quasi ausgeschlossen ist. Die Kapillaren werden vorteilhaft in einem Verhältnis ihrer Länge zum Innendurchmesser von größer 4 realisiert. Die größte Ausdehnung des Querschnittes der Kapillaren sollte 5 mm nicht übersteigen. Außerdem können die Kapillaröffnungen, zum Beispiel durch Deckel, Stopfen oder Klebefolien ebenfalls gut handhabbar und zuverlässig verschlossen werden. Durch all diese Merkmale ist auch die Verdunstungsgefahr während eines Mediumwechsels mittels Dialyse auf ein Minimum reduziert, was ebenfalls eine hohe reproduzierbare Genauigkeit des Umgangs und der Analyse der Proben gewährleistet.The semipermeable membrane is in contrast to the known solutions described above not arranged transversely to the feed direction, which from experience can not easily cause damage only with improper handling, but formed in the axial or longitudinal direction of the capillary as a complete or partial wall, causing the Risk of damage to the membrane, in particular by pipetting, is virtually eliminated. The capillaries are advantageously realized in a ratio of their length to the inner diameter of greater than 4. The maximum extension of the cross section of the capillaries should not exceed 5 mm. In addition, the capillary openings, for example by means of lids, stoppers or adhesive films, can also be easily handled and reliably closed. Due to all these features, the risk of evaporation during a medium change by dialysis is reduced to a minimum, which also ensures a high reproducible accuracy of handling and analysis of the samples.
Die vorgeschlagene kapillare Geometrie mit den empfohlenen Abmessungen und dem vergleichsweise großen Anteil der semipermeablen Membran gestattet gut parallelisierbare Verfahrens-kombinierte Anwendungen.The proposed capillary geometry with the recommended dimensions and the comparatively large proportion of the semipermeable membrane allows well-parallelizable process-combined applications.
Zum Beispiel, ist im Fall des Eintauchens der Vorrichtung in eine Außenflüssigkeit bei verlustfreiem Erhalt der wesentlichen Analyten in kleinvolumigen Probenvolumina a: die Entfernung primär in der Probe enthaltener und die Analyse störenderFor example, in the case of immersion of the device in an external liquid with lossless receipt of the essential analytes in small volume sample volumes a: the removal is primarily contained in the sample and the analysis more troublesome
Matrixbestandteile, b: der Zusatz von Hilfsreagenzien und c: die Entfernung von Beiprodukten nach Hilfsreaktionen relativ problemlos mittels Dialyse über die Außenflüssigkeit möglich. Durch die vergleichsweise kleinen Oberflächen an den offenen Kapillarenden, die zudem auch verschlossen werden können, ist dabei die Verdunstung minimiert bzw. ausgeschlossen. Bei Aufbewahrung in verdunstungsgeschützter Umgebung ohne kontaktierende Außenflüssigkeit sind die Vorrichtungen als parallelisierte Reaktionsgefäße für analytische Hilfsreaktionen oder zur Lagerung und Transport von Proben verwendbar, wie beispielsweise Mikroplatten oder Tubes.Matrix components, b: the addition of auxiliary reagents and c: the removal of by-products after auxiliary reactions relatively easily by dialysis on the outside liquid possible. Due to the comparatively small surfaces at the open Kapillarenden, which can also be closed, while the evaporation is minimized or excluded. When stored in an evaporative environment without contacting outside liquid, the devices are useful as parallelized reaction vessels for auxiliary analytical reactions or for storage and transport of samples, such as microplates or tubes.
Im Fall der Aufbewahrung in trockener Umgebung ggf. mit kontrollierter Konvektion oder Vakuum kann die Verdunstung des in der Probenlösung vorhandenen Lösungsmittels durch die große Oberfläche der semipermeablen Membran zum Zwecke der Aufkonzentrierung wesentlicher Analyten mit hoher Geschwindigkeit und vorteilhafter Weise ohne Umpipettierung genutzt werden.In the case of storage in a dry environment, optionally with controlled convection or vacuum, the evaporation of the solvent present in the sample solution through the large surface of the semipermeable membrane can be used for the purpose of concentrating essential analytes at high speed and advantageously without pipetting.
Es ist auch eine beliebige sequenzielle Kombination der aufgeführten Anwendungen und auch bei unterschiedlichen Temperaturen möglich. Die Kapillarität der Probengefäße und die daraus realisierten Kohäsionskräfte der Flüssigkeitssäule sowie die Nicht-Selektivität der semipermeablen Membran bezüglich des hydrophoben bzw. hydrophilen Charakters der wesentlichen Probenbestandteile ermöglichen zudem deren quasi komplette Rückgewinnung.It is also possible any sequential combination of the listed applications and also at different temperatures. The capillarity of the sample vessels and the cohesion forces of the liquid column realized therefrom as well as the non-selectivity of the semipermeable membrane with regard to the hydrophobic or hydrophilic character of the essential sample components also enable their quasi-complete recovery.
Durch die genannten Möglichkeiten und Merkmale ist die Vorrichtung für eine Vielzahl parallelisierter Verfahren universell, praktikabel, aufwandgering sowie mit guter Präzision und Wiederfindung der wesentlichen Analyte einer Probe einsetzbar.As a result of the abovementioned possibilities and features, the device can be used universally, practicably, with minimal effort and with good precision and recovery of the essential analytes of a sample for a large number of parallelized methods.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 : Draufsicht auf eine Kapillare, deren Wandung mit rundem Querschnitt vollständig aus einer semipermeablen Membran besteht, wobei die eigenständige Kapillare zwischen zwei stabilisierenden Körpern angeordnet istFig. 1: Top view of a capillary whose wall with a round cross-section consists entirely of a semipermeable membrane, wherein the independent capillary is arranged between two stabilizing bodies
Fig. 2: Draufsichten auf vier Kapillaren mit unterschiedlichem Querschnitt, welche jeweils durch eine Vertiefung in einem stabilen Körper gebildet werden, wobei die Vertiefung jeweils durch eine semipermeable Membran abgeschlossen wirdFig. 2: plan views of four capillaries with different cross-section, which are each formed by a recess in a stable body, wherein the recess is in each case completed by a semi-permeable membrane
Fig. 3: Draufsichten auf vier Kapillaren mit unterschiedlichem Querschnitt, welche jeweils als Durchbruch in einem stabilen Körper ausgebildet sind, wobei der Durchbruch jeweils auf beiden Seiten durch eine semipermeable Membran abgeschlossen wird Fig. 4: Ausbildung von acht U-förmigen kapillaren Probengefäßen im Mikroplatten- rastermaß in einem stabilen Grundkörper a: Vorderansicht b: Schnitt X-X entsprechend Fig. 4a c: Schnitt Y-Y entsprechend Fig. 4a d: Seitenansicht in Schnittdarstellung eines Stapels von 12 aneinander gereihten stabilen Grundkörpern gemäß Fig. 4a mit je 8 U-förmigen kapillaren Probengefäßen (vgl. Einzeldarstellung von Fig. 4b)Fig. 3: plan views of four capillaries with different cross-section, which are each formed as a breakthrough in a stable body, wherein the breakthrough is completed on both sides by a semi-permeable membrane Fig. 4: Formation of eight U-shaped capillary sample vessels in microplates raster dimension in a stable basic body a: front view b: section XX corresponding to FIG. 4ac: section YY corresponding to FIG. 4a d: side view in a sectional representation of a stack of 12 rowed stable basic bodies according to FIG. 4 a with 8 U-shaped capillary sample vessels each (see individual illustration of FIG.
