КАМЕРА ДЛЯ ЭКСПРЕССНОГО КОМПЛЕКСНОГО ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Полезная модель относится к области медицинской техники, ветеринарии и микробиологии и может быть использована для биологических исследований суспензий клеток и субклеточных образований в диагностических и научных целях.
Известно устройство для микроэлектрофореза клеток крови и эпителиоцитов (патент РФ №2168176, МПК G01N 33/49, опубл. 27.05.2001 г.), содержащее камеру с электродами, термостат, источник питания и блок управления, при этом в него дополнительно введены пары электродов и оно снабжено блоком генератора и блоком коммутатора для создания 8-векторного электрического поля.
Согласно указанному аналогу исследуемые объекты помещают в инкубационную среду в знакопеременное, многовекторное и симметрическое электрическое поле, производят оценку биоэлектрических показателей по изменению положений клеток, а также их оболочек и ядер.
Недостатком данной камеры является ограниченность и односторонность получаемой информации, так как данные по электрофоретической подвижности позволяют определить только электрические свойства клеток и лишь частично - биологические.
Известна также камера для микроэлектрофореза (патент РФ №2271734, МПК А61В 5/00, G01N 2728, опубл. 20.03.2006 г.), содержащая выдвижную платформу с расположенными на ней электродами и установленным на них отстоящим от платформы покровным стеклом. Камера также имеет теромодатчик и резистивный нагревательный слой, расположенный ниже покровного стекла.
Камеру заполняют препаратом анализируемых клеток в буферном растворе, при включении напряжения в ней между электродами создают переменное однородное поле, под действием которого заряженные живые клетки выполняют возвратно-поступательное движение с различными амплитудами, пропорциональными их интегральным зарядам (осуществляется процесс микроэлектрофореза). По определяемым характеристикам поведения клеток и известным показателям полей и среды рассчитывают электрические и биологические параметры клеток (их средний интегральный заряд и потенциал мембраны, гистограмма клеток по зарядам и доля подвижных клеток относительно их общего числа).
Недостатком данной камеры является то, что при ее использовании возможно проводить только односторонний анализ исследуемого объекта, основанный на расчете только электрических свойств клеток в низкочастотном (0,3-1,0 Гц) поле. Кроме того, из-за относительно большого расстояния между электродами камеры для обеспечения необходимой напряженности поля на них подается напряжение порядка 25-30 В, которое при используемой толщине электродов 20-50 мкм инициирует достаточно большую плотность тока, протекающего через буферный раствор. Для ряда обычных буферных растворов в низкочастотном поле это приводит к заметному электролизу, продукты которого постепенно изменяют рН раствора, влияют на характер движения клеток и со временем приводят к разрушению электродов.
Наиболее близким аналогом, взятым в качестве прототипа, является устройство для комплексного анализа параметров живых клеток (патент РФ №2357251, МПК G01N 33/487, опубл. 20.07.2007 г.), содержащее разъемный корпус, выдвижную платформу с расположенными на ней электродами и покровным стеклом, термодатчик и площадку с резистивным нагревательным слоем.
В данной камере одна группа электродов предназначена для электрофореза, а другая - для диэлектрофореза. Сначала на группу электродов, предназначенных для электрофореза подают напряжение с низкой частотой (0,25-1 Гц) и фиксируют характеристики движения живых клеток под действием однородного низкочастотного поля. Затем на группу электродов, предназначенных для диэлектрофореза, подают напряжение от генератора средних и высоких частот (10 кГц-20 МГц) и фиксируют характеристики движения живых клеток под действием неоднородного поля средних и высоких частот.
Недостатком указанного прототипа является использование предметного стекла нестандартного размера, что затрудняет тиражирование и применение устройства. Микроскопические наблюдения осложняются тем, что предметное стекло не имеет четко выраженного разделения на зоны, в которых производится электрофорез и диэлектрофорез, что может повлиять на точность полученных результатов и длительность выполнения анализа.
Задачей заявленной полезной модели является создание камеры для экспрессного комплексного электрокинетического анализа, обеспечивающей комплексный анализ живых клеток путем одновременного создания в одной камере условий как для электрофореза, так и для диэлектрофореза, обладающей повышенным удобством для пользователя и улучшенной эргономикой.
Техническим результатом полезной модели является повышение удобства и надежности размещения предметного стекла в держателе для выполнения клеточного анализа с повышенной информативностью.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что камера для экспрессного комплексного электрокинетического анализа содержит держатель предметного стекла, образованный крышкой и основанием, в котором расположен нагреватель предметного стекла, при этом в качестве предметного стекла используется предметное стекло стандартного для микроскопии размера с размещенными на его верхней поверхности электродами для электрофореза и диэлектрофореза, а также покровным стеклом, установленным поверх
указанных электродов, причем держатель предметного стекла соответствует стандартному размеру стекла для микроскопии и имеет паз для размещения в нем предметного стекла, а по краям держателя выполнены две выемки для пальцев оператора.
