УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
TRAP FOR BIOLOGICAL PARTICLES AND ITS APPLICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области анализа клеточных препаратов для нужд медицинской диагностики.
Уровень техники
В области медицинской диагностики и, более конкретно, в диагностике рака существует множество методик и устройств для приготовления биологических образцов, предназначенных для последующего проведения цитологического анализа.
Число процедур в медицинской диагностике методами цитологического анализа значительно увеличилось по мере возрастания интереса к периодической превентивной или ранней цитологической диагностике, важность которой была наглядно продемонстрирована при организации лечения пациентов на ранних этапах с целью очень значительного повышения вероятности выживания или выздоровления в отдаленной перспективе.
Регулярное проведение цитологической диагностики тем более важно, что эти методики позволяют выявлять болезни, связанные с жизненно важным прогнозом, чаще всего выявлять рак, включая рак молочной железы, опухоли мочевыделительной системы и рак матки.
Для быстрого получения результатов гистологических или цитологических тестов, которые должны выполняться на многочисленных биологических образцах, ежедневно получаемых патологоанатомами, были разработаны различные комплексные системы, позволяющие автоматически обрабатывать биологические образцы.
В частности, известны автоматические системы анализа изображений, помогающие лаборанту обнаружить на цитологическом препарате, фиксированном и окрашенном на предметном стекле, наиболее характерные клетки или группы клеток для установления медицинского диагноза.
Кроме того, для периода, предшествующего этапу считывания цитологических препаратов, были также разработаны различные автоматизированные системы обработки биологических образцов, позволяющие получать из исходного биологического образца готовый для анализа цитологический препарат. Более конкретно, системы этого типа выпускаются компанией Cytyc (Мальборо, штат Массачусетс, США).
Такие автоматизированные системы, адаптированные для обработки подлежащих анализу образцов клеток, взвешенных в жидкой среде, описаны, например, в заявке WO 2008/076623 или в заявке WO 03/091704. Эти системы включают фильтр, через который пропускают с отсасыванием жидкую среду или ее часть, увлекающую за собой клетки, которые затем задерживаются фильтром. Клетки, задержанные фильтром, собирают и используют для цитологических тестов в соответствии с подходящими методиками.
В системе, описанной в заявке WO 2008/076623, отсасывание жидкой среды, которая содержит подлежащие анализу клетки, выполняется созданием разрежения в отделении за фильтром с помощью вакуумной камеры. При этом для проведения в последующем надежного цитологического анализа на фильтре должно остаться количество клеток, достаточное для получения образца клеток, который будет статистически репрезентативным применительно к ранее отобранной популяции клеток. Более того, важно не допустить того, чтобы фильтр удерживал избыточное количество клеток, что может привести к получению образца клеток, в котором клетки образуют скопления и/или наслоения, то есть образца, на базе которого практически невозможно провести последующий цитологический анализ. В частности, если фильтром удерживаются скопления или наслоения клеток, велик риск того, что представляющие интерес клетки окажутся скрытыми в слое клеток, недоступном для цитологического анализа.
Для устранения описанных выше недостатков в устройстве, описанном в заявке WO 2008/076623, имеется система регулировки степени создаваемого разрежения для отсасывания соответствующего количества клеток, оседающих на фильтре. В этой системе регулирования количество клеток, удерживаемых фильтром, косвенно оценивают в реальном времени измерением скорости потока воздуха между фильтром и источником разрежения.
На практике автоматизированные системы приготовления клеточных препаратов для цитологического анализа работают удовлетворительно. При этом различные электронные регулирующие устройства, включенные в эти системы, очень сложны, что значительно увеличивает риск сбоя или даже полной остановки вышедшей из строя системы. Более того, эти очень сложные автоматизированные системы очень дороги, как при покупке, так и в связи с необходимостью проведения регулировки и периодического технического обслуживания силами специалистов-техников.
Таким образом, существует необходимость в системах, альтернативных существующим системам цитологического анализа, которые позволят получать цитологические препараты, качество которых будет, по меньшей мере, равноценным качеству в известных системах, и которые будут иметь более простую конструкцию.
Раскрытие изобретения
Объектом изобретения является устройство для улавливания биологических частиц, взвешенных в жидкой среде/содержащее трубку, имеющую первый и второй концы, причем первый конец этой трубки закрыт поверхностью фильтрующей мембраны, зафиксированной клеем на поперечном сечении стенок упомянутой трубки; поршень со штоком, соединенный с опорным элементом и имеющим возможность скольжения вдоль оси трубки; и установленный внутри трубки блок гидрофильного абсорбирующего материала, расположенный между внутренней поверхностью фильтрующей мембраны и опорным элементом поршня.
Изобретение также относится к способу улавливания биологических частиц, взвешенных в жидкой среде, в котором задействовано описанное выше устройство.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления цитологического препарата на базе жидкой среды, содержащей взвешенные биологические частицы, в котором задействовано описанное выше устройство.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показан вариант выполнения устройства для улавливания биологических частиц, до его применения, вид в поперечном разрезе по оси симметрии в вертикальной плоскости;
на фиг.2 - то же, но устройство опущено без полного погружения в сосуд, содержащий суспензию подлежащих обработке биологических частиц, на период времени, достаточный для удерживания биологических частиц на поверхности фильтрующей мембраны;
на фиг.3 - то же, но после удерживания биологических частиц на фильтрующей мембране, когда задействован шток поршня для создания давления на блок абсорбирующего материала, чтобы сформировать поток жидкости по направлению к внешней стороне устройства с целью отделения биологических частиц от фильтрующей мембраны, при этом 3 стрелками показано направление действия поршня;

на фиг.4 показаны полученные с помощью фотонного микроскопа изображения перенесенного на предметное стекло цитологического препарата, полученного из биологического образца, отобранного из шейки матки. Цитологический препарат фиксировали в жидкой среде типа PRESERVCYT и затем окрашивали по методике Папаниколау (PAPANICOLAOU);
на фиг.4A показан цитологический препарат, приготовленный с помощью устройства согласно изобретению;
на фиг.4B показан цитологический препарат, полученный с помощью автоматизированной системы, оснащенной отсасывающей камерой за счет создания разрежения. Образцы, представленные на фигурах 4A и 4B, происходят из одного и того же мазка;
на фиг.5 схематично показан один из вариантов выполнения устройства для улавливания биологических частиц непосредственно после погружения этого устройства в сосуд, содержащий биологическую жидкость для анализа, вид в поперечном разрезе по оси симметрии в вертикальной плоскости;
на фиг.6 схематично показан один из вариантов выполнения устройства для улавливания биологических частиц, при этом устройство было опущено без полного погружения в сосуд, содержащий суспензию биологических частиц, подлежащих обработке, на период времени, достаточный для удерживания биологических частиц на поверхности фильтрующей мембраны, вид в поперечном разрезе по оси симметрии в вертикальной плоскости;
на фиг.7 - то же, но после удерживания биологических частиц на фильтрующей мембране, когда задействован шток поршня для создания давления на блок абсорбирующего материала, чтобы сформировать поток жидкости по направлению к внешней стороне устройства с целью отделения биологических частиц от фильтрующей мембраны. В этом варианте выполнения биологические частицы, ранее адсорбированные на поверхности фильтрующей мембраны, переносят с фильтрующей мембраны на поверхность подложки для цитологического анализа, например, на поверхность предметного стекла. Стрелками показано направление действия поршня;
на фиг.8 схематично показан шток 107;
на фиг.9 схематично показана верхняя часть трубки 101 в одном из вариантов ее выполнения, причем конфигурация трубки приспособлена для приема штока 107, показанного на фигуре 8;
на фиг.10 схематично и частично показана платформа для мультианализа сразу после погружения устройств, включенных в упомянутую платформу, во множество сосудов, содержащих биологическую жидкость для анализа, вид в поперечном разрезе по оси симметрии в вертикальной плоскости.
Осуществление изобретения
Изобретение направлено на разработку нового устройства для улавливания биологических частиц, взвешенных в жидкой среде, в основном для нужд приготовления биологических образцов для цитологического анализа.
Более конкретно - на разработку нового устройства описанного выше типа, которое было бы дешевле известных устройств и одновременно позволяло бы получать биологические образцы, качество которых было бы по меньшей мере равноценным качеству биологических образцов, приготовленных с помощью известных устройств.
В ходе исследований установлена возможность получения биологических образцов очень высокого качества, в частности, для последующего цитологического анализа с помощью устройства с фильтрующей мембраной, в котором поток жидкости, проходящий через фильтр, создается абсорбцией упомянутой жидкости гидрофильным абсорбирующим материалом, расположенным сразу за фильтрующей мембраной по направлению потока жидкости. В частности, установлено, что с использованием гидрофильного абсорбирующего материала, обладающего соответствующей поглощающей способностью, формируется поток жидкости, скорость которого достаточна для того, чтобы увлечь биологические частицы, содержащиеся в подлежащем тестированию образце, по направлению к фильтрующей мембране устройства в неподвижном состоянии, следовательно, при этом не требуется никакого смещения неподвижного устройства, погруженного в тестируемый образец, относительно упомянутого образца.
На основании этих удивительных результатов разработано новое устройство, первый вариант осуществления которого показан на фигурах 1-4, а второй вариант - на фигурах 5-7. Кроме того, конкретный вариант выполнения устройства более подробно отражен на фигурах 8 и 9.
Устройство согласно изобретению для улавливания биологических частиц, взвешенных в жидкой среде, описано в первую очередь со ссылками на фиг.1 и 5.
Устройство для улавливания биологических частиц, взвешенных в жидкой среде, содержит трубку 101, имеющую первый и второй конец, причем первый конец этой трубки закрыт поверхностью фильтрующей мембраны 102, зафиксированной клеем на поперечном сечении стенок упомянутой трубки. Устройство также содержит поршень 104, состоящий из штока 107, соединенного с опорным элементом 108 и имеющего возможность скольжения вдоль оси трубки 101. Внутри трубки 101 между внутренней поверхностью фильтрующей мембраны 102 и опорным элементом 108 поршня 104 установлен блок 103 гидрофильного абсорбирующего материала.
Под «биологической частицей» понимается любая твердая частица, нерастворимая в жидкой водной среде, которая может присутствовать в биологическом материале, отобранном из тела животного или растительного многоклеточного живого организма, предпочтительно животного многоклеточного живого организма, предпочтительно, млекопитающего, включая человека. Биологические частицы включают в себя микрофрагменты ткани, вероятные микроорганизмы, живые клетки, мертвые клетки, безъядерные тела клеток, такие как эритроциты и кровяные пластинки (тромбоциты), фрагменты, остатки клеток, а также вероятные кристаллы и легкие твердые инородные тела. Таким образом, биологические частицы включают в себя любое нерастворимое в жидкой водной среде вещество, включая нерастворимые белковые вещества, такие как пектин, или белковые вещества, производные фибронектина, например, белковые вещества, производные от фетального фибронектина, которые являются клиническим параметром, указывающим на риск преждевременных родов.
Устройство согласно изобретению будет более подробно представлено ниже, в частности, посредством описания ряда конструктивных особенностей и, по возможности, технических эффектов обусловленных этими особенностями. Ниже описаны различные варианты выполнения устройства согласно изобретению, связанные с иллюстрацией различных конструктивных особенностей, показанных на фигурах. Следует отметить, что один из частных вариантов осуществления изобретения может включать только одну из многочисленных конструктивных особенностей, подробно описанных ниже, или несколько объединенных конструктивных особенностей. Однако только для ясности и точности понимания фигуры иллюстрируют выполнение устройства согласно изобретению, в которых объединены несколько конструктивных особенностей, подробно описанных ниже, каждая из которых может присутствовать в устройстве согласно изобретению отдельно или в сочетании с одной или несколькими другими конструктивными особенностями.
Улавливание биологических частиц устройством согласно изобретению выполняется:
- погружением содержащего фильтрующую мембрану конца устройства в жидкую среду с взвешенными биологическими частицами без погружения самого верхнего конца устройства и
- удерживанием устройства в упомянутой жидкости предпочтительно в полностью неподвижном состоянии в течение периода времени, достаточного для улавливания частиц на фильтрующей мембране благодаря потоку жидкости, образующемуся в результате абсорбции упомянутой жидкости блоком абсорбирующего материала.
Следует отметить, что абсорбирующий материал состоит из гидрофильного абсорбирующего материала, который постепенно набухает по мере увеличения объема абсорбированной жидкости, как показано на фигурах 2 и 6. Замечено, что набухание абсорбирующего материала, как правило, продолжается даже после извлечения устройства из жидкости, содержащей взвешенные биологические частицы. После извлечения устройства согласно изобретению из жидкости, содержащей взвешенные частицы, продолжение набухания абсорбирующего материала способствует поглощению меньшего объема жидкости, соприкасающейся с фильтрующей мембраной, в частности, соприкасающейся с наружной поверхностью фильтрующей мембраны. При этом упомянутый уменьшенный объем жидкости изымается вместе с устройством, в частности, за счет сил поверхностного натяжения, а также за счет потока жидкости, образованного блоком абсорбирующего материала. Набухание блока абсорбирующего материала, которое наблюдается после извлечения устройства согласно изобретению из жидкой среды, содержащей биологические частицы, способно генерировать остаточное всасывание по направлению к просвету трубки 101, действующее на фильтрующую мембрану 102, что помогает эффективно удерживать биологические частицы на наружной поверхности этой фильтрующей мембраны 102. При этом физическая целостность упомянутых биологических частиц не нарушается.
Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления изобретения блок 103 абсорбирующего материала изготовлен из гидрофильного материала, набухающего при контакте с жидкой средой, в частности, с водной жидкой средой.
Предпочтительно блок абсорбирующего материала обладает способностью к абсорбции водной жидкой среды, превышающей по меньшей мере вдвое свой вес в сухом состоянии, а более предпочтительно - по меньшей мере в три или в четыре раза.
Предпочтительно блок абсорбирующего материала обладает способностью к набуханию с увеличением объема за счет абсорбции жидкой среды по меньшей мере в два раза, а более предпочтительно - по меньшей мере в три или в четыре раза по отношению к исходному объему в сухом состоянии.
Обычно размеры блока 103 абсорбирующего материала адаптированы для упрощения его введения в трубку 101.
В некоторых вариантах осуществления изобретения размеры блока 103 выбраны таким образом, что блок 103 можно легко перемещать по трубке 101. В этих вариантах блок 103 абсорбирующего материала вставляют с конца трубки 101, предназначенного для установки заглушки 105, и он приходит в соприкосновение с фильтрующей мембраной 102 просто под действием силы тяжести. В этих вариантах способность блока 103 абсорбирующего материала к набуханию набухать такова, что наружная стенка этого блока 103 не соприкасается быстро с внутренней стенкой трубки 101, а в большей степени набухает в направлении вертикальной оси, выталкивая поршень назад к верхней части трубки 101, как правило, через 15-20 секунд после погружения нижнего конца устройства, оснащенного фильтрующей мембраной 102.
В других вариантах выполнения устройства размеры блока 103 таковы, что для его введения и перемещения в трубке 101 требуется усилие, чтобы разместить этот блок 103 у другого конца трубки 101 в контакте с фильтрующей мембраной 102. Время, требующееся после погружения нижнего конца устройства, может меняться.
Для изготовления блока 103 абсорбирующего материала специалист может использовать любой тип гидрофильного абсорбирующего материала, обладающего описанными выше свойствами набухания, который обычно имеется в продаже.
Например, специалист может использовать абсорбирующий материал, изготовленный из вискозы, предпочтительно из прессованного вискозного материала. В некоторых частных вариантах осуществления изобретения можно использовать вискозный материал в форме «нетканого» текстильного полотна из вискозы, многократно сложенного для образования многослойного вискозного блока подходящего размера. Более предпочтительно, упомянутый многослойный вискозный блок прессуют для получения прессованного многослойного вискозного блока с отличными абсорбционными свойствами, полученными благодаря высокой способности вискозы поглощать жидкую водную среду и достаточной силе всасывания жидкости в результате значительного увеличения прессованной вискозы в объеме при контакте с водной жидкой средой.
В другом примере для получения блока 103 абсорбирующего материала можно использовать суперабсорбирующий материал, хорошо известный специалистам в данной области.
Специалист может использовать суперабсорбирующий материал типа гидрогеля. Например, в качестве гидрофильного абсорбирующего материала можно использовать полимер типа сшитого полиакрилата натрия, который можно получить реакцией полимеризации акриловой кислоты, смешанной с гидроокисью натрия в присутствии инициатора полимеризации. Суперабсорбирующие материалы на базе сшитого полиакрилата натрия известны сами по себе и широко представлены в продаже.
В качестве абсорбирующего материала типа суперабсорбента можно также применять сополимер полиакриламида, сополимер малеинового ангидрида и этилена, сшитую карбоксиметилцеллюлозу, сополимеры поливинилового спирта или оксид сшитого полиэтилена.
Способность к набуханию перечисленных выше суперабсорбирующих материалов переменна, но соответствует по меньшей мере 10- или по меньшей мере 20-кратному их объему в сухом состоянии. В качестве примера способность к набуханию суперабсорбирующего материала типа сшитого полиакрилата натрия может достигать 30-60-кратного его объема в сухом состоянии.
Как правило, трубка 101, заглушка 105, поршень 104 и фильтрующая мембрана 102 являются традиционными.
Например, трубка 101, оснащенная фильтрующей мембраной 102, может быть типа тех, которые обычно используют в качестве фильтров для автоматизированных систем очистки биологических образцов для цитологического анализа. Обычно фильтрующую мембрану просто приклеивают или приваривают к толще стенки одного из концов трубки 101.
Например, трубку 101, а также шток 107 и опорный элемент 108 поршня 104 можно изготовить из пластика любого типа, включая поливинилхлорид (ПВХ), полистирен или полиэтилен.
Вне зависимости от варианта осуществления изобретения трубка 101 предпочтительно выполнена в виде единой детали, которая может быть изготовлена, например, формованием.
Опорный элемент 108 поршня 104 может быть изготовлен из другого материала, например, из эластомера, латекса или силикона.
Предпочтительно фильтрующая мембрана выполнена в виде известного в области цитологии типа фильтра для фильтрации клеток, например, в виде полиэфирного или поликарбонатного фильтра. Например, могут использоваться подходящие фильтрующие мембраны, выпускаемые компанией Millipore (Биллерика, штат Массачусетс, США). Можно также использовать подходящие фильтрующие мембраны, выпускаемые компанией Whatman-GE Healthcare (Версаль, Франция).
Обычно в устройстве для улавливания биологических частиц согласно изобретению используется фильтрующая мембрана с размером пор в диапазоне от 1 мкм до 25 мкм.
В некоторых вариантах осуществления изобретения применяют фильтрующую мембрану с размером пор в диапазоне от 1,5 мкм до 2,5 мкм, предпочтительно 2 мкм. Например, можно применять фильтрующую мембрану №7060-2511, выпускаемую компанией Whatman-GE Healthcare. Устройство с фильтрующей мембраной этого типа может улавливать большинство биологических частиц, представляющих интерес для последующего цитологического анализа вне зависимости от природы или происхождения ткани исходного биологического образца, который был отобран.

В некоторых других вариантах осуществления изобретения используется фильтрующая мембрана с размером пор в диапазоне от 3 мкм до 10 мкм, предпочтительно 5 мкм, или 7 мкм, или 8 мкм. Например, можно применять фильтрующую мембрану № ТМТР-02500, выпускаемую компанией Millipore. Можно также применять фильтрующую мембрану № TTT-Р02500, выпускаемую компанией Millipore. Можно также применять фильтрующие мембраны Cyclopore PC, выпускаемые компанией Whatman-GE Healthcare, такие как мембраны 5 мкм (№№7060-2513; 7060-4713), мембраны 8 мкм (№№7060-2514; 7060-4714) или мембраны 10 мкм (№№7060-2515; 7060-4715). Устройство с фильтрующей мембраной этого типа обладает способностью задерживать только клетки большого размера, например, типа эпителиальных, содержащиеся в исходном биологическом образце из вагинальной пробы или цервикально/влагалищного мазка.
Как показано на фигурах 4A и 4B, устройство согласно изобретению позволяет улавливать биологические частицы, которые увлекаются к фильтрующей мембране 102 исключительно потоком жидкости, созданным всасывающей силой, возникающей в результате набухания блока 103 абсорбирующего материала, находящегося в устройстве в неподвижном положении, для последующего приготовления цитологических препаратов, качество которых будет по меньшей мере таким же, как качество цитологических препаратов, полученных с помощью известных устройств. С помощью устройства согласно изобретению можно приготовить множество разнообразных цитологических препаратов способами, сами по себе известными, например, переносом биологических частиц, адсорбированных на поверхности фильтрующей мембраны, в среду для анализа или на подходящую подложку для анализа. Например, биологические частицы, адсорбированные на поверхности фильтрующей мембраны, можно перенести в жидкую среду для анализа, в частности, содержащую вещество для фиксации биологических частиц, включая вещество, фиксирующее клетки. Согласно другому классическому варианту, упомянутые биологические частицы можно переносить на поверхность подложки для биологического анализа, например, на поверхность предметного стекла.
Цитологические препараты, полученные с помощью устройства согласно изобретению, позволяют сохранить физическую или биологическую целостность биологических частиц, содержащихся в образце для тестирования. Сохранение физической или биологической целостности биологических частиц, присутствующих в конечном цитологическом препарате, обусловлено тем фактом, что биологические частицы, адсорбированные на поверхности фильтрующей мембраны 102, затем просто переносят на поверхность подложки для цитологического анализа, обычно на стеклянную пластинку, приводя в соприкосновение поверхность фильтрующей мембраны с поверхностью подложки для цитологического анализа и перенося биологические частицы с первой поверхности на вторую простым кратковременным нажатием на поршень, например, в течение 0,5-5 секунд.
