TEST TUBE FOR IMMUNOLOGICAL ANALYSES

Abstract: 1. A tubular-shaped reaction container for immunological analyses, which possesses an inner wall at least at and near to its closed end, to which an antibody is fixed, to which antibody the constituent to be analysed and a marked constituent of a solution in the reaction container bind themselves, in which the surface of the inner wall of the reaction container at and near to its closed end is enlarged by the construction in the inner wall of inwardly-directed formations uniformly distributed around the circumference, characterized in that the formations consist of a maximum of eight round-flanked ribs (S) that over a length of from 1/4 to 1/2 the length of the container extend radially inwards in the container by 1/8 to somewhat less than 1/2 of the internal diameter of the container.

Description: Reaktionsbehälter für immunologische Analysen Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Reaktionsbehälter für immunologische Analysen, welcher zumindest an seinem geschlossenen oder unteren Ende eine Innenwandung aufweist, an welcher ein Antikörper fixiert ist, welcher den zu analysierenden Bestandteil (Antigen) und den markierten Bestandteil (markiertes Antigen) an sich bindet. Man kennt bereits Reaktionsbehälter, welche aus einem Reagenzglas oder Teströhrchen bestehen und deren innere Wandung mit einem Antikörper überzogen ist. Man kennt auch Systeme, bei denen man in ein herkömmliches unbehandeltes Reagenzglas eine Kugel oder einen anders geformten Einsatz hineinfallen lässt, web cher mit einem Antikörper beschichtet ist, welcher den zu analysierenden Bestandteil und den markierten Bestandteil an sich bindet (US-Patentschriften 4 320 087 und 4 225 575). Ein Nachteil der vorgenannten Reaktionsbehälter besteht darin, dass eine Bindung des zu analysierenden Antigens und des markierten Bestandteils an den Antikörper oder an die mit dem Antikörper beschichtete Kugel oder den ähnlichen Einsatz im Reagenzglas langsam vor sich geht. Der Grund dafür ist darin zu sehen, dass die Bindungsreaktionsgeschwindigkeit durch die Diffusion des zu analysierenden Bestandteils (Antigen) und des markierten Bestandteils (markiertes Antigen) innerhalb der Lösung im Rohr an die Wandungen des Rohres bestimmt wird. Bei einem herkömmlichen Reagenzglas sind die Diffusionsentfernungen gross und geht die Bindung langsam vor sich. Wenn die Abmes sung des Moleküls zunimmt, nimmt seine Diffusionsgeschwindigkeit ab, wodurch die Analyse von beispielsweise makromolekula- ren Proteinhormonen langsam vor sich geht. Die Verwendung einer mit einem Antikörper beschichteten Kugel erhöht die Bindungsgeschwindigkeit im Vergleich zur Verwendung eines beschichteten Reagenzglases nicht wesentlich. Auch bringt das Einsetzen einer Kugel oder eines ähnlichen Objektes in das Reagenzglas einen weiteren Arbeitsschritt mit sich. Ausserdem ist die Handhabung und Lagerung getrennter Elemente für ein Reaktionsbehältersystem unbequem und die mit Antikörper beschichtete Oberfläche des einzusetzenden Elementes kann leicht beschädigt werden, was zu ungenauen Analyseresultaten führt. Die als Reaktionsbehälter verwendeten Reagenzgläser oder die Kugeln und ähnliche Gegenstände sind im allgemeinen aus Polystyrol oder Polypropylen hergestellt. Der Antikörper wird an ihrer Oberfläche durch Adsorption oder in mehreren Stufen chemisch fixiert. Eine derartige Fixierung ist umständlich und die gleichmässige Beschichtung von Hunderten oder Tausenden von Reagenzgläsern in einer oder mehreren Partien ist äusserst schwie rig. Der erfindungsgemässe Reaktionsbehälter überwindet die vorgenannten Nachteile und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Innenwandung des Reaktionsbehälters an und neben seinem geschlossenen Ende dadurch vergrössert ist, dass in ihr eine oder mehrere parallel zur Längsachse des Behälters verlaufende, in den Behälter hineinragende und in die Behälterwandung integrierte Flächen vorgesehen sind. Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der Behälter mit Sicken oder Windungen versehen. Alternativ ist der Reaktionsbehälter durch Trennwände in mehrere Abteile derart unterteilt, dass die Flüssigkeit ungehindert vom einen Abteil zu einem anderen fliessen kann. Der erfindungsgemässe Reaktionsbehälter kann auch aus einem Rohr bestehen, welches ein zweites koaxiales Rohr mit kleinerem Durchmesser umschliesst, wobei letzteres vom Boden aus nach oben ragt. Erfindungsgemäss ist der untere oder geschlossene Teil des Reaktionsbehälters mit wenigstens einem und zweckmässigerweise mit nicht mehr als acht Sicken, vorzugsweise in symmetrischer Anordnung über den Umfang verteilt, versehen. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist der Behälter mit vier bis sechs symmetrisch angeordneten Sicken versehen. Jede Sicke kann von der Wandung in den Reaktionsbehälter um ein Stück hineinragen, welches etwa 1/8 bis etwas weniger als 1/2, wie beispielsweise 1/8 bis etwa 5/12, vorzugsweise 1/5 bis 1/3 des Innendurchmessers des Behälterquerschnittes entspricht, um einerseits die Diffusionsabstände ausreichend zu verkürzen und andererseits dennoch eine ungehinderte Strömung der Flüssigkeit im Behälter zu ermöglichen. Die Längsausdehnung der Sicken erlaubt ein schnelles und sauberes Entleeren des Behälters. Die Sicken erstrecken sich in Längsrichtung des Reaktionsbehälters über eine Länge, welche ausreicht, um über den Spiegel der Probe im Rohr hinauszureichen. Diese Länge beträgt beispielsweise im allgemeinen etwa 1/4 bis 1/2, insbesondere etwa 1/3 der Länge des Behälters, wenn der Behälter die Form eines Mikroreagenzrohres besitzt. Nach einem zweiten Vorschlag der Erfindung kann der Reaktionsbehälter mit Trennwänden versehen sein, welche in den Behälter hineinragen und derart ausgebildet sind, dass die Flüssigkeit zwischen den verschiedenen Teilen des Behälters ungehindert fliessen kann. Die Trennwände können beispielsweise Flansche sein und im allgemeinen rechtwinklig zur Wandung des Behälters verlaufen oder sie können die Form von Rippen haben. Die vorgenannten Forderungen in Verbindung mit der Ausführung der Sicken gilt auch in diesem Fall in Bezug auf die Anzahl der Wandungen oder Rippen, ihre Länge und ihre Ausdehnung in den Behälter hinein. Ein besonders vorteilhafter Reaktionsbehälter ist ein Testrohr, dessen unteres oder geschlossenes Ende mit fünf symmetrisch angeordneten Rippen in der Rohrwandung versehen ist, welche sich von der Wandung aus in das Rohr um ein etwa einem 1/3 des Innendurchmessers des Rohrquerschnittes entsprechendes Stück erstrecken. Gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel besteht der Reaktionsbehälter aus zwei koaxialen Rohren unterschiedlichen Durchmessers, wobei das Innenrohr sich vom Boden des Aussenrohres nach oben erstreckt und dadurch zwischen beiden ein kreisringförmiger Reaktionsraum begrenzt wird. Das Innenrohr kann dadurch ausgebildet werden, dass der Boden des Aussenrohres in das Rohr zu dessen Mündung hin eingedrückt wird. Alternativ kann das Innenrohr auch an der Bodeninnenfläche des Aussenrohres auf irgendwie geeignete Weise befestigt werden. Die Weite des Ringrau mes kann schwanken, beträgt jedoch zweckmässigerweise etwa 1/5 bis 1/3 des Innendurchmessers des Aussenrohres. Eines oder beide der koaxialen Rohre können auch mit Sicken oder Rippen oder Flanschen versehen werden, wie dies im Zusammenhang mit der Ausführung aus einem einzigen Rohr beschrieben wurde. Dabei sind das Innen- und das Aussenrohr vorzugsweise mit der gleichen Anzahl von beispielsweise Sicken versehen, welche ineinandergreifen (Fig. 4). Der erfindungsgemässe Reaktionsbehälter ist vorzugsweise aus einem Kunststoff oder einem anderen, hydrophile funktionelle Gruppen enthaltenden Material