Проточная камера для инкубации и отмывки биочипа

Полезная модель относится к области медицины, но также может быть использована в области биологии и ветеринарии.

Проточная камера для инкубации и отмывки биочипа, имеет корпус, содержащий емкость (капилляр) (10) в которой располагается биочип (9), приводящую трубку (11), отводящую трубку (12). При этом проточная камера снабжена системой регуляции температуры, включающей один или несколько датчиков (20) регистрирующих температуру и одно или несколько устройств (22) изменяющих температуру.

Полезная модель относится к области медицины, но также может быть использована в области биологии и ветеринарии.

Известна проточная камера, предназначенная для инкубации биочипа с клеточной суспензией и выполнения его отмывки, содержащая корпус, имеющий емкость (капилляр), в которой располагается биочип, а также приводящую и отводящую трубки, взятая в качестве прототипа. (См. А.В.Шишкин, И.И.Шмырев, С.А.Кузнецова, Н.Г.Овчинина, А.А.Бутылин, Ф.И.Атауллаханов, А.И.Воробьев «Иммунологические биочипы для исследования эритроцитов человека», журнал «Биологические мембраны». - 2008. - 4 - С. 267-276).

Недостатком данного устройства является отсутствие системы регуляции температуры в процессе эксперимента. При работе в режиме подачи потока через емкость (капилляр) проточной камеры может подаваться жидкость, подогретая или охлажденная до нужной температуры. В процессе же инкубации биочипа в проточной камере без подачи потока жидкости, температура жидкости постепенно выравнивается с температурой внешней среды.

Задачей заявленной полезной модели является возможность поддержания в проточной камере нужной температуры при работе в режиме инкубации биочипа без подачи потока жидкости.

Поставленная задача решается за счет того, что согласно полезной модели, проточная камера для инкубации и отмывки биочипа, содержащая корпус, имеющий емкость в которой располагается биочип, приводящую и отводящую трубки, снабжена системой регуляции температуры, включающей один или несколько датчиков, регистрирующих температуру, и одно или несколько устройств, изменяющих температуру.

Устройство, изменяющее температуру, является элементом Пельтье

Стенки емкости являются прозрачными в проекции биочипа.

Стенки емкости выполнены незапотевающими.

Проточная камера снабжена приспособлением, обеспечивающим теплообмен одной из сторон элемента Пельтье с внешней средой.

Использование заявленной полезной модели позволяет регулировать температуру жидкости, находящейся в капилляре проточной камеры и поддерживать ее нужные значения при режиме инкубации биочипа без подачи потока жидкости. Применение элемента Пельтье в качестве устройства, изменяющего температуру, является наиболее удобным вследствие его компактности и способности обеспечивать как нагревание, так и охлаждение. При этом изменение режима работы элемента Пельтье (перемена нагревающей и охлаждающей стороны) является очень простым с технической точки зрения, поскольку обеспечивается одним лишь изменением направления подаваемого электрического тока. Использование приспособления, обеспечивающего теплообмен одной из сторон элемента Пельтье с внешней средой, повышает эффективность его работы. Выполнение прозрачных стенок емкости незапотевающими позволяет сохранять их прозрачность, несмотря на конденсацию на них паров воды во время работы устройства в режиме охлаждения.

Возможно использование в конструкции проточной камеры и других вариантов устройств, изменяющих температуру, например электронагревательных элементов или контура, через который пропускается поток жидкости с нужной температурой, но применение элементов Пельтье является наиболее рациональным.

Описание полезной модели поясняется чертежом, где:

на фиг.1 представлен общий вид проточной камеры (в разрезе) на фиг.2 представлен вид сверху проточной камеры, на фиг.3 представлен биочип (вид сверху). Проточная камера (фиг.1) содержит разъемный корпус, состоящий из отсека 1 и двух съемных секций 2, причем отсек 1 крепится в выемках 3 съемных секций 2. Соединение герметизируется с помощью прокладок 4. Корпус крепятся на основании 5 с помощью винтов 6 (фиг.2). В отсеке 1 (фиг.1) располагается прозрачная выдвижная платформа 7, имеющая выемку 8 в которой располагается биочип 9. При нахождении в собранном корпусе выдвижной платформы 7 с биочипом 9 образуется емкость 10, которая сообщается с приводящей трубкой 11 и отводящей трубкой 12. Приводящая трубка 11 и отводящая трубка 12 соединяется со съемными секциями 2 с помощью патрубков 13. В съемных секциях 2 размещены запирающие приспособления (краны) 14, предназначенные для перекрывания потока жидкости, проходящей через емкость 10. Верхняя стенка 15 и нижняя стенка 16 емкости 10 имеют отверстия 17 и 18 закрытые прозрачными вставками 19, выполненными из стекла, имеющего покрытие, препятствующее образованию мелких капель воды (запотеванию), конденсирующейся при работе устройства в режиме охлаждения. Проточная камера снабжена датчиками 20, регистрирующими температуру. Датчик 20 соединяется проводами 21 с внешним устройством, управляющим работой системы терморегуляции проточной камеры, находящимся за ее пределами. (Управляющее устройство на чертеже не указано). Проточная камера снабжена элементами Пельтье 22, обеспечивающими нагревание или охлаждение жидкости, находящейся в емкости 10. Элементы Пельтье 22 соединяются проводами 23 с внешним устройством, управляющим работой системы терморегуляции проточной камеры. Элементы Пельтье 22 соединены со съемными теплообменными устройствами (радиаторами) 24. Радиаторы 24 предназначены для отведения во внешнюю среду тепла с нагревающей стороны элементов Пельтье 22 при их работе в режиме охлаждения жидкости, находящейся в емкости 10. (При работе элемента Пельтье в данном режиме, его сторона, обращенная к емкости 10, является охлаждающей, а противоположная сторона, обращенная наружу, является нагревающей).

Отсек 1 имеет самогерметизирующееся отверстие 25 (фиг.2), заполненное резиной, предназначенное для введения непосредственно в емