ГИБРИДИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА

Область техники
Данная полезная модель относится к области гибридизационного анализа, в частности к гибридизационной камере. Предлагаемую камеру можно использовать для работы с биочипами в клинико-диагностических лабораториях, а также в научно-исследовательских институтах.
Уровень техники
Биочипы используют для выявления вирусов и микроорганизмов, гормонов, аллергенов, наркотиков, любых биоактивных веществ в малых концентрациях, в частности, в клинической диагностике, в биологических и медико-биологических исследованиях, в криминалистике и исследованиях в области экологии и биобезопасности. Известно, что биочип представляет собой небольшую подложку, как правило, изготовленную из стекла, пластика или кремния, с иммобилизованными биологическими макромолекулами (ДНК, белки, ферменты), способными избирательно связывать вещества, содержащиеся в анализируемом растворе. Указанные иммобилизованные макромолекулы обычно называют «мишенями», а молекулы, которые находятся в исследуемом растворе и подвергаются анализу, именуют «зондами».
В основу работы биочипа положен метод гибридизационного анализа. Исследуемые с помощью биочипов молекулы помечают различными метками, чаще всего флуоресцентными красителями. После нанесения на биочип указанные флуоресцентно меченые молекулы (т.е. меченые зонды) соединяются со своей «парой» (т.е. мишенью), помещенной в одну из нескольких тысяч ячеек на подложке биочипа: нити ДНК соединяются со своей комплементарной парой, антиген со своим антителом, субстрат со своим ферментом и т.д. Далее биочип промывают для удаления лишних не связавшихся ни с чем биологических молекул и высушивают.Результаты гибридизации регистрируют посредством флуоресцентного сканера для биочипов и анализируют с помощью соответствующего программного обеспечения.
Для выполнения гибридизационного анализа биочип и анализируемый раствор помещают в камеру, которая, соответственно, носит название гибридизационной камеры.
Большинство известных гибридизационных камер имеют ряд недостатков, к которым относятся значительное количество составных элементов, сложность в использовании, дороговизна и значительный расход реактивов.
Разработка гибридизационной камеры с минимальным количеством компонентов, не требующей большого расхода реактивов и отличающейся простотой в использовании и низкими расходами при производстве, по-прежнему остается актуальной задачей.
Из патента US 6159727 известен набор для проведения гибридизационного анализа (показан на фиг.1А и 1Б). Известный набор отличается небольшим количеством компонентов и обеспечивает очень малый объем гибридизации, что особенно важно при работе с малыми объемами проб.
Указанный набор состоит из трех компонентов, в частности гибридизационной камеры 10, удерживающего элемента 20 и крышки (не показана). Гибридизационная камера 10, изображенная на фиг.1А, имеет открытый конец 15 и закрытый конец 16 и образует основную полость. С внешней стороны открытого конца 15 камеры предусмотрена резьба 17, предназначенная для навинчивания крышки. Удерживающий элемент 20 показан на фиг.1Б. С той стороны, которая не видна на фиг.1Б, удерживающий элемент 20 имеет плоскую прямоугольную поверхность, на которой расположен биочип. Удерживающий элемент 20 устанавливают в основную полость камеры 10 через открытый конец 15. Благодаря тому, что толщина удерживающего элемента 20 меньше толщины камеры 10 между биочипом и внутренней поверхностью одной из стенок камеры 10 формируется полость для гибридизации, причем объем полости для гибридизации значительно меньше объема основной полости. Как видно на фиг.1Б, в удерживающем элементе 20 предусмотрена канавка 21, через которую в полость для гибридизации поступает гибридизационный раствор. При этом объем, необходимый для проведения гибридизации, составляет от 0,5 до 2 мл.
Несмотря на то, что указанное известное техническое решение, принятое за ближайший аналог заявленной полезной модели, состоит всего из трех компонентов и позволяет уменьшить расход реактивов, оно все же обладает недостатками, обусловленными его конструктивными особенностями. В частности:
- для выполнения гибридизационного анализа недостаточно наличия только камеры. Как следует из приведенного выше описания, для проведения анализа обязательным является использование еще как минимум удерживающего элемента. В результате, перед выполнением гибридизационного анализа необходимо должным образом собрать все входящие в состав набора компоненты, что приводит к увеличению времени проведения анализа и делает известный набор неудобным в использовании;
- для вставки удерживающего элемента в камеру и, соответственно, его извлечения требуется приложить значительное усилие, что может привести к повреждению камеры и биочипа;
- относительно высокая стоимость, что является существенным недостатком данного набора для российского потребителя. В частности, в США стоимость данного изделия составляет 20 долларов.