Fig. 5: Zeitverlauf der Abnahme der p-Nitrophenol-Konzentration in sechs gleichzei- tig dialysierten Proben unter Verwendung von U-förmigen kapillaren Probengefäßen; dargestellt sind Mittelwerte (Punkte) und Standardabweichungen (Fehlerbalken)Fig. 5: Time course of the decrease of the p-nitrophenol concentration in six simultaneously dialyzed samples using U-shaped capillary sample vessels; shown are mean values (points) and standard deviations (error bars)
Fig. 6: Zeitverlauf der Abnahme der NaCI-Konzentration in acht gleichzeitig dialysierten Proben unter Verwendung von U-förmigen kapillaren Probengefäßen; dargestellt sind die Mittelwerte (Punkte)Fig. 6: Time course of the decrease of the NaCl concentration in eight simultaneously dialysed samples using U-shaped capillary sample vessels; the mean values (points) are shown
Fig. 7: Zeitverlauf der Volumen-Abnahme von acht gleichzeitig in U-förmigen kapillaren Probengefäßen im Konvektionsstrom eines Ventilators aufbewahrten ProbenFig. 7: Time course of the volume decrease of eight simultaneously stored in U-shaped capillary sample vessels in the convection current of a fan samples
Fig. 8: Massenspektren der drei Proben nach Ausführungsbeispiel 8 a: Massenspektrum von Probe 1 , 2 pM Protein, 10 mM Tris/HCI, pH 7.4 mit8: mass spectra of the three samples according to embodiment 8 a: mass spectrum of sample 1, 2 pM protein, 10 mM Tris / HCl, pH 7.4 with
15O mM NaCI. b: Massenspektrum von Probe 2, 9,4 pM Protein, ca. 53 mM Tris/HCI, pH 7.4 mit 70O mM NaCI. c: Massenspektrum von Probe 3, 19 pM Protein, 10 mM Tris/HCI, pH 7.4 mit 10O mM NaCI15 mM NaCl. b: mass spectrum of sample 2, 9.4 pM protein, ca. 53 mM Tris / HCl, pH 7.4 with 70 mM NaCl. c: mass spectrum of sample 3, 19 pM protein, 10 mM Tris / HCl, pH 7.4 with 10 mM NaCl
Fig. 9 Lactatproduktion in humanen Erythrozyten nach Ausführungsbeispiel 10FIG. 9 Lactate production in human erythrocytes according to exemplary embodiment 10. FIG
Anwendunqsbeispiel 1 : In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein kapillares Probengefäß 1 mit einer kreisförmigen Hohlraum-Querschnittsfläche 2 dargestellt. Die Kapillare ist zu ihrem Schutz zwischen zwei Form- und Lagestabilisierenden Körpern 3 und 4 angeordnet. Die zylindrische Mantelfläche (Längswandung) des kapillaren Probengefäßes 1 besteht vollständig aus einer semipermeablen Membran 5 (angedeutet in der Schnittdarstellung von Fig. 1 als kreisförmige punktierte Linie). Anwendunqsbeispiel 2:Application Example 1: FIG. 1 shows a cross section through a capillary sample vessel 1 with a circular cavity cross-sectional area 2. The capillary is arranged to protect it between two shape and position stabilizing bodies 3 and 4. The cylindrical surface (longitudinal wall) of the capillary sample vessel 1 consists entirely of a semipermeable membrane 5 (indicated in the sectional view of Fig. 1 as a circular dotted line). Application Example 2
Fig. 2 zeigt Darstellungen von ebenfalls Querschnitten durch vier kapillare Probengefäße 6, 7, 8, 9 mit unterschiedlichen Hohlraum-Querschnittsflächen 10, 1 1 , 12, 13. im Unterschied zu Fig. 1 , bei welcher die Kapillare eigenständig, d. h. unabhängig von den benachbarten Form- und Lagestabilisierenden Körpern 3, 4 durch die semipermeable Membran 5 als zylindrische Mantelfläche realisiert ist, werden die kapillaren Probengefäße 6, 7, 8, 9 jeweils als eine beispielsweise durch Gießen, Pressen, Verformen oder Zerspanen hergestellte Vertiefung in einem Form- und Lagestabilen Grundkörper 14, 15, 16, 17 gebildet. Abgedeckt wird jeweils die Vertiefung im Form- und Lagestabilen Grundkörper 14, 15, 16, 17 mit einer z. B. aufgeklebten oder gebondeten semipermeablen Membran 18 (wiederum als punktierte Linie dargestellt), wodurch jeweils der Hohlraum der kapillaren Probengefäße 6, 7, 8, 9 seitlich abgeschlossen wird. Auf diese Weise entstehen im Form- und Lagestabilen Grundkörper 14 ein kapillares Probengefäß 6 mit einer dreieckigen Hohlraum- Querschnittsfläche 10, im Form- und Lagestabilen Grundkörper 15 ein kapillares Probengefäß 7 mit einer halbrunden Hohlraum-Querschnittsfläche 1 1 , im Form- und Lagestabilen Grundkörper 16 ein kapillares Probengefäß 8 mit einer rechteckigen Hohlraum-Querschnittsfläche 12 und im Form- und Lagestabilen Grundkörper 17 ein kapillares Probengefäß 9 mit einer trapezförmigen Hohlraum-Querschnittsfläche 13.Fig. 2 shows representations of also cross-sections through four capillary sample vessels 6, 7, 8, 9 with different cavity cross-sectional areas 10, 1 1, 12, 13, in contrast to Fig. 1, in which the capillary independently, d. H. is realized independently of the adjacent shape and position-stabilizing bodies 3, 4 by the semipermeable membrane 5 as a cylindrical surface, the capillary sample vessels 6, 7, 8, 9 each as an example produced by casting, pressing, deformation or machining recess in one Form and position-stable base body 14, 15, 16, 17 formed. Covered in each case the depression in the shape and position stable base body 14, 15, 16, 17 with a z. B. glued or bonded semipermeable membrane 18 (again shown as a dotted line), whereby each of the cavity of the capillary sample vessels 6, 7, 8, 9 is completed laterally. In this way, in the form and position-stable base body 14, a capillary sample vessel 6 having a triangular cavity cross-sectional area 10, in the form and position-stable base body 15, a capillary sample vessel 7 with a semi-circular cavity cross-sectional area 1 1, in the shape and position stable base body 16th a capillary sample vessel 8 having a rectangular cavity cross-sectional area 12 and in the form and position-stable base body 17 a capillary sample vessel 9 having a trapezoidal cavity cross-sectional area 13.