hergestellt, wie beispielsweise -COOH, -OH, -CHO, -NH2 usw.. Geeignete Kunststoffe für den Reaktionsbekälter sind beispielsweise Polyakrylat-Äthylen-Copolymere; Polystyrolderivate, wie beispielsweise Polyaminostyrol, Polystyrolakrylnitril oder Polyvinylbenzylchlorid; Polyhydroxyäthylmetakrylat, Tris-akryl-NH2. Versuche haben gezeigt, dass in dem erfindungsgemässen Reakti- onsbehälter der an der Wandung des Behälters fixierte Antikörper sehr schnell den zu analysierenden Bestandteil (Antigen) und den markierten Bestandteil (markiertes Antigen) aus der Lösung an sich bindet (Fig. 5). Mit dem erfindungsgemässen Reaktionsbehälter können die immunologischen Analysen schnell durchgeführt werden und die Möglichkeit von Fehlern nimmt ab, da die Bindungsreaktion fast bis zum Ende vor sich gehen kann, bevor die Lösung aus dem Behälter entfernt wird und die Menge des an der Wandung gebundenen markierten Bestandteils gemes sen wird. Dies bedeutet einen eindeutigen Vorteil für den Benutzer, wenn im allgemeinen täglich Hunderte von Analysen durchgeführt werden müssen. Der Antikörper wird erfindungsgemäss am Reaktionsbehälter auf einfache und zuverlässige Weise fixiert, da das Material des Reaktionsbehälters funktionelle Gruppen enthält. Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung im einzelnen erläutert; es zeigt Fig. 1 einen Reaktionsbehälter, dessen unteres Teil gewunden ist oder mit Sicken versehen ist, und zwar im Längs schnitt und im Querschnitt; Fig. 2 einen Längs- und einen Querschnitt eines Reaktionsbe hälters, welcher durch Trennwände in einzelne Abteile unterteilt ist; Fig. 3 einen Längs- und einen Querschnitt eines Reaktionsbe hälters, der aus zwei koaxialen Rohren mit unter schiedlichen Durchmessern gebildet ist; Fig. 4 einen Querschnitt eines Reaktionsbehälters gemäss Fig. 3, bei welchem das Innen- und das Aussenrohr mit Win dungen oder Sicken versehen ist und Fig. 5 das Bindevermögen des zu analysierenden Bestandteils (Antigen) und des markierten Bestandteils (markiertes Antigen) als eine Funktion der Zeit bei einer Messung mit einem erfindungsgemässen Reaktionsbehälter (Kurve A) bzw. mit einem herkömmlichen Testrohr (Kurve B). Bei der Ausführung gemäss Fig. 1 ist die Oberfläche der Wandung des Reaktionsbehälters oder Rohres dadurch vergrössert, dass in der Wandung vier Windungen oder Sicken P vorgesehen sind, welche sich über einen Teil der Rohrlänge erstrecken. Auf diese Weise wird auch der flüssigkeitsgefüllte Raum V im Rohr etwas enger. Bei dieser Ausführung beträgt der Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Sicken etwa die Hälfte des Rohrdurchmessers. Gleiche Eigenschaften ergeben sich bei dem Reaktionsbehälter gemäss Fig. 2, bei welchem der Flüssigkeitsraum V durch Trennwände oder Rippen S in vier Abteile unterteilt ist, welche in den Behälter um ein etwa 1/3 des Durchmessers entsprechendes Stück hineinragen. In Fig. 3 ist der Flüssigkeitsraum V durch zwei koaxiale Rohre T1 und T2 unterschiedlichen Durchmessers definiert. In Fig. 4 wird der Flüssig- keitsraum zwischen zwei koaxialen Rohren wie in Fig. 3 ausgebildet, doch sind das Aussenrohr X und das Innenrohr Y mit Windungen oder Sicken P entsprechend denen der Fig. 1 verstehen. Der erfindungsgemässe Reaktionsbehälter wird wie folgt verwendet: Die Testprobe und der markierte Bestandteil werden in den Reaktionsbehälter eingebracht. Daraufhin bindet sich das Antigen in der Probe und das markierte Antigen, welches als der mar kierte Bestandteil fungiert, an den Antikörper an der Wandung des Reaktionsbehälters. Wenn die Bindungsreaktion weit genug fortgeschritten ist, wird die Lösung aus dem Reaktionsbehälter abgegossen und die Menge des an der Wandung des Reaktionsbehälters anhaftenden markierten Bestandteils gemessen. Die Menge an markiertem Bestandteil kann auch aus der aus dem Reaktionsbehälter ausgegossenen Lösung gemessen werden. Das