Таким образом, перенос биологических частиц с фильтрующей мембраны устройства в среду для анализа, например, на поверхность подложки для цитологического анализа, может выполняться простым соприкосновением, при этом не требуется прикладывать никакого давления фильтрующей мембраной 102 на поверхность подложки для цитологического анализа. Действительно, приложение давления фильтрующей мембраной 102 к подложке для цитологического анализа для переноса биологических частиц с упомянутой фильтрующей мембраны на поверхность подложки, вероятно, может способствовать к раздавливанию по меньшей мере части биологических частиц, при этом такое физическое разрушение биологических частиц может привести к получению конечных цитологических препаратов плохого качества и в худшем случае может нанести существенный вред результатам диагностики.
Как описано выше, поршень 104 устройства согласно изобретению скользит внутри трубки 101 вдоль ее оси. В некоторых вариантах использования устройства согласно изобретению не применяются никакие специальные средства для направления скольжения поршня 104 вдоль указанной оси, поскольку ось скольжения поршня 104 определяется как перпендикуляр к плоскости верхней поверхности блока 103 абсорбирующего материала. В других вариантах осуществления изобретения устройство содержит по меньшей мере одно средство для направления скольжения поршня 104 вдоль оси, как, например, в вариантах выполнения устройства, изображенных на фигурах 1 и 5.
В варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг.1, второй конец трубки 101 закрыт заглушкой 105, в которой образовано центральное отверстие 106. В этом варианте осуществления изобретения шток 107 поршня 104 проходит через центральное отверстие 106 и скользит по стенке заглушки 105. Центральное отверстие 106 действует как направляющая для штока 107, обеспечивая скольжение последнего в вертикальном направлении по оси, параллельной стенкам трубки 101.
В варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг.5 и 8, шток 107 поршня 104 скользит вертикально по оси, параллельной оси стенок трубки 101 за счет наличия диска 110, закрепленного на штоке 107. Этот частный вариант выполнения устройства будет более подробно описан ниже.
Конфигурация устройства согласно изобретению и, в частности, конфигурация поперечного сечения в горизонтальной плоскости трубки 101 может быть самой разнообразной.
Так, в некоторых вариантах осуществления изобретения, как изображено на фиг.1, трубка 101 имеет круглое поперечное сечение в горизонтальной плоскости. В этом случае трубка 101 имеет цилиндрическую форму. При этом блок 103 абсорбирующего материала также предпочтительно имеет цилиндрическую форму. Наиболее предпочтительно диаметр блока 103 абсорбирующего материала немного меньше диаметра внутренней стенки трубки 101 для того, чтобы наружная стенка блока 103 абсорбирующего материала не соприкасалась с внутренней стенкой трубки 101 после погружения нижнего конца устройства в сосуд, содержащий суспензию биологических частиц.
Как правило, блок 103 абсорбирующего материала удерживается на месте у конца трубки 101, оснащенного фильтрующей мембраной 102. При этом не требуется никаких специальных средств фиксации. В тех вариантах выполнения, в которых размеры блока 103 абсорбирующего материала меньше размеров внутренней поверхности стенки трубки 101, блок 103 просто удерживается на месте за счет силы тяжести. Удерживание на месте блока 103 дополнительно улучшается за счет массы поршня 104, опорный элемент 108 которого может первоначально располагаться, соприкасаясь с верхней поверхностью блока 103. Удерживание на месте блока 103 может также обеспечиваться легким ручным или механическим прямым надавливанием на шток 107. В тех вариантах выполнения, в которых размеры блока 103 идентичны размерам внутренней поверхности стенки трубки 101 или превышают их, блок 103 удерживается на месте за счет сочетания силы тяжести и сил опоры стенки блока 103 на внутреннюю поверхность стенки трубки 101.
В других вариантах осуществления изобретения поперечное сечение трубки 101 в горизонтальной плоскости может быть овальным, квадратным, прямоугольным или другим. Разумеется, что из чисто практических соображений, простоты изготовления и применения предпочтительным вариантом выполнения трубки 101 является выполнение ее с круглым поперечным сечением, т.е. цилиндрической формы. Как будет показано ниже, трубка 101 цилиндрической может иметь строго цилиндрическую форму только на части своей высоты, т.е. иметь комбинированную форму и включать помимо цилиндрической секции также по меньше мере одну конусную секцию. Следует отметить, что трубка 101, имеющая, как показано на фигуре 5, цилиндрическую секцию, сверху которой расположена конусовидная секция, имеет круглое поперечное сечение в горизонтальной плоскости по всей своей высоте вне зависимости от секции.
Согласно другому варианту осуществления изобретения размеры опорного элемента 108 поршня 104 выбраны так, что поршень 104 имеет возможность свободного движения вдоль вертикальной оси трубки 101. Таким образом, в этих предпочтительных вариантах осуществления изобретения края опорного элемента 108 поршня 104 не постоянно соприкасаются с поверхностью внутренней стенки трубки 101. Эта характерная особенность устройства согласно изобретению означает, что поток газа или жидкости может свободно проходить между нижней зоной трубки 101, ограниченной фильтрующей мембраной 102 и нижней поверхностью опорного элемента 108 поршня 104; верхней зоной трубки 101, ограниченной верхней поверхностью опорного элемента 108 поршня 104 и верхним концом трубки 101, расположенным у заглушки 105, а также внешней атмосферой, с которой внутренний объем трубки 101 связан через центральное отверстие 106 в заглушке 105.
Например, если трубка 101 выполнена цилиндрической, опорный элемент 108 поршня 104 предпочтительно является круглым, и его диаметр немного меньше диаметра внутренней стенки трубки 101, чтобы облегчить перемещение поршня вдоль вертикальной оси трубки 101. В частности, диаметр внутренней стенки трубки 101 может составлять 21 мм, а диаметр опорного элемента 108-20 мм.
Устройство для улавливания взвешенных биологических частиц в жидкой среде согласно еще одному варианту его выполнения изображено на фиг.5-7 на различных этапах его применения.
Как показано на фиг.5, устройство согласно изобретению содержит расширенную по форме воронки верхнюю часть, которая способствует ее устойчивости в жидкости, в которую погружено упомянутое устройство, при его использовании для анализа, например, для цитологического анализа образца биологической ткани.
Согласно варианту выполнения, изображенному на фиг.5, трубка 101 состоит из двух секций, образующих непрерывную наружную поверхность:
- первую секцию S1 цилиндрической формы, один конец которой закрыт поверхностью фильтрующей мембраны 102, а второй конец образует непрерывную наружную поверхность со второй секцией;
- вторую секцию S2 конусного типа, конец которой с наименьшим диаметром образует непрерывную наружную поверхность с первой цилиндрической секцией, а конец с наибольшим диаметром образует второй конец трубки 101.
На фиг.5 устройство показано помещенным в сосуд 120 с подлежащей анализу жидкостью 121. Наружная поверхность конусной секции S2 трубки 101 опирается под действием силы тяжести на края 122 сосуда 120, чтобы ограничивая положение трубки 101 по вертикали в определенном положении внутри сосуда 120.
Таким образом, необходимо, чтобы наружный диаметр D1 второго конца, т.е. верхнего конца трубки 101 был больше внутреннего диаметра D2 сосуда, содержащего подлежащую анализу жидкость.
Обычно сосуды, предназначенные для анализа биологических образцов, в частности, приспособленные для цитологических анализов, имеют определенные стандартные размеры, следовательно, размеры устройства согласно изобретению, в частности, размеры конусной секции S2, а также общую высоту трубки 101 можно определить заранее, чтобы адаптировать их к каждому типу сосудов, обычно используемых для биологического анализа.