Anwendunqsbeispiel 3:Application Example 3
In ähnlicher Weise wie in Fig. 2 zeigt Fig. 3 ebenfalls vier Querschnitte durch kapillare Probengefäße 19, 20, 21 , 22 welche jeweils in einem Form- und Lagestabilen Grundkörper 23, 24, 25, 26 realisiert sind. Im Gegensatz zu Fig. 2 werden in diesem Ausführungsbeispiel die Kapillaren nicht durch Vertiefungen, sondern jeweils als Durchbruch durch den Form- und Lagestabilen Grundkörper 23, 24, 25 bzw. 26 ausgebildet. Die Durchbrüche sind beidseitig durch semipermeable Membranen 27, 28 (auch hier als punktierte Linien dargestellt) abgedeckt. Auf diese Weise entstehen die vier kapillaren Probengefäße 19, 20, 21 , 22, deren in Fig. 3 gezeigte Hohlraum- Querschnittflächen 29, 30, 31 , 32 jeweils unterschiedliche Formen mit den dargestellten geraden und/oder gekrümmten Polygonzügen aufweisen. Anwendungsbeispiel 4:In a similar manner as in Fig. 2, Fig. 3 also shows four cross-sections through capillary sample vessels 19, 20, 21, 22 which are each realized in a form and position-stable base body 23, 24, 25, 26. In contrast to FIG. 2, in this embodiment, the capillaries are not formed by depressions, but in each case as a breakthrough by the shape and position-stable base body 23, 24, 25 and 26 respectively. The breakthroughs are on both sides by semipermeable membranes 27, 28 (also shown here as dotted lines) covered. In this way, the four capillary sample vessels 19, 20, 21, 22, whose shown in Fig. 3 cavity cross-sectional areas 29, 30, 31, 32 each have different shapes with the illustrated straight and / or curved polygons. Application Example 4:
Fig. 4 zeigt eine spezielle Ausbildung von acht U-förmigen kapillaren Probengefäßen 33 im Mikroplattenrastermaß n x 8, mit n = 1 in einem Form- und Lagestabilen Grundkör- per 34. Jedes Probengefäß 33 besteht aus zwei vertikalen Kapillarröhrchen 35, 36, die der Hohlraum-Querschnittsform von Probengefäß 22 in Fig. 3 entsprechen und welche nach oben offene Röhrchenenden 37 aufweisen sowie zur besagten U-förmigen Probengefäßausbildung unten über ein horizontales Kapillarröhrchen 38 in der Form von Probengefäß 8 (siehe Fig. 2) in Verbindung stehen. Dieses Kapillarröhrchen 38 enthält vorzugsweise einen stabilisierenden, das Lumen nur teilweise einengenden, Verbindungssteg 43 zwischen einer Materiallippe 44 und dem restlichen Grundkörper 34.FIG. 4 shows a specific embodiment of eight U-shaped capillary sample vessels 33 in the microplate raster dimension nx 8, with n = 1 in a form-stable and position-stable base body 34. Each sample vessel 33 consists of two vertical capillary tubes 35, 36, which are the cavity 3 and which have upwardly open tube ends 37 and communicate with said U-shaped sample vessel formation at the bottom via a horizontal capillary tube 38 in the form of sample cup 8 (see FIG. 2). This capillary tube 38 preferably contains a stabilizing connecting web 43, which only partially constricts the lumen, between a material lip 44 and the remaining main body 34.
Die Röhrchenenden 37 der Kapillarröhrchen 35, 36 stehen bei jedem Probengefäß 33 jeweils über ein Verbindungsröhrchen 39 mit der Öffnung 40 (Kapillarröhrchen 35) zur Befüllung bzw. Entnahme von aus Übersichtsgründen nicht in der Zeichnung dargestellter Proben oder mit der Belüftungsöffnung 41 (Kapillarröhrchen 36) für die Probenbefüllung bzw. -entnähme in Verbindung.The tube ends 37 of the capillary tubes 35, 36 are in each sample vessel 33 via a connecting tube 39 with the opening 40 (capillary tube 35) for filling or removal of reasons not shown in the drawing for clarity or with the vent 41 (capillary tube 36) for the sample filling or -dnähme in connection.
Fig. 4b zeigt zur Verdeutlichung einen Schnitt in der bei Fig. 4a angezeigte Ebene X-X durch das Kapillarröhrchen 35 eines Probengefäßes 33 mit der Öffnung 40 zur besagten Probenbefüllung bzw. -entnähme sowie eine durch Bonden aufgebrachte und dadurch das U-förmige Probengefäß 33 vervollständigende semipermeabie Membran 42.Fig. 4b shows for clarity a section in the indicated in Fig. 4a plane XX through the capillary tube 35 of a sample vessel 33 with the opening 40 for said sample filling or -dnähme and a applied by bonding semipermeabie and thereby completing the U-shaped sample vessel 33 semipermeabie Membrane 42.
Fig. 4c zeigt zur Verdeutlichung einen Schnitt in der bei Fig. 4a angezeigte Ebene Y-Y durch das Kapillarröhrchen 38 eines Probengefäßes 33 mit dem stabilisierenden, das Lumen nur teilweise einengenden, Verbindungssteg 43 und der Materiallippe 44.Fig. 4c shows for clarity a section in the plane indicated in Fig. 4a Y-Y through the capillary tube 38 of a sample vessel 33 with the stabilizing, the lumen only partially constricting, connecting web 43 and the material lip 44th
Fig. 4d zeigt in Seitendarstellung einen Schnitt durch einen Stapel von insgesamt zwölf aneinandergereihten Form- und Lagestabiler Grundkörpern 34 gemäß Fig. 4a mit jeweils (wie in Fig. 4a abgebildet) acht U-förmigen kapillaren Probengefäßen 33. Der in Fig. 4b dargestellte Schnitt X-X entspricht bei Fig. 4d dem linken Probengefäß 33. In Fig. 4d rechts daneben sind weitere elf Form- und Lagestabile Grundkörper 34 angereiht (realisierbar auch durch einen einzigen Form- und Lagestabilen Grundkorper für den gesamten Block der insgesamt 96 vorhandenen Probengefaße 33) Dadurch werden die U-formιgen kapillaren Probengefaße 33 in mehreren Ebenen in einem Rastermaß von hier n x 8 x 12 mit n = 1 entsprechend dem an sich bekannten Mikroplattenrastermaß angeordnet Zwischen den zwölf aneinandergereihten Formund Lagestabilen Grundkorpem 34 befinden sich jeweils vergleichsweise großlumige Kanäle 45, in denen sich eine nicht dargestellte Dialyseaußenflussigkeit befinden bzw hindurchgeleitet werden kann4d shows a side view of a section through a stack of a total of twelve lined-up form and position-stable base bodies 34 according to FIG. 4a with (as shown in FIG. 4a) eight U-shaped capillary sample vessels 33. The section shown in FIG. 4b XX corresponds to the left sample vessel 33 in FIG. 4d. In FIG. 4d to the right, there are another eleven body 34 which is stable in terms of shape and position angegeschht (also feasible by a single shape and position stable base for the entire block of a total of 96 existing Probengefaße 33) Thus, the U-formιgen capillary sample vessels 33 in several levels in a grid of here nx 8 x 12 with n = 1 according to Between the twelve juxtaposed form and position-stable basic body 34 are in each case comparatively großlumige channels 45, in which there are not shown Dialyseaußenflussigkeit or can be passed therethrough
Im Nachfolgenden werden weitere Anwendungsbeispiele aufgeführt, welche die Verwendung der erfindungsgemaßen Vorrichtung verdeutlichen sollenIn the following, further application examples are listed, which are intended to illustrate the use of the device according to the invention