Analyseverfahren hängt von dem verwendeten markierten Bestandteil ab. Die Fixierung des Antikörpers an der Wandung des Reaktionsbehälters erfolgt durch chemische Bindung des Antikörpers an die funktionellen Gruppen des Materials, aus welchem der Reaktionsbehälter besteht. Auf diese Weise erhält man gleichmässige Reaktionsbehälter, und zwar selbst bei Herstellung in grossen Serien, während ausserdem eine einwandfreie Lagerung ermöglicht wird. Aufgrund der Form des erfindungsgemässen Reaktionsbehälters geht die Bindung des Antigen und des markierten Bestandteils an dem an der Wandung des Reaktionsbehälters fixierten Antikörpers sehr schnell vor sich. Mit dem erfindungsgemässen Reaktionsbehälter lassen sich alle derartigen Substanzen und Substanzkombinationen analysieren, welche eine immunologische Analyse erlauben. Bei dem an der Wandung des Reaktionsbehälters fixierten "Antikörper" kann es sich auch um ein Antigen handeln.

Claims: Patentansprüche: 1. Rohrförmiger Reaktionsbehälter für immunologische Analysen, welcher zumindest an und neben seinem geschlossenen Ende eine Innenwandung aufweist, an welcher ein Antikörper fixiert ist, an welchen sich der zu analysierende Bestandteil und ein markierter Bestandteil einer Lösung im Reaktionsbehälter binden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die über fläche der Innenwandung des Reaktionsbehälters am und nahe seinem geschlossenen Ende dadurch vergrössert ist, dass in der Innenwandung eine oder mehrere parallel zur Längsachse des Behälters verlaufende, in den Behälter hineinragende und in die Behälterwandung integrierte Flächen ausgebildet sind. 2. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen durch radial nach innen weisende Sicken (P) oder Windungen in der Behälterwandung gebildet sind. 3. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen aus in der Innenwandung des Behälters ausgebildeten, radial nach innen weisenden Rippen (S) oder Flanschen bestehen. 4. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche dadurch gebildet ist, dass das Bodenteil des Behälters in den Behälter in Richtung auf dessen Öffnung über einen im wesentlichen der Reaktionsfläche entsprechenden Teil eingepresst ist. 5. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche dadurch gebildet ist, dass auf der inneren Bodenwandung des Behälters ein koaxiales Rohr (T2 ) kleineren Durchmessers befestigt ist. 6. Reaktionsbehälter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Rohre mit radial verlaufenden Sicken oder Rippen oder Flanschen versehen ist. 7. Reaktionsbehälter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rohre (X, Y) mit Sicken (P) oder Rippen oder Flanschen versehen sind. 8. Reaktionsbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken oder Rippen oder Flansche in dem einen Rohr und die im zweiten Rohr ineinandergreifen. 9. Reaktionsbehälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit höchstens acht, vorzugsweise vier bis sechs Sicken oder Rippen oder Flanschen versehen ist. 10. Reaktionsbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken oder Rippen oder Flansche in den Reaktionsbehälter um 1/8 bis etwas weniger als 1/2, beispielsweise um 1/8 bis 5/12, vorzugsweise um 1/5 bis 1/3, des Innendurchmesser des Behälters hineinragen. 11. Reaktionsbehälter nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem hydrophile funktionelle Gruppen enthaltenden Material besteht. 12. Reaktionsbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus der Gruppe der Polyakrylat-Äthylen-Copolymere; Polystyrolderivate, wie beispielsweise Polyaminostyrol, Polystyrolakrylonitril oder Polyvinylbenzylchlorid; Polyhydroxy äthylmetakrylat; Tris-akryl-NH2 ausgewählt ist.

Inventors: HAUTONIEMI, LASSE MARTTI, JUHALA, PENTTI JUHANI, PELTONEN, PEKKA SAKARI
Applicants: FARMOS-YHTYMA OY
Application year: 1984
Main classification: B01L3
IPC codes: G01N33, B01L3