Как показано на фиг.5, подходящее сочетание высоты H1 секции S1 трубки 101, угла 9 между наружными стенками секций S1 и S2 и высоты H2 секции S2 позволяет расположить поверхность фильтрующей мембраны 102, которой оборудован первый конец трубки 101, на таком расстоянии от дна сосуда 120, чтобы внешняя поверхность фильтрующей мембраны 102:
- не опиралась на поверхность дна сосуда 120 и не соприкасалась каким бы то ни было образом с этим сосудом;
- располагалась на небольшом расстоянии от поверхности дна сосуда 120 для обеспечения оптимального улавливания взвешенных биологических частиц и, следовательно, уменьшения риска нарушения улавливания некоторых частиц, например, частиц высокой плотности, которые могут находиться во взвешенном состоянии у дна сосуда 120.
Высота H1 секции S1 может составлять по меньшей мере две трети общей высоты H трубки 101.
Как показано на фиг.5, трубка 101 дополнительно может иметь на своем верхнем конце кольцевой бортик 115.
Плоский кольцевой бортик 115 выполнен на конце наибольшего диаметра секции S2 трубки 101. Плоскость кольцевого бортика 115 перпендикулярна краям секции S1 трубки 101. Бортик 115 образует плоскую секцию, то есть кольцевую поверхность, плоскость которой перпендикулярна вертикальной оси трубки 101, а внутренний диаметр совпадает с наибольшим диаметром конусной секции S2. Предпочтительно конец секции S2 и бортик 115 образуют непрерывную наружную поверхность.
Предпочтительно в этом варианте осуществления изобретения размеры трубки 101 выбирают так, чтобы:
- внешний диаметр конца наибольшего диаметра секции S2 был меньше внутреннего диаметра вертикальных стенок сосуда 120,
- внешний диаметр кольцевого бортика 115 был больше внутреннего диаметра вертикальных стенок сосуда 120.
При таком соотношении размеров, если трубка 101 вставлена в сосуд 120, поверхность бортика 115 соприкасается с верхними краями сосуда 120 (на фиг.5 не показано). В этом случае расстояние между внешней поверхностью мембраны 102 трубки 101 и поверхностью дна сосуда 120 определяется по разнице между высотой Н, которая представляет собой сумму высот H1 и Н2, соответственно, секций S1 и S2, и высотой между соединением вертикальной стенки сосуда 120)с внутренней поверхностью дна этого сосуда и верхними краями стенок сосуда 120.
В этом варианте осуществления изобретения шток 107 поршня 104 оснащен диском 110, установленным посередине между опорным элементом 108 и верхним концом штока 107. Один из вариантов такого выполнения поршня 104 подробно показан на фиг.8.
Таким образом, в некоторых вариантах выполнения устройства для улавливания биологических частиц согласно изобретению на штоке 107 закреплен диск 110, диаметр которого выбран так, чтобы обеспечить направление штока 107 по оси, параллельной стенкам трубки 101. В этом случае диск 110 позволяет поршню 104 скользить вдоль оси, которая сохраняет вертикальное положение по всему ходу поршня.
В вариантах выполнения устройства, соответствующих фиг.5 и 8, шток 107 поршня 104 снабжен диском 110. Как показано на фиг.8, поршень 104 включает плунжер 111, предназначенный для передачи вертикального усилия от верхней части поршня к нижней для переноса биологических частиц, адсорбированных на фильтрующей мембране, в среду или на подложку для цитологического анализа или даже для вытеснения части жидкости, которая может содержаться в трубке 101, в частности, в блоке абсорбирующего материала.
Вертикальное усилие, которое действует на плунжер 111, передается достаточно равномерно на всю поверхность толкателя 108 благодаря одному или нескольким элементам жесткости 113. Каждый элемент жесткости 113 объединен с одной стороны со штоком 107, а с другой стороны - с наружной поверхностью толкателя 108. Предпочтительно элемент жесткости 113 имеет треугольную форму, одна из трех его сторон закреплена на наружной стенке штока 107, а другая - на наружной поверхности толкателя 108. Наиболее предпочтительно, чтобы длина стороны элемента жесткости 113, объединенной с толкателем 108, составляла не менее половины, а более предпочтительно не менее двух третей расстояния, отделяющего наружный край толкателя 108 от стенки конца штока 107, закрепленного на толкателе 108.
Если поршень 104 снабжен элементами жесткости 113, то их количество составляет по меньшей мере два, а предпочтительно по меньшей мере четыре. Обычно количество элементов жесткости 113 может составлять 2, 3, 4, 5 или 6 элементов жесткости.
Наличие элементов жесткости 113 обеспечивает достаточно равномерную передачу вертикального усилия всей поверхности блока 103 гидрофильного абсорбирующего материала при использовании устройства и, следовательно, позволяет вытолкнуть содержащуюся в устройстве жидкость через фильтрующую мембрану 102 при давлении, достаточно равномерно распределенном по всей поверхности фильтрующей мембраны 102. Так, при реализации этого варианта осуществления изобретения отделение биологических частиц, которые могли быть ранее адсорбированы на поверхности фильтрующей мембраны 102, для переноса в среду или на подложку для цитологического анализа также происходит достаточно равномерно со всей наружной поверхности упомянутой фильтрующей мембраны 102, обычно на поверхность подложки для цитологического анализа.
Как показано на фиг.8, в диске 110 могут быть выполнены два выреза или паза 112. Такое выполнение поршня 104 рассчитано на его применение с трубкой 101, показанной на фиг.9, где изображен верхний конец трубки 101, показанной на фиг.5. Как показано на фиг.9, верхний конец трубки 101 содержит кольцевой бортик 115 и конусную секцию S2. С внутренней стороны соединения конусной секцией S2 с цилиндрической секцией S1 трубки 101 имеется кольцевой бортик 116 с рядом выступов или шипов 117.
Эти выступы или шипы расположены в центральной части секции S1 трубки 101. Эти выступы или шипы могут блокировать поршень 104 в промежуточном положении по высоте, что позволяет прекратить расширение блока абсорбирующего материала на желаемой высоте и, следовательно, на желаемом уровне объема в трубке 101. Прекращение расширения блока абсорбирующего материала приводит к приостановлению потока жидкости из образца в устройство и, следовательно, прекращает адсорбцию дополнительных биологических частиц на поверхности фильтрующей мембраны. Такое выполнение устройства позволяет регулировать количество биологических частиц, адсорбированных на поверхности фильтрующей мембраны, и, следовательно, регулировать их плотность в конце этапа сбора биологических частиц. Разумеется, регулировка количества отобранных из образца биологических частиц, включая регулировку плотности частиц, адсорбированных на фильтрующей мембране, способствует дополнительному улучшению качества образца, подлежащего анализу.