Anwendungsbeispiel 5Application Example 5
Mediumwechsel am Beispiel der Entfernung von p-Nιtrophenollosung aus einer Losung im KapillarmodulChange of medium on the example of the removal of p-Nιtrophenollosung from a solution in the capillary module
In sechs der acht U-formιgen kapillaren Probengefaße 33 entsprechend Fig 4a, die durch Ausfrasung eines Form- und Lagestabilen Grundkorpers 34 aus Polymethylmethacrylat (PMMA) sowie aus aufgeklebten semipermeablen Membranen 42 (Spektra/Por® 1 , RC, MWCO 6-8 kDa, SpectrumLabs) entstanden sind, werden je 200 μl einer Losung aus 6 mM p-Nιtrophenol in 1 M Diethanolamin/HCI, pH 9,8 (Puffer A) pipettiert, in zwei weitere kapillare Probengefaße 33 ein Farbstofffreier Puffer A Das Modul wird bei Raumtemperatur in ein Gefäß mit 1 50 ml deionisiertem Wasser (Außenflussigkeit) gestellt Nach 30 min wird das deionisierte Wasser gegen frisches ausgetauscht Nach jeweils unterschiedlichen Zeiten werden der gesamte Inhalt aller Kapillaren mit einer Pipette herausgesaugt, Aliquots davon 1 zu 10 bis 1 zu 100 in Puffer A in Mikroplatten-Wells verdünnt und die Absorbanz bei 405 nm in einem Reader (Spectramax Plus384) gemessen Der Rest wird zurück pipettiert und weiter dialysiert Aus dem Diagramm in Fig 5 ist ersichtlich, dass nach ca 2 h nur noch 1 2 %, nach ca 3 h nur noch ca 7 % der ursprünglichen Farbkonzentration vorhanden ist Anhand der geringen Streuung der Einzelwerte ist die hohe Reproduzierbarkeit der Methode erkennbar Die geringe Farbkonzentration in denjenigen Kapillaren mit Puffer A vor Wechsel der Außenflüssigkeit ist auf die retrograde Diffusion in die Kapillaren hinein zurückzuführen.In six of the eight U-shaped capillary sample vessels 33 according to FIG. 4 a, which are obtained by milling out a shape-and position-stable basic body 34 made of polymethyl methacrylate (PMMA) and from bonded semi-permeable membranes 42 (Spektra / Por® 1, RC, MWCO 6-8 kDa). Spectrum Labs), 200 .mu.l of a solution of 6 mM p-Nιtrophenol in 1 M diethanolamine / HCl, pH 9.8 (buffer A) are pipetted into two more capillary Probengefaße 33 a dye-free buffer A The module is at room temperature in After 30 minutes, the deionized water is exchanged for fresh. After different times, the entire contents of all capillaries are sucked out with a pipette, aliquots of which 1 to 10 to 1 to 100 in buffer A in Diluted microplate wells and measure the absorbance at 405 nm in a reader (Spectramax Plus384). The remainder is pipetted back and further dialyzed from the diagram in Fig. 5 it can be seen that after about 2 hours only 1 2%, after about 3 hours only about 7% of the original color concentration is present. On the basis of the small scattering of the individual values, the high reproducibility of the method can be seen The low color concentration in those capillaries with buffer A before changing the external fluid is due to the retrograde diffusion into the capillaries.
Nach dem Wechsel (nach 30 min) ist in den mit Puffer A gefüllten Kammern keine Absorbanz mehr nachweisbar, d. h. die durch Kleben der semipermeablen Membran vervollständigten kapillaren Probengefäße 33 sind dicht, es gibt keine Kreuzkontamination.After the change (after 30 min) no absorbance is detectable in the chambers filled with buffer A, d. H. the capillary sample vessels 33 completed by gluing the semipermeable membrane are dense, there is no cross-contamination.
Anwendunqsbeispiel 6: Entfernung von NaCI mittels KapillarmodulApplication Example 6: Removal of NaCI by means of capillary module
In alle acht parallele U-förmige kapillare Probengefäße 33 (vgl. Fig. 4a) werden je 190 μl einer Lösung aus 10 mM Tris/HCI, pH 7,4 (Puffer B) mit 150 mM NaCI pipettiert. Das Modul wird bei Raumtemperatur in ein Gefäß mit 150 ml Puffer B (Außenflüssigkeit) gestellt. Nach 30 min wird die Außenflüssigkeit gegen frische ausgetauscht. Nach verschiedenen Zeiten wird der gesamte Inhalt der Kapillaren mit einer Pipette herausgesaugt. Es wird mit einem Osmometer (Knauer, Semi-Microosmometer) die Osmolarität der Lösungen gemessen und mit Eichlösungen verglichen. Danach werden die Lösungen zurück pipettiert und weiter dialysiert. Im Diagramm in Fig. 6 ist zu erkennen, dass nach 120 min bzw. 180 min nur noch ca. 8 % bzw. 4 % der Ausgangs-NaCI-Konzentration vorhanden sind. Die Methode ist gut reproduzierbar, da die Variationskoeffizienten der jeweiligen 8- fach-Bestimmungen im Bereich von < 1 % liegen.190 μl of a solution of 10 mM Tris / HCl, pH 7.4 (buffer B) with 150 mM NaCl are pipetted into all eight parallel U-shaped capillary sample vessels 33 (see FIG. The module is placed at room temperature in a 150 ml buffer B (external liquid). After 30 minutes, the external fluid is replaced with fresh fluid. After various times, the entire contents of the capillaries are sucked out with a pipette. The osmolarity of the solutions is measured with an osmometer (Knauer, Semi-Microosmometer) and compared with calibration solutions. Thereafter, the solutions are pipetted back and dialyzed further. It can be seen in the diagram in FIG. 6 that only about 8% or 4% of the initial NaCl concentration is present after 120 minutes or 180 minutes. The method is well reproducible since the coefficients of variation of the respective 8-fold determinations are in the range of <1%.
Anwendunqsbeispiel 7:Application Example 7:
Verdunstung von Wasser im KapillarmodulEvaporation of water in the capillary module
In alle acht der U-förmigen kapillaren Probengefäße 33 (vgl. Fig. 4a) werden 200 μl deionisiertes Wasser hinein pipettiert. Das Modul wird bei üblicher Raumtemperatur an einem Stativ befestigt und ein im Luftstrom darauf gerichteter Ventilator (Diffusor, Fa. Braun) in ca. 30 cm Abstand auf der geringsten Stufe und ohne Zusatzheizung eingeschaltet. Nach verschiedenen Zeiten wird jeweils das Modul gewogen. Aus dem Diagramm in Fig. 7 ist zu sehen, dass nach ca. 2 h etwa noch 5 % und nach 3 h nur noch 0,6 % der Ausgangsflüssigkeitsmenge vorhanden ist, was bei Anwesenheit von nichtflüchtigen Analyten einem Konzentrierungsfaktor von mehr als 20 bzw. ca. 160 entsprechen würde.In all eight of the U-shaped capillary sample vessels 33 (see Fig. 4a), 200 .mu.l of deionized water are pipetted into it. The module is fixed to a tripod at the usual room temperature and a fan (diffuser, Braun) directed in the air stream is switched on at the lowest level and without additional heating at a distance of approx. 30 cm. After different times, the module is weighed in each case. From the diagram in FIG. 7 it can be seen that after approximately 2 h approximately 5% and after 3 h only 0.6% of the starting liquid quantity is present, which in the presence of nonvolatile analytes has a concentration factor of more than 20 or more. would correspond to about 160.