Принимая во внимание указанные выше недостатки известного технического решения, заявитель формулирует задачу данной полезной модели как создание гибридизационной камеры, дешевой и простой в изготовлении, а также удобной в использовании. Дополнительной задачей полезной модели является создание гибридизационной камеры, которая позволит облегчить установку биочипа и, тем самым, упростит выполнение гибридизационного анализа. Кроме того, задача настоящей полезной модели заключается в том, чтобы разработать гибридизационную камеру, обеспечивающую качественное хранение биочипа и предотвращающую повреждение биочипа при его обработке и транспортировке.
Раскрытие полезной модели
Поставленная задача решена путем создания гибридизационной камеры, содержащей торцевую стенку и ступенчатую периферическую стенку, причем указанные стенки ограничивают собой полость для биочипа и по меньшей мере одну полость для гибридизационного раствора, сообщающуюся с указанной полостью для биочипа, причем форма периферической стенки обеспечивает возможность фиксации биочипа в полости для биочипа за счет геометрического замыкания.
Предлагаемая камера изготовлена из пластмассы, предпочтительно из поливинилхлорида или любой пластмассы, термостойкость которой превышает 70°С.
Предлагаемая камера предпочтительно изготовлена из двух элементов, спаянных друг с другом с задней и боковых сторон, причем один из элементов является плоским и образует основание полости для биочипа, а второй элемент имеет ступенчатую форму для формирования полостей камеры, при этом указанная торцевая стенка образована участком спайки задних сторон указанных двух элементов.
Предлагаемая камера предпочтительно имеет одну полость для гибридизационного раствора, которая расположена в центральной части камеры по всей ее длине.
Краткое описание чертежей
Далее полезная модель описана на примере предпочтительного варианта ее осуществления, раскрытого со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.
На фиг.1А и 1Б показан известный из уровня техники набор для гибридизации.
На фиг.2 в аксонометрии показана предлагаемая камера, соответствующая предпочтительному варианту полезной модели.
На фиг.3 показана предлагаемая камера с вставленным в нее биочипом.
Осуществление полезной модели
На фиг.2 показан предпочтительный вариант выполнения заявленной камеры 10. Камера 10 имеет торцевую стенку 11 и замкнутую ступенчатую периферическую стенку 12. Торцевая стенка 11 и ступенчатая периферическая стенка 12 ограничивают собой полость 13, в которую вставляется биочип, а также по меньшей мере одну полость 14, предназначенную для вмещения гибридизационного раствора и сообщающуюся с указанной полостью 13 для биочипа. При этом форма периферической стенки 12 обеспечивает возможность фиксации биочипа в полости 13 за счет геометрического замыкания, то есть при установке в гибридизационную камеру биочип оказывается зафиксированным внутри полости 13 за счет того, что периферическая стенка 12 охватывает и удерживает биочип по краям. Таким образом, для проведения гибридизационного анализа достаточно наличия только камеры, которая за счет своей формы обеспечивает фиксацию биочипа.
Размеры полости 13 предлагаемой гибридизационной камеры по существу соответствуют размерам биочипа.
Согласно предпочтительному варианту полезной модели, проиллюстрированному на фиг.2, предлагаемая камера имеет одну полость для гибридизационного раствора. При этом, как видно на чертеже, указанная полость 14 для гибридизационного раствора расположена в центральной части камеры по всей ее длине. Таким образом, предлагаемая камера имеет очень простую конструкцию. При необходимости предлагаемая камера может содержать более одной полости для гибридизационного раствора, имея, например, не Т-образную, а П-образную форму.
Следует отметить, что форма и размеры камеры выбраны таким образом, чтобы исключить вероятность загрязнения биочипа и его повреждение.
Предлагаемая камера изготовлена из пластмассы, предпочтительно из поливинилхлорида. Как известно, поливинилхлорид является химически инертным веществом, весьма долговечен и отличается низкой стоимостью. Предлагаемая камера также может быть выполнена из любой пластмассы, термостойкость которой превышает 70°С.
Предлагаемая камера 10 может быть изготовлена, например, из двух элементов, спаянных друг с другом с задней и боковых сторон. При этом один из элементов является плоским и образует основание полости 13 для биочипа, а второй элемент имеет ступенчатую форму для формирования полостей 13 и 14, причем торцевая стенка 11 образована участком спайки задних сторон указанных двух элементов. Толщина указанных элементов предпочтительно составляет 0,5 мм. Таким образом, камеру удается получить простым способом, не требующим высоких трудовых и материальных затрат. Кроме того, предлагаемая гибридизационная камера может быть выполнена литьем под давлением, экструзией или другим подходящим способом, известным специалисту в данной области техники.