При выполнении устройства согласно варианту, соответствующему фиг.8 и 9, поршень 104 вставляется в трубку 101, при этом между осью штока 107 и вертикальной осью трубки 101 при необходимости создается угол, чтобы без труда вставить толкатель 108. После введения толкателя 108 в просвет трубки 101 поршню 104 придают поступательное движение в вертикальном направлении, параллельном вертикальной оси трубки 101 и совмещают один или несколько вырезов 112 на диске 110 с одним или несколькими соответствующими выступами 117 на трубке 101. Затем продолжают осуществлять поступательное движение поршня до полного его вхождения в трубку 101, т.е. до тех пор, пока нижняя поверхность толкателя 108 не соприкоснется с блоком 103 абсорбирующего материала. Сочетание поршня 104, включающего диск 110 с одним или несколькими вырезами 112, с трубкой 101, имеющей бортик 116 с одним или несколькими выступами 117, позволяет легко вводить поршень 104 в просвет трубки 101 и одновременно препятствует любому нежелательному высвобождению поршня 104. В этом варианте выполнения устройства мала вероятность того, что после введения поршня 104 в просвет трубки 101 один или несколько вырезов 112 и один или несколько соответствующих выступов 117 снова совместятся, что сможет привести к высвобождению поршня.
В вариантах выполнения, в которых устройство снабжено рядом выступов или шипов в центральной части секции S1 трубки 101, вертикальное движение поршня 104 в результате расширения блока абсорбирующего материала блокируется соприкосновением диска 110 поршня с упомянутыми выступами или шипами.
Толкатель 108 также может иметь один или несколько вырезов 112, размер и положение которых обычно идентичны вырезам 112 на диске 110. Один или несколько вырезов 112 на диске 110 и один или несколько вырезов на толкателе 108 выровнены по вертикали вдоль прямой, параллельной основной оси штока 107. В других вариантах выполнения поршня один или несколько вырезов на толкателе 108 сдвинуты один относительно другого относительно основной оси штока 107, что дополнительно снижает риск высвобождения поршня 104. В этом случае введение поршня 104 в просвет трубки 101 тоже является простым.
Задача изобретения также состоит в разработке способа улавливания взвешенных биологических частиц в жидкой среде.
Данный способ включает следующие этапы, на которых:
а) помещают описанное выше устройство для улавливания биологических частиц в сосуд с жидкой средой, в которой взвешены биологические частицы,
б) удерживают устройства в сосуде в течение времени, достаточного для улавливания по меньшей мере части содержащихся в жидкой среде биологических частиц на наружной поверхности фильтрующей мембраны 102 устройства.
Устройство согласно изобретению в том виде, которое оно имеет в начале этапа а) описанного выше способа, изображено на каждой из фигур 1 и 5.
Предпочтительно сосуд, содержащий суспензию биологических частиц, является сосудом известного типа, например, колбой, обычно используемой для кондиционирования образцов клеток или тканей для биологических анализов, включая цитологические и гистологические анализы.

Кроме того, жидкая среда, содержащая взвешенные биологические частицы, является средой известного типа. Чаще всего, если планируемый цитологический анализ заключается в анализе клеточных типов на предметных стеклах, упомянутая жидкость состоит из забуференной водной жидкости, содержащей вещество для фиксации взвешенных клеток или клеточных тел. В частности, в качестве фиксирующих веществ используются смеси на основе спирта. Например, может использоваться фиксатор на основе спирта, продающийся под торговым названием SEDFIX компанией SURGIPATH, или фиксатор, продающийся под торговым названием PRESERVCYT компанией Cytyc, или фиксатор, продающийся под торговым названием EASYFIX компанией Labonord. В других случаях, например, когда последний цитологический анализ выполняется на основании живых клеток, упомянутая жидкость может состоять из солевой буферной среды, предпочтительно из подходящей среды для культуры тканей. В иных случаях упомянутая жидкость может состоять из природной биологической жидкости, такой как моча, или из биологической жидкости, выделяемой при патологических состояниях, таких как асцит, выпот, киста или выделения.
Продолжительность этапа а) - переменная величина. Она соответствует времени, которое требуется устройству согласно изобретению для перемещения из положения хранения в положение соприкосновения с суспензией биологических частиц, подлежащих обработке.
На этапе б), обычно достаточно, чтобы конец трубки 101, оснащенный фильтрующей мембраной 102, только соприкасался с жидкой средой, и большая часть внешней поверхности фильтрующей мембраны была погружена в эту жидкую среду. При этом образуется поток жидкой среды через фильтрующую мембрану 102 во внутреннюю часть трубки 101, в частности, к блоку 103 абсорбирующего материала, расположенному на этом конце трубки 101. Входящий поток жидкой среды образуется одновременно за счет силы поверхностного натяжения, как результирующей показателей поверхностной энергии блока 103 абсорбирующего материала и за счет механического действия всасывания жидкой среды, являющегося результатом постепенного увеличения в объеме абсорбирующего материала, из которого состоит блок 103.
На этапе б) входящий поток жидкой среды увлекает биологические частицы в направлении к внутренней части трубки 101, при этом частицы в зависимости от природы исходного биологического образца и размера пор фильтрующей мембраны 102 полностью или только частично удерживаются у наружной поверхности фильтрующей мембраны 102, соприкасающейся с жидкой средой.
Специалист может легко адаптировать продолжительность этапа б) с учетом различных критериев, таких как:
- желательная окончательная плотность биологических частиц, удерживаемых фильтрующей мембраной,
- концентрация взвешенных биологических частиц в исходной жидкой среде,
- поглотительная способность блока 103 абсорбирующего материала.
Как правило, вне зависимости от того, какой применяется вариант выполнения устройства, продолжительность этапа а) составляет по меньшей мере 5 секунд. Это время необходимо для создания входящего потока жидкости по направлению к внутреннему объему трубки 101, обеспечивающего улавливание минимально достаточного количества биологических частиц на поверхности фильтрующей мембраны 102.
Было обнаружено, что описанным выше устройством, которое включает в себя блок 103 абсорбирующего материала из прессованной вискозы, улавливание на фильтрующей мембране 102 количества биологических частиц, достаточного для их последующего цитологического анализа, обеспечивается в течение этапа б) продолжительностью от 5 секунд до нескольких минут в зависимости от природы исходного биологического образца и, в частности, от концентрации взвешенных биологических частиц в исходной жидкой среде. Продолжительность этапа б) может быть обусловлена закупоркой пор фильтрующей мембраны частицами, что приводит к почти полному прекращению абсорбции и получению тонких слоев частиц, при этом не требуется использование сложных измерительных устройств.
Положение устройства в конце этапа б) показано на фиг.2 и 6. На каждой из фигур 2 и 6 устройство согласно изобретению представлено погруженным в сосуд, содержащий взвешенные в жидкой среде биологические частицы. Блок 103 абсорбирующего материала увеличился в объеме по сравнению с исходным объемом в сухом состоянии, изображенном на фиг.1 и 5. Биологические частицы 109, изначально взвешенные в жидкой среде и затем удержанные, изображены на внешней стороне фильтрующей мембраны 102 на фиг.2. Как показано на фиг.2 и 6, поршень 104, опорный элемент 108 которого все еще соприкасается с верхней поверхностью блока 103 абсорбирующего материала, перемещен в верхнее положение под действием разбухания абсорбирующего материала.
По окончании этапа б) биологические частицы, удерживаемые на внешней поверхности фильтрующей мембраны 102, можно снять и обработать традиционным для цитологического анализа способом, например, переносом реплик с фильтрующей мембраны 102 на поверхность предметного стекла посредством нажатия поршнем на блок 103, а затем, при необходимости, последующим окрашиванием препарата перед проведением цитологического анализа. Такой анализ обычно проводится с помощью фотонного микроскопа.
На фиг.4 было показано, что применение описанного устройства позволяет получить препараты для цитологического анализа, качество которых по меньшей мере идентично качеству препаратов, полученных с помощью известных систем, включая препараты, полученные с помощью описанных выше автоматизированных систем.