Anwendunqsbeispiel 8:Application Example 8:
Kombinierte Probenbehandlung: Konzentrierung und DialyseCombined sample treatment: concentration and dialysis
In alle acht der U-förmigen kapillaren Probengefäße 33 (vgl. Fig. 4a) werden 190 μl einer Lösung mit Rinder-IgG (Serva No. 22550, 0,3 mg/ml, 2,0 μM, in 10 mM Tris/HCI, pH 7,4, Probe 1 ) pipettiert. Das Modul wird wie in Anwendungsbeispiel 7 an einem Stativ befestigt und ein Ventilator (Diffusor, Fa. Braun) in ca. 30 cm Abstand auf der geringsten Stufe und ohne Zusatzheizung eingeschaltet. Nach Verdunstung des überwiegenden Teils von Flüssigkeit werden die Restvolumina in einem einzigen der U- förmigen kapillaren Probengefäße 33 vereinigt und die entleerten kapillaren Probengefäße 33 sequenziell mit 100 μl 10 mM Tris/HCI, pH 7,4 gespült. Die erhaltene Spülflüssigkeit wird in dasselbe kapillare Probengefäß 33 mit den besagten Restvolumina dazu gegeben. Es wird erneut mit dem Ventilator konzentriert (Probe 2). Danach wird ohne weites Umpipettieren im gleichen Modul 2 h gegen 10 mM Tris/HCI, pH 7.4 mit 100 mM NaCI dialysiert (Probe 3).In all eight of the U-shaped capillary sample tubes 33 (see Fig. 4a), 190 μl of a bovine IgG solution (Serva No. 22550, 0.3 mg / ml, 2.0 μM, in 10 mM Tris / HCl , pH 7.4, sample 1) pipetted. As in application example 7, the module is fastened to a tripod and a fan (diffuser, Braun company) is switched on at a distance of approx. 30 cm at the lowest level and without additional heating. After evaporation of the majority of liquid, the residual volumes are combined in a single U-shaped capillary sample vessels 33 and flushed the empty capillary sample vessels 33 sequentially with 100 ul 10 mM Tris / HCl, pH 7.4. The rinsing liquid obtained is added to the same capillary sample vessel 33 with the said residual volumes. It is concentrated again with the fan (sample 2). Thereafter, without further pipetting in the same module for 2 h against 10 mM Tris / HCl, pH 7.4 with 100 mM NaCl dialyzed (sample 3).
Von den Proben 1 -3 werden Massespektren mittels MALDI-MS aufgezeichnet (siehe A. Hörn et al.: Proteomics, 6, 2006, 559). Fig. 8 a bis Fig. 8c zeigen die Massenspektren der Proben 1 bis 3. In nachstehender Tabelle sind für die drei Proben jeweils Probenvolumen, Konzentrierungsfaktor und MALDI-Resultat gegenübergestellt:From samples 1-3, mass spectra are recorded by MALDI-MS (see A. Hörn et al .: Proteomics, 6, 2006, 559). 8a to 8c show the mass spectra of samples 1 to 3. In the table below, sample volume, concentration factor and MALDI result are compared for the three samples:
* unter den in Fig. 8a-c angegebenen Bedingungen. Verwertbare Massespektren sind solche, die ein hohes, zur exakten Bestimmung der Mittleren Masse ausreichendes Signal/Rausch-Verhältnis aufweisen. * under the conditions indicated in Fig. 8a-c. Usable mass spectra are those which have a high, for the accurate determination of the average mass sufficient signal-to-noise ratio.
Anwendunqsbeispiel 9:Application Example 9:
Proteinmodifikation, Dialyse und VerdauProtein modification, dialysis and digestion
16 Proben von Human-Serumalbumin (Sigma, 3 μM, je 60 μl in 2O mM Ammonium- Hydrogencarbonat) werden nach Zusatz von 20 μl 8 M Guanidin-HCL und Denaturierung in Polycarbonatgefäßen 20 min bei 90 °C auf zwei Sätze zu je 8 Proben aufgeteilt. Je einer dieser Probensätze wird parallel herkömmlich in acht Tubes (Methode A) bzw. vorschlagsgemäß als Methode B in den besagten acht U-förmigen kapillaren Probengefäßen 33 (siehe wiederum Fig. 4a), modifiziert und verdaut. Das herkömmliche Verfahren (Methode A) in Tubes umfasst folgende Arbeitssch ritte: Nacheinander Zupipettieren von DTT- und Jodacetamid-Lösung, mit jeweiliger Inkubation, Umpipettieren in Dialysegefäße, 2 h Dialyse gegen 20 mM Ammonium- Hydrogencarbonat, Umpipettieren in neue Tubes, Zusatz von Trypsin und Inkubation. In den U-förmigen kapillaren Probengefäßen 33 (Methode B) erfolgen prinzipiell die gleichen Reaktionen, jedoch entfällt das zweimalige Umpipettieren vor bzw. nach Dialyse: Die nach dieser Behandlung jeweils in den acht Probengefäßen (Tubes bzw. U- förmige kapillare Probengefäße 33) erhaltenen Peptidgemische wurden mittels MALDI- MS jeweils als Vierfachbestimmung pro Reaktionsgefäß analysiert (Bublitz et al.: Proteomics 2006, 6, 3909). Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle zusammengefasst. Es ist zu erkennen, dass sowohl die Anzahl der gefundenen Peptide, die erreichten normierten Höhensummen, welche ein verlässliches quantitatives massenspektromethsches Maß darstellen und die Zusammensetzung der gefundenen Peptidgemische mit beiden Methoden vergleichbar sind. Sixteen samples of human serum albumin (Sigma, 3 .mu.M, each 60 .mu.l in 2O mM ammonium bicarbonate) after addition of 20 ul 8 M guanidine-HCl and denaturation in polycarbonate tubes for 20 min at 90 ° C in two sets of 8 samples divided up. One of each of these sample sets is conventionally modified and digested in eight tubes (method A) or, as proposed, as method B in the said eight U-shaped capillary sample vessels 33 (see again FIG. 4 a). The conventional method (method A) in tubes comprises the following working steps: successively pipetting of DTT and iodoacetamide solution, with respective incubation, reprecipitation in dialysis vessels, 2 h dialysis against 20 mM ammonium bicarbonate, pipetting into new tubes, addition of trypsin and incubation. In principle, the same reactions take place in the U-shaped capillary sample vessels 33 (method B), but duplicate pipetting is omitted before or after dialysis: the solutions obtained after each treatment in the eight sample vessels (tubes or U-shaped capillary sample vessels 33) Peptide mixtures were analyzed by MALDI-MS in each case as a quadruple determination per reaction vessel (Bublitz et al .: Proteomics 2006, 6, 3909). The results are summarized in the table below. It can be seen that both the number of peptides found, the normalized sums achieved, which represent a reliable quantitative mass-spectrometric measure, and the composition of the peptide mixtures found are comparable with both methods.