Стандартное предметное стекло имеет размер 76×26×(1-1,5) мм.
Заявленное устройство поясняется чертежами, представленными на Фиг. 1-3.
На Фиг. 1 показан держатель, представляющий общий вид камеры в сборе без предметного стекла.
На Фиг. 2 представлен общий вид предметного стекла.
На Фиг. 3 представлен вид держателя камеры в перевернутом состоянии с прозрачным основанием.
Камера по конструкции является разъемным устройством, основные части которого показаны по отдельности на Фиг. 1 и Фиг. 2. Держатель предметного стекла (Фиг. 1) включает крышку 1 и основание 2, в котором размещен также нагреватель 3 предметного стекла, а между крышкой 1 и основанием 2 размещены (Фиг. 3) проводники 4, подводящие электропитание к нагревателю 3 и электродам предметного стекла (Фиг. 2) от разъема 5 камеры (Фиг. 3).
Нагревательный элемент в нагревателе 3 нанесен на стекло оптического качества, которое обеспечивает свободный доступ света снизу к клеточному препарату, размещенному на предметном стекле (Фиг. 2) над нагревателем 3, для обеспечения микроскопических наблюдений.
Держатель (Фиг. 1) снабжен специальным пазом 6 для размещения в нем предметного стекла, при этом основание 2 имеет две специальных выемки 7 для удобства размещения стекла (в них входят концы пальцев оператора при вставлении предметного стекла до упора).
Предметное стекло (Фиг. 2) выполнено с использованием стандартного предметного стекла для микроскопов путем размещения на нем электродов 8 из
электропроводящего материала для клеточного микроэлектрофореза и электродов 9 для диэлектрофореза.
Напряжение к электродам 8 подводится через контактные площадки 10 и упругие контакты 11 держателя (Фиг. 3), напряжение к электродам 9 (Фиг. 2) - через контактные площадки 12 и упругие контакты 13 держателя (Фиг. 3), на сами контакты 11 и 13 напряжение подводится проводниками 4 от разъема 5.
Кроме того, на предметном стекле (Фиг. 2) размещены опорные площадки 14 для поддержки покровного стекла для микроскопов (на фигурах не показано) в том случае, если электроды 8 и 9 имеют разную толщину - это требуется для обеспечения однородной по площади толщины зазора между предметным и покровным стеклами, в котором размещается клеточный препарат. В предметном стекле также размещен термодатчик 15, выводы которого через контактные площадки 16 и проводники 4 (Фиг. 3) подсоединяются к разъему 5.
В основании держателя камеры (Фиг. 3) имеются отверстия 17 для беспрепятственного прохождения света снизу через стекло нагревателя 3 к клеточному препарату, размещенному на предметном стекле (Фиг. 2) над нагревателем 3 (Фиг. 1 и 3), для обеспечения микроскопических наблюдений. На нижней стороне предметного стекла нанесены кольца 18 из непрозрачного материала, которые ограничивают рабочие зоны микроскопических наблюдений, расположенные между соответствующими парами электродов.
Камера для комплексного электрокинетического анализа работает следующим образом.
На предметное стекло (Фиг. 2), вставленное в держатель или находящееся отдельно от него, между электродами 8 и 9 пипеткой наносится необходимое количество (несколько капель) анализируемого клеточного препарата. Затем над электродами помещается покровное стекло (на рисунках не показано), под которым нанесенные ранее капли препарата растекаются и покрывают обе пары электродов и рабочие зоны между ними. Предметное стекло с покровным стеклом и клеточным препаратом между ними вставляются в паз 6 (Фиг. 1)
держателя (если не было размещено в пазу с самого начала), затем камера устанавливается на предметный столик микроскопа таким образом, чтобы под объективом оказалась рабочая зона микроэлектрофореза. К разъему 5 (Фиг. 3) подключается кабель от генератора напряжения, и после подачи напряжения производится под микроскопом анализ поведения клеток в электрическом поле по методике микроэлектрофореза, а затем по методике диэлектрофореза после сдвига камеры подачей предметного столика с целью перемещения рабочей зоны диэлектрофореза под объектив микроскопа.
При необходимости выполнения анализа при температурах клеточного препарата выше комнатной, производится предварительный нагрев рабочей зоны анализа с помощью нагревателя 3 (Фиг. 1 и 3) перед началом исследования в течение нескольких минут. Фактическая температура препарата при этом определяется по показаниям контактирующего с ним термодатчика 15 (Фиг. 2), который обеспечивает также режим термостабилизации температуры препарата.