Так, анализ клеточного препарата, полученного с помощью устройства согласно изобретению, показывает, что целостность клеток зачастую сохранилась также или даже лучше, нежели в препарате, приготовленном с помощью известного устройства.
Более высокая целостность клеток, которая может отмечаться при применении устройства согласно изобретению, обусловлена тем фактом, что скорость входящего потока жидкости, создаваемого блоком 103 абсорбирующего материала, снижена по сравнению со скоростью входящего потока, создаваемого известными системами, в частности, системами, в которых упомянутый входящий поток получают путем создания разрежения в отделении, расположенном за фильтрующей мембраной. Следовательно, с помощью устройства согласно изобретению остановка частиц фильтрующей мембраной приводит к меньшему снижению скорости частиц и одновременно к более слабым повреждениям или даже отсутствию повреждения их физической целостности.
Применение устройства согласно изобретению имеет другие преимущества, в частности, если исходный биологический образец состоит из так называемого «геморрагического» образца, в котором присутствуют большие скопления фибрина. При использовании известных систем для образцов этого типа обычно получают цитологические препараты, которые сложно анализировать на предметных стеклах из-за наличия многочисленных скоплений фибрина, которые были увлечены к фильтру вместе с представляющими интерес биологическими частицами.
С помощью устройства согласно изобретению, напротив, получают цитологические препараты прекрасного качества на предметных стеклах, даже когда исходный образец состоит из геморрагического образца, то есть получают цитологические препараты свободные или по существу свободные от скоплений фибрина. Это дополнительное преимущество устройства согласно изобретению объясняется низкой скоростью входящего в устройство потока, который не увлекает скопления фибрина вместе с представляющими интерес биологическими частицами.
Применение устройства согласно изобретению также предпочтительно во время хирургической операции, например, при тонкоигольной прицельно-аспирационной биопсии под ультразвуковым контролем при спонтанном обследовании. Можно будет указать оператору, является ли удовлетворительным отобранный жидкий образец, что позволит повторить процедуру, если качество отобранного образца было неудовлетворительным. Аспирационная биопсия включает биопсию узелков молочных желез, метастазов в печени или опухолей в глубоких органах. Такое применение устройства согласно изобретению позволяет уменьшить риск повторных хирургических процедур, инвазивный аспект которых вызывает напрасные травмы у пациентов.
Как было упомянуто выше, устройство согласно изобретению применяется в способах приготовления цитологических препаратов.
Настоящее изобретение также относится к способу приготовления цитологического препарата на базе жидкой среды с взвешенными биологическими частицы, включающему следующие этапы, на которых:
а) помещают описанное выше устройство в сосуд с жидкой средой, в которой взвешены биологические частицы;
б) удерживают устройство в сосуде в течение времени, достаточного для улавливания по меньшей мере части биологических частиц, содержащихся в жидкой среде, на внешней поверхности фильтрующей мембраны 102 устройства,
в) снимают устройство с сосуда, при необходимости поднимая его за шток 107 поршня 104, и
г) собирают по меньшей мере часть биологических частиц, удержанных на фильтрующей мембране устройства.
Предпочтительно на этапе г) на блок 103 оказывают давление нажатием на поршень 104, чтобы создать выходящий из трубки 101 поток жидкости, который вызывает отделение биологических частиц, удерживаемых фильтрующей мембраной. Этот частный вариант осуществления способа показан на фиг.3 и 7.
После отделения от фильтрующей мембраны 102 представляющие интерес биологические частицы собирают и затем подвергают одному или нескольким этапам обработки, предваряющим их цитологический анализ.
Обычно частицы, удержанные на фильтрующей мембране 102 устройства согласно изобретению, на этапе г) собирают способом, традиционно используемым патологоанатомами, таким как перенос реплик с фильтрующей мембраны на поверхность подложки предметного стекла, такого как предметное стекло 200, изображенное на фигуре 7. Биологический препарат, обычно клеточный препарат, который примыкает к поверхности предметного стекла, можно затем подвергнуть одному или нескольким этапам обработки, предшествующей визуальному наблюдению, например, одному или нескольким этапам специфического или неспецифического окрашивания, включая этапы окрашивания по методу Май-Грюнвальд-Гимза, так называемого окрашивания «Папаниколау», окрашивания алюминиевым кармином, эозином, эритрозином, окрашивания по Шорру, основным фуксином, гемалюмом Майера, гематеином, гематоксилином, Суданом черным, муцикармином, нигрозином, орсеином, флоксином b, ксилидином Понсо, реактивом Шиффа, Конго красным и т.п.
Как было описано выше, в некоторых вариантах осуществления этапа г) способа согласно изобретению для приготовления цитологических препаратов по меньшей мере часть биологических частиц переносят с фильтрующей мембраны устройства на поверхность подложки для цитологического анализа путем соприкосновения фильтрующей мембраны с поверхностью подложки для цитологического анализа.
Более того, в некоторых вариантах осуществления способ включает в себя следующий дополнительный этап, на котором:
д) окрашивают биологические частицы, перенесенные на поверхность подложки для цитологического анализа.
В других вариантах осуществления этапа г) способа приготовления цитологических препаратов согласно изобретению по меньшей мере часть биологических частиц переносят с фильтрующей мембраны устройства в подходящий сосуд, например, в пробирку для культуры клеток для получения цитологического препарата в форме концентрированной суспензии клеток.
Концентрированную суспензию клеток, полученную в конце этапа г), можно затем подвергнуть одному или нескольким последующим этапам обработки, предшествующим цитологическому анализу.
Например, концентрированную суспензию клеток, полученную в конце этапа г), можно инкубировать в присутствии выявляемых антител, специфичных к мембранным маркерам или к внутриклеточным маркерам, до цитологического анализа, который можно провести, например, способом проточной цитометрии, при необходимости после дополнительной инкубации с мечеными антителами.
Кроме того, концентрированную суспензию клеток, полученную в конце этапа г), можно затем обработать методами молекулярной биологии, например, методом гибридизации in situ с использованием специфических нуклеиновых зондов или методом экстракции РНК и последующей количественной оценки уровня экспрессии одного или нескольких представляющих интерес генов, или экстракции РНК и последующего выявления мутаций в последовательности одного или нескольких представляющих интерес генов.
В других вариантах осуществления этапа г) способа приготовления цитологических препаратов согласно изобретению по меньшей мере часть биологических частиц, удержанных на фильтрующей мембране, снимают соскобом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения можно отделить фильтрующую мембрану 102 от остальной части устройства и провести заливку в парафин совокупности «фильтрующая мембрана - задержанные биологические частицы».
Соскоб фильтрующей мембраны можно проводить любым подходящим устройством известного типа. Например, можно использовать шпатель, традиционно применяемый в культуре клеток для перевода в суспензию культивируемых клеток, которые прикрепились к подложке культуры, эти шпатели также называют «клеточными скребками».
Эти последние варианты осуществления способа согласно изобретению предпочтительно применяют, когда надо собрать микрофрагменты тканей для нужд анализа. Например, собранные таким образом микрофрагменты можно затем залить в парафин или в любой другой тип подходящей смолы для приготовления гистологических срезов, которые будут изучать под микроскопом, при необходимости после того как они будут подвергнуты одному или нескольким этапам соответствующего гистохимического или иммуногистохимического окрашивания. Эти варианты осуществления способа согласно изобретению применяются, в частности, для проведения цитологических анализов биологических частиц, отобранных со слизистой ткани соскобом.