На фиг.3 предлагаемая камера 10 показана с вставленным в нее биочипом 5.
Биочип 5 вставляют в гибридизационную камеру 10, после чего камеру с биочипом устанавливают в химический стакан. Химический стакан представляет собой тонкостенную цилиндрическую емкость с круглым плоским дном и носиком для удобного сливания жидкости. Стакан может быть пластиковым, металлическим или может быть изготовлен из термостойкого стекла. Камеру помещают в стакан так, что она занимает вертикальное положение, а ее открытый конец направлен вверх. При этом пузырьки, образовавшиеся во время добавления в камеру гибридизационного раствора, выходят на поверхность, так что биочип оказывается равномерно покрытым гибридизационным раствором.
Как следует из приведенного выше описания, предлагаемая камера имеет очень простую конструкцию. В отличие от известного технического решения, показанного на фиг.1А и 1Б, в предлагаемой полезной модели для проведения гибридизационного анализа достаточно наличия только камеры, т.е. вместо трех используется только один конструктивный элемент, при этом фиксация биочипа обеспечивается самой камерой без помощи дополнительных средств. Кроме того, для помещения биочипа в камеру не требуется производить никакие дополнительные манипуляции, такие как притирка активной поверхности биочипа к поверхности камеры, закручивание или герметизация камеры. Таким образом, благодаря отсутствию необходимости в сборке нескольких составных компонентов и за счет облегчения установки биочипа в предлагаемую камеру выполнение гибридизационного анализа значительно упрощается.
При этом процесс изготовления предлагаемой камеры не требует больших трудозатрат и материальных средств, что снижает себестоимость проведения гибридизационного анализа.
Также следует отметить, что предлагаемая гибридизационная камера может одновременно являться индивидуальной упаковкой для биочипа, что позволяет улучшить качество хранения биочипов и предотвратить риск их повреждений при обработке и транспортировке.
Пример использования полезной модели
Гибридизационный анализ проводят с использованием биочипа с подложкой в виде предметного стекла стандартных размеров 25 мм×75 мм×1 мм, на которое иммобилизованы мишени.
Пробы для гибридизации (меченые зонды) нарабатывают в процессе полимеразной цепной реакции с использованием меченых флуоресцентным красителем праймеров.
Меченые зонды после полимеразной цепной реакции смешивают с 1 мл гибридизационного раствора. Гибридизационный раствор с зондами переносят в гибридизационную камеру.
Биочип вставляют в гибридизационную камеру так, чтобы маркировка биочипа находилась наверху, лицевой стороной к полости для гибридизационного раствора. Биочип должен быть покрыт гибридизационным раствором не менее чем на 4 см.
Камеру с биочипом помещают в водяную баню (термостат) и инкубируют при установленной температуре в течение заданного времени. Камеру с биочипом располагают вертикально так, чтобы она на 2/3 находились в воде. В качестве держателя может быть использован химический стакан объемом 50 мл с 40 мл воды. Во время гибридизационного анализа поливинилхлорид равномерно прогревается в течение 15 секунд, в результате чего очень быстро достигается требуемая температура, отклонения от которой не должны превышать 0,5°С.
После окончания гибридизации биочип извлекают из камеры и промывают его в емкости с дистиллированной водой в течение 1 мин при комнатной температуре, затем высушивают центрифугированием. Далее биочип вставляют в сканер для регистрации результатов гибридизации.
Выше описан предпочтительный вариант осуществление полезной модели, который не следует рассматривать как ограничение патентных притязаний полезной модели.
Специалистам данной области техники понятно, что в описанный вариант выполнения могут быть внесены различные изменения и дополнения, не выходящие за пределы правовой охраны настоящей полезной модели, установленной приложенной формулой.
НОМЕРА ПОЗИЦИЙ
5 - биочип
10 - предлагаемая гибридизационная камера
11 - торцевая стенка
12 - периферическая стенка
13 - полость для биочипа
14 - полость для гибридизационного раствора
15 - открытый конец камеры, известной из уровня техники
16 - закрытый конец камеры, известной из уровня техники
17 - резьба камеры, известной из уровня техники
20 - удерживающий элемент для камеры, известной из уровня техники
21 - канавка в удерживающем элементе для камеры, известной из уровня техники