vgl. Bublitz et al.: Proteomics 2006, 6, 3909, SD: Standardabweichung see. Bublitz et al .: Proteomics 2006, 6, 3909, SD: Standard Deviation
Anwendungsbeispiel 10Application Example 10
Untersuchung von Metaboliten lebender ZellenExamination of metabolites of living cells
In alle acht parallele U-förmige kapillare Probengefäße 33 (vgl. Fig. 4a) werden je 170 μl einer Suspension aus einem Teil Zellsediment und vier Teilen physiologischer Kochsalzlösung (NaCI) mit frisch abgenommenen und zuvor dreimal mit NaCI gewaschenen humanen Erythrozyten pipettiert. Das Modul wird bei Raumtemperatur in ein Gefäß mit 10,0 ml NaCI mit 10 mM Glukose (Außenflüssigkeit) gestellt. Nach jeweils etwa 60 min wird die Außenflüssigkeit gemischt 100 μl davon entnommen und das Modul erneut in der Außenflüssigkeit platziert. In den entnommenen Proben wird die Lactatkonzentration nach Bergmeyer, H. U. in: Methods of Enzymatic Analysis, 3. Ed., Vol. VI, S. 582-588 bestimmt. Lactat in der Außenflüssigkeit kann nur aus Glukose gebildet sein, die mittels Diffusion in die Kapillaren gelangt, über die anaerobe Glycolyse der Erythrozyten entstanden und in die Außenflüssigkeit zurück diffundiert sein. Im Diagramm in Fig. 9 ist die Lactatkonzentration in der Außenflüssigkeit für einen Zeitraum von 5 h aufgetragen. In dieser Zeit ist eine lineare Konzentrationszunahme dieses Metaboliten zu beobachten. Die Lactatproduktion beträgt unter diesen Bedingungen 0.0103 μMole/(min x ml Erythrozytensediment) oder ca. 0.7 μMole/(min x 10" Zellen).In all eight parallel U-shaped capillary sample vessels 33 (see Fig. 4a) each 170 ul of a suspension of one part cell pellet and four parts of physiological saline (NaCl) are pipetted with freshly removed and previously washed three times with NaCl washed human erythrocytes. The module is placed at room temperature in a 10.0 ml NaCI 10mM glucose (outside fluid). After approximately 60 minutes, the outside liquid is mixed and 100 μl removed, and the module is placed again in the outside liquid. In the samples taken, the lactate concentration is determined according to Bergmeyer, HU in: Methods of Enzymatic Analysis, 3rd Ed., Vol. VI, pp. 582-588. Lactate in the external fluid can only be formed from glucose, which by means of diffusion reaches the capillaries, has formed through the anaerobic glycolysis of the erythrocytes, and has diffused back into the external fluid. In the graph in Fig. 9, the lactate concentration in the outside liquid is plotted for a period of 5 hours. During this time, a linear increase in the concentration of this metabolite can be observed. Lactate production under these conditions is 0.0103 μMole / (min x ml erythrocyte sediment) or about 0.7 μMole / (min x 10 "cells).
Der Vorteil dieser Methode ist, dass die gepackten Zellen in der Kapillare ohne Störung verbleiben können, via Diffusion versorgt und ebenso von Stoffwechselendprodukten, wie Lactat, befreit werden können. Außerdem stellt die gewählte Membran eine mikrobielle Barriere dar. Da die Membran nicht von Zellen oder Makromolekülen passiert werden kann, ist die Lactatbestimmung ohne aufwendige Entproteinisierung möglich. The advantage of this method is that the packed cells can remain in the capillary without interference, supplied via diffusion, and can also be liberated from metabolic end products, such as lactate. In addition, the membrane chosen represents a microbial barrier. Since the membrane can not be passed by cells or macromolecules, lactate determination is possible without costly deproteinization.
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of used reference numbers
1 6 7 8 9 1 9,20,21,22,33 kapillares Probengefäß1 6 7 8 9 1 9,20,21,22,33 capillary sample vessel
2, 10, 11, 12 / 13,29,30,31,32 - Hohlraum-Querschnittsfläche des kapillaren2, 10, 11, 12/13, 29, 30, 31, 32 - cavity cross-sectional area of the capillary
Probengefäßessample vessel
3, 4 - Form- und Lagestabilisierender Körper3, 4 - shape and position stabilizing body
5, 18, 27,28 / 42 semipermeable Membran5, 18, 27, 28/42 semipermeable membrane
14 , 15 , 16, 1 7 , 23, 24, 25, 26, 34 - Form- und Lagestabiler Grundkörper14, 15, 16, 17, 23, 24, 25, 26, 34 - shape and position stable body
35 ,36 ,38 Kapillarröhrchen35, 36, 38 capillary tubes
37 - Röhrchenende37 - tube end
39 - Verbindungsröhrchen39 - Connecting tube
40 - Öffnung zur Befüllung bzw. Entnahme40 - Opening for filling or removal
41 - Belüftungsöffnung41 - Ventilation opening
43 - Verbindungssteg43 - Connecting bar
44 - Materiallippe des Grundkörpers44 - Material lip of the main body
45 - Kanal für eine Dialyseaußenflüssigkeit 45 - channel for dialysis fluid

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Aufnahme, Behandlung und Aufbewahrung kleinvolumiger Proben, bestehend aus mindestens einem Probengefäß (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33), welches in Größe und Gestalt als1. Apparatus for receiving, treating and storing small volume samples, consisting of at least one sample vessel (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33), which in size and shape as
Form- und Lagestabile beidseitig offene Kapillare ausgebildet ist, deren Längswandung vollständig oder teilweise aus einer semipermeablen Membran (5, 18, 27, 28, 42) besteht.Formed and Lagestabile capillary open on both sides is formed, whose longitudinal wall completely or partially from a semipermeable membrane (5, 18, 27, 28, 42).