В частности, устройство согласно изобретению позволяет получить микрофрагменты тканей и клеток для последующего гистологического анализа. Этот аспект устройства особенно полезен в свете активной разработки в настоящее время методов отбора проб биопсией иглой или соскобом или цитологической щеточной биопсии тканей с применением процедур эндоскопического наведения с помощью систем медицинской интроскопии. Действительно, этот тип отбора образцов, который сейчас становится все более распространенным, позволяет отбирать так называемые «смешанные» материалы образцов, также называемые «цито-биопсийными» материалами. Это комбинированные биологические материалы, содержащие как целые клетки, так и микрофрагменты тканей.
С целью дальнейшей оптимизации процедур цитологического анализа разработана платформа для мультианализа, включающая множество устройств согласно изобретению, при этом упомянутая платформа предназначена для одновременного приготовления множества цитологических препаратов из исходных биологических образцов.
Как показано на фиг.10, платформа для мультианализа согласно изобретению включает в себя множество устройств для улавливания биологических частиц, расположенных определенным образом на поверхности упомянутой платформы. На фиг.10 показан ряд из трех расположенных по одной оси устройств согласно изобретению в платформе для мультианализа.
В некоторых вариантах выполнения платформа для мультианализа согласно изобретению включает в себя множество устройств для улавливания биологических частиц, расположенных по одной оси. В этих вариантах платформа для мультианализа предпочтительно содержит по меньшей мере 2, но не более 100 устройств для улавливания биологических частиц.
«По меньшей мере 2» включает по меньшей мере 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, или 20. «Не более 100» включает самое большее 99, 98, 97, 96, 95, 94, 93, 92, 91, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 24, 23, 22, 21 или 20. В этих вариантах платформа для мультианализа имеет форму матрицы, включающей множество устройств для улавливания биологических частиц, расположенных одно относительно другого вдоль одной продольной оси.
В других вариантах выполнения платформа для мультианализа содержит множество устройств для улавливания биологических частиц, расположенных одновременно вдоль множества рядов, параллельных друг другу, и вдоль множества столбцов, которые параллельны друг другу и перпендикулярны рядам. Каждый ряд и каждый столбец включает множество устройств для улавливания биологических частиц. Если число устройств согласно изобретению в каждом ряду равно числу устройств в каждом столбце, платформа для мультианализа может иметь квадратную форму. В этих вариантах выполнения каждый ряд или каждый столбец предпочтительно включает число устройств для улавливания биологических частиц, минимум равное 2, и максимум, равное 100.
Легко понять, что любой другой тип взаимного расположения устройств для улавливания биологических частиц в платформе для мультианализа согласно изобретению включен в настоящее изобретение.
В варианте выполнения платформы для мультианализа, изображенном на фиг.10, все устройства для улавливания биологических частиц включены в структуру типа моноблока. В этом случае стенка первой трубки 101 и стенка расположенной рядом с ней второй трубки 101 соединены друг с другом верхней поверхностью платформы. В этом варианте выполнения, стенка первой трубки 101, стенка второй трубки 101, расположенной рядом с первой трубкой, и поверхность платформы, соединяющая обе стенки друг с другом, образуют непрерывную наружную поверхность, которая формирует структуру типа моноблока упомянутой платформы. В этом варианте структура платформы для мультианализа представляет собой моноблок, включающий в себя стенки каждой из трубок 101. Такая структура может быть выполнена простым формованием полимерного материала, такого как полиэтилен, полистирен или полипропилен способами, хорошо известными специалисту в этой области. Затем на основание каждой из трубок 101 устанавливают фильтрующую мембрану 102. После этого в каждую из трубок 101 вставляют блок 103 абсорбирующего материала до размещения поршня 104.
В других вариантах структура платформы для мультианализа согласно изобретению платформы имеет форму пластины, в которой в определенном порядке расположено множество вырезов, при этом каждый вырез предназначен для размещения устройства для улавливания биологических частиц согласно изобретению. Число и пространственное расположение вырезов в структуре платформы для мультианализа включает возможности, описанные выше применительно к пространственному расположению трубок 101, включенных в платформу типа моноблока.
Как показано на фиг.10, каждое устройство для улавливания биологических частиц, включенное в платформу для мультианализа, предназначено для введения в сосуд, содержащий биологический образец для тестирования. На практике расположение сосудов должно быть совместимым с расположением устройств, включенных в платформу для мультианализа. Для соблюдения этого технического ограничения сосуды, содержащие биологические образцы для тестирования, предпочтительно сначала устанавливают в штативе, позволяющем расположить упомянутые сосуды в положении, совместимом с расположением устройств в платформе для мультианализа.
Расположение в штативе приемников сосудов для образцов является «совместимым» с расположением устройств, включенных в платформу для мультианализа, если каждое из упомянутых устройств, включенных в платформу, может быть введено в каждый из сосудов, размещенных в упомянутом штативе. Очевидно, что платформа для мультианализа может включать большее число устройств для улавливания биологических частиц по сравнению с числом сосудов, реально размещенных в штативе. В такой ситуации цитологический анализ всех образцов, содержащихся в упомянутых сосудах, может быть выполнен, даже если используются не все устройства, включенные в платформу для мультианализа.
Наиболее предпочтительно, чтобы в платформе для мультианализа располагалось столько устройств для улавливания биологических частиц, сколько сосудов размещено на соответствующем штативе.
Кроме того, платформу для мультианализа согласно изобретению можно использовать такими же способами, что и устройство для улавливания биологических частиц, которые были подробно описаны выше.
Таким образом, настоящее изобретение также относится и к платформе для мультианализа, включающей множество устройств для улавливания биологических частиц, таких, какие были описаны выше.
Предпочтительно структура платформа для мультианализа имеет вид моноблока.
Настоящее изобретение также относится к системе для улавливания взвешенных биологических частиц в жидкой среде, объединяющей два компонента:
- описанную выше платформу для мультианализа, которая включает множество устройств для улавливания биологических частиц, расположенных в этой платформе в определенном порядке, и
- штатив для размещения сосудов с биологическими образцами, причем сосуды могут быть размещены в этом штативе в порядке, совместимом с порядком расположения устройств в упомянутой платформе для мультианализа.
Изобретение также относится к способу приготовления цитологических препаратов из жидкой среды, содержащей взвешенные биологические частицы, включающему следующие этапы, на которых:
а) помещают по меньшей мере часть из множества устройств для улавливания биологических частиц, содержащихся в описанной выше платформе для мультианализа, в сосуд или во множество сосудов, каждый из которых содержит жидкую среду, в которой взвешены биологические частицы,
б) удерживают устройство или устройства в сосуде или сосудах в течение времени, достаточного для улавливания по меньшей мере части биологических частиц, содержащихся в жидкой среде, на внешней поверхности фильтрующей мембраны 102 каждого из устройств,
в) переносят платформу для мультианализа для извлечения устройства или устройств из соответствующего сосуда или соответствующих сосудов, и
г) собирают по меньшей мере часть биологических частиц, удержанных на фильтрующей мембране каждого из устройств, включенных в платформу для мультианализа, помещением их в сосуд.
Реализация описанного выше способа идентична реализации способа, в котором применяется одиночное устройство для улавливания биологических частиц. Так подробное описание такой реализации приведено выше в настоящем описании применительно к способу реализации одиночного устройства для улавливания биологических частиц.