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Längswandung des Probengefäßes (6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) der nicht aus einer semipermeablen Membran gebildet wird, aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Edelstahl, besteht.2. Device according to claim 1, characterized in that the part of the longitudinal wall of the sample vessel (6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) which is not formed from a semipermeable membrane, made of a metallic material, For example, stainless steel.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Längswandung des Probengefäßes (6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33), der nicht aus einer semipermeablen Membran gebildet wird, aus einem nichtmetallischen Werkstoff, beispielsweise Glas, Keramik oder Kunststoff, besteht.3. A device according to claim 1, characterized in that the part of the longitudinal wall of the sample vessel (6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33), which is not formed of a semipermeable membrane, made of a non-metallic material , For example, glass, ceramic or plastic exists.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeable Membran (5, 18, 27, 28, 42) aus einer Dialysemembran, beispielsweise einer sogenannten Regenerierten Zellulose, Zelluloseester oder Polyvinylidendifluorid, aus einer Filtrationsmembran, beispielsweise aus gemischten Zelluloseestern, Polyethersulfonen, aus Fritten, Glasfasern oder Filterpapiern oder aus anderen Membranmaterialien, wie Nitrocellulose, Nylon oder Polytetrafluoroethylen, porösen Polyethylen, Polypropylen bzw. Fluorokarbon bzw. Kompositen daraus, besteht.4. Device according to claim 1, characterized in that the semipermeable membrane (5, 18, 27, 28, 42) consists of a dialysis membrane, for example a so-called regenerated cellulose, cellulose ester or polyvinylidene difluoride, from a filtration membrane, for example from mixed cellulose esters, polyethersulfones, frits, glass fibers or filter papers or other membrane materials such as nitrocellulose, nylon or polytetrafluoroethylene, porous polyethylene, polypropylene or fluorocarbon or composites thereof.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22) als gerade Röhre ausgebildet ist. 5. The device according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22) is formed as a straight tube.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) als ein- oder mehrfach gekrümmte bzw. abgewinkelte Röhre (35, 36, 38) ausgebildet ist.6. The device according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) as a single or multiple curved or angled tube (35, 36 , 38) is formed.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (33) einen im Wesentlichen um 360° gekrümmten Abschnitt (35, 36, 38) aufweist, wobei sich beide Röhrchenenden (37) der Kapillare auf ein und derselben Seite der Vorrichtung befinden.7. The device according to claim 6, characterized in that the capillary of the sample vessel (33) has a substantially 360 ° curved portion (35, 36, 38), wherein both tube ends (37) of the capillary on one and the same side of the Device are located.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Seitenwände der Längswandung die Kapillare des8. The device according to claim 1, characterized in that all the side walls of the longitudinal wall, the capillary of the
Probengefäßes (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) parallel umschließen.Include sample vessel (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) parallel.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längswandung der Kapillare Seitenwände oder Teile davon enthält, die nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.9. The device according to claim 1, characterized in that the longitudinal wall of the capillary contains side walls or parts thereof, which are not aligned parallel to each other.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (1 ) einen runden Querschnitt (2) aufweist.10. The device according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (1) has a round cross-section (2).
1 1. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (6 bis 9, 19 bis 22, 33) einen polygonen Querschnitt (10, 12, 13, 29, 30, 31 , 32) mit zumindest drei Ecken aufweist.1 1. A device according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (6 to 9, 19 to 22, 33) has a polygonal cross section (10, 12, 13, 29, 30, 31, 32) with at least three corners ,
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (7, 19, 20) einen Querschnitt mit einer oder mehreren gekrümmten Linien, beispielsweise zur Ausbildung eines konvex- oder konkavartig gestalteten Querschnitts, aufweist.12. The device according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (7, 19, 20) has a cross section with one or more curved lines, for example, to form a convex or concave-shaped cross-section.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare in einem Verhältnis ihrer Länge zum Innendurchmesser von größer 4, vorzugsweise von größer 10, ausgebildet ist. 13. The device according to claim 1, characterized in that the capillary in a ratio of its length to the inner diameter of greater than 4, preferably greater than 10, is formed.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die größte Ausdehnung des Querschnittes der Kapillaren 5 mm nicht übersteigt.14. The device according to claim 1, characterized in that the maximum extent of the cross section of the capillaries does not exceed 5 mm.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare im Fassungsvermögen für Mikrolitervolumina ausgeführt ist, welches vorzugsweise15. The device according to claim 1, characterized in that the capillary is designed in the capacity for microliter volumes, which is preferably
500 μl nicht übersteigt.Does not exceed 500 μl.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Pluralität der Kapillaren in einem zur Liquidhandlingtechnik für die Mikroplattentechnologie passenden Raster (n x 8 x 12 oder n x 8 oder/und m x 12) angeordnet ist.16. The device according to claim 1, characterized in that a plurality of capillaries in a suitable for liquid handling technology for the microplate technology grid (n x 8 x 12 or n x 8 or / and m x 12) is arranged.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass alle im Raster angeordneten Kapillaren jeweils gleiche Fassungsvermögen aufweisen.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that all arranged in the grid capillaries each have the same capacity.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die im Raster angeordneten Kapillaren unterschiedliche Fassungsvermögen aufweisen.18. The apparatus according to claim 16, characterized in that arranged in the grid capillaries have different capacities.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (6 bis 9, 19 bis 22, 33) in oder an einem oder mehreren Form- und Lagestabilen Grundkörpern (14 bis 17, 23 bis 26, 34) angeordnet ist.19. The device according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (6 to 9, 19 to 22, 33) in or on one or more shape and position stable base bodies (14 to 17, 23 to 26, 34) is arranged ,
20. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 16 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pluralität von 2 bis 1536 Kapillaren als Probengefäße (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) in oder an einem oder mehreren Form- und Lagestabilen Grundkörpern (14 bis 17, 23 bis 26, 34) angeordnet ist.20. Device according to claims 16 and 19, characterized in that a plurality of 2 to 1536 capillaries as sample containers (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) in or on one or more molds - And stable position basic bodies (14 to 17, 23 to 26, 34) is arranged.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (6 bis 9, 19 bis 22, 33) in oder an einem oder mehreren Form- und Lagestabilen Grundkörpern (14 bis 17, 23 bis 26, 34) zumindest im Bereich einer ihrer Stirnflächen fest verankert ist. 21. The device according to claim 19, characterized in that the capillary of the sample vessel (6 to 9, 19 to 22, 33) in or on one or more shape and position stable basic bodies (14 to 17, 23 to 26, 34) at least in Area of one of its faces is firmly anchored.
22. Anordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (1 ) zum Zweck ihrer Form- und Lagestabilisierung mit einem oder mehreren stützenden Körpern (3, 4) formschlüssig in Verbindung steht.22. Arrangement according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (1) for the purpose of their shape and position stabilization with one or more supporting bodies (3, 4) is positively connected.
23. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (6 bis 9) als Vertiefung in einem Form- und Lagestabilen Grundkörper (14 bis 17) ausgebildet ist.23. The device according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (6 to 9) is formed as a recess in a shape and position stable base body (14 to 17).
24. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (19 bis 22) als Durchbruch im Form- und Lagestabilen24. The device according to claim 1, characterized in that the capillary of the sample vessel (19 to 22) as a breakthrough in the shape and position stable
Grundkörper (23 bis 26) ausgebildet ist.Base body (23 to 26) is formed.
25. Vorrichtung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pluralität von 2 bis 1536 Kapillaren als Probengefäße (1 ) zum Zweck ihrer Form- und Lagestabilisierung mit einem oder mehreren stützenden Körpern (3, 4) formschlüssig in Verbindung steht.25. The device according to claim 22, characterized in that a plurality of 2 to 1536 capillaries as sample containers (1) for the purpose of their shape and position stabilization with one or more supporting bodies (3, 4) is positively connected.
26. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundplatte, auf welcher die Kapillaren Form- und Lagestabil angeordnet sind, in bezug auf Form und Größe die äußeren Abmessungen für die Liquidhandlingtechnik von26. The device according to claim 16, characterized in that a base plate on which the capillaries are arranged stable in shape and position, in terms of shape and size, the outer dimensions for the liquid handling technique of
Mikroplatten aufweist.Microplates has.
27. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 20 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass alle im Raster der Liquidhandlingtechnik angeordnete Kapillaren der Probengefäße (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) jeweils in derselben Ebene des oder der Körper (3, 4, 14 bis 17, 23 bis 26, 34) ausgebildet sind.27. The device according to claims 20 or 25, characterized in that arranged in the grid of the liquid handling technique capillaries of the sample vessels (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) respectively in the same plane of or Body (3, 4, 14 to 17, 23 to 26, 34) are formed.
28. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 16, 20 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die im Raster der Liquidhandlingtechnik angeordnete Kapillaren der Probengefäße (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) jeweils gruppenweise im Raster n x 8 x 12, n x δ und m x 12 bzw. n x 8 oder m x 12 in unterschiedlichen Ebenen des oder der Körper (3, 4, 14 bis 17, 23 bis 26, 34) ausgebildet sind. 28. Device according to claims 16, 20 or 25, characterized in that arranged in the grid of the liquid handling technique capillaries of the sample vessels (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) each in groups in the grid nx 8 x 12, nx δ and mx 12 or nx 8 or mx 12 in different planes of the body or bodies (3, 4, 14 to 17, 23 to 26, 34) are formed.
29. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 25 und 27, 28 dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Körper (3, 4, 14 bis 17, 23 bis 26, 34) im Wesentlichen aus Metall, Keramik, Kunststoff oder Glas bestehen.29. Device according to one or more of claims 19 to 25 and 27, 28, characterized in that the body or bodies (3, 4, 14 to 17, 23 to 26, 34) consist essentially of metal, ceramic, plastic or glass ,
30. Vorrichtung gemäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 25 und 27, 28 dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Körper (3, 4, 14 bis 17, 23 bis 26, 34) durch Gießen, Pressen, Verformen oder Zerspanen hergestellt sind.30. Device according to one or more of claims 19 to 25 and 27, 28, characterized in that the body or bodies (3, 4, 14 to 17, 23 to 26, 34) are produced by casting, pressing, deformation or machining ,
31. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längswandung der Kapillare des Probengefäßes (6 bis 9, 19 bis 22, 33) teilweise aus der semipermeablen Membran (18, 27, 28, 42) besteht und dass die semipermeable Membran (18, 27, 28, 42) mit der übrigen Wandung der Kapillare des Probengefäßes (6 bis 9, 19 bis 22, 33) unlösbar verbunden ist.31. The device according to claim 1, characterized in that the longitudinal wall of the capillary of the sample vessel (6 to 9, 19 to 22, 33) partially from the semipermeable membrane (18, 27, 28, 42) and that the semipermeable membrane (18 , 27, 28, 42) with the remaining wall of the capillary of the sample vessel (6 to 9, 19 to 22, 33) is permanently connected.
32. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 11 und 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (6 bis 9) einen polygonen Querschnitt (10 bis 13) aufweist, wobei die semipermeable Membran (18) eine dieser Polygonlinien entsprechenden Fläche der Längswandung der Kapillare des Probengefäßes (6 bis 9) bildet.32. Device according to claims 11 and 31, characterized in that the capillary of the sample vessel (6 to 9) has a polygonal cross section (10 to 13), wherein the semipermeable membrane (18) corresponding to these polygonal surfaces of the longitudinal wall of the capillary of the sample vessel (6 to 9) forms.
33. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 11 und 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare des Probengefäßes (19 bis 22, 33) einen polygonen Querschnitt (29 bis 32) aufweist, wobei die semipermeable Membran (27, 28, 42) zumindest zwei dieser Polygonlinien entsprechenden Flächen der Längswandung der Kapillare des Probengefäßes (19 bis 22, 33) bildet.33. Device according to claims 11 and 31, characterized in that the capillary of the sample vessel (19 to 22, 33) has a polygonal cross section (29 to 32), wherein the semipermeable membrane (27, 28, 42) corresponding to at least two of these polygonal lines Areas of the longitudinal wall of the capillary of the sample vessel (19 to 22, 33) forms.
34. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Probenbehandlung wirksame Teil der Längswandung der Kapillare des Probengefäßes (1 , 6 bis 9, 19 bis 22, 33) durch die semipermeable Membran34. Device according to claims 32 or 33, characterized in that the effective for the sample treatment part of the longitudinal wall of the capillary of the sample vessel (1, 6 to 9, 19 to 22, 33) through the semipermeable membrane
(18, 27, 28, 42) gebildet wird. (18, 27, 28, 42) is formed.
35. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebefolie als lösbarer Verschluss für die jeweils stirnseitigen Öffnungen (40, 41) der Kapillaren des Probengefäßes (33) zur Probenbeschickung, Probenentnahme und Belüftung vorgesehen ist.35. Apparatus according to claim 1, characterized in that an adhesive film is provided as a detachable closure for the respective end openings (40, 41) of the capillaries of the sample vessel (33) for sample loading, sampling and ventilation.
36. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Deckel als lösbare Verschlüsse für die jeweils stimseitigen Öffnungen (40, 41) der Kapillaren des Probengefäßes (33) zur Probenbeschickung, Probenentnahme und Belüftung vorgesehen sind.36. The device according to claim 1, characterized in that lids are provided as releasable closures for the respective end-side openings (40, 41) of the capillaries of the sample vessel (33) for sample loading, sampling and ventilation.
37. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Stopfen als lösbare Verschlüsse für die jeweils stirnseitigen Öffnungen (40, 41) der Kapillaren des Probengefäßes (33) zur Probenbeschickung. Probenentnahme und Belüftung vorgesehen sind.37. Apparatus according to claim 1, characterized in that plug as releasable closures for the respective end openings (40, 41) of the capillaries of the sample vessel (33) for sample loading. Sampling and ventilation are provided.
38. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 als Reaktionsgefäße.38. Use of the device according to claim 1 as reaction vessels.
39. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 als Dialysegefäße.39. Use of the device according to claim 1 as a dialysis vessel.
40. Verwendung der Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 und 39 zum Mediumwechsel und zur Entsalzung.40. Use of the device according to claims 1 and 39 for changing media and desalination.
41. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zur Aufbewahrung von Proben.41. Use of the device according to claim 1 for the storage of samples.
42. Verwendung der Vorrichtung gemäß Ansprüchen 39 und 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Probengefäße (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) zur Dialyse, zum Mediumwechsel und/oder zur Entsalzung mit einer ruhenden oder bewegten Außenflüssigkeit direkten Kontakt haben, deren Flüssigkeitsvolumen mindestens dem 30-fachen des Gesamtvolumens aus allen Probenvolumina der Vorrichtung beträgt.42. Use of the device according to claims 39 and 40, characterized in that the sample vessels (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) for dialysis, for changing media and / or for desalting with a direct or moving outside liquid in direct contact, whose liquid volume is at least 30 times the total volume of all sample volumes of the device.
43. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 als Gefäße zum Aufkonzentrieren. 43. Use of the device according to claim 1 as vessels for concentration.
44. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Probengefäße (1 , 6, I1 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) in ruhender oder bewegter nicht dampfgesättigter Umgebung gelagert werden.44. Use of the device according to claim 43, characterized in that the sample vessels (1, 6, I 1 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) are stored in a stationary or moving non-vapor-saturated environment.
45. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Probengefäße (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) in nicht dampfgesättigter Umgebung mit Unterdruck gelagert werden.45. Use of the device according to claim 43, characterized in that the sample containers (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) are stored in non-vapor saturated environment with negative pressure.
46. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 38 und 41 , dadurch gekennzeichnet, dass die Probengefäße (1 , 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21 , 22, 33) in dampfgesättigter Umgebung gelagert werden. 46. Use of the device according to claim 38 and 41, characterized in that the sample containers (1, 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 22, 33) are stored in a vapor-saturated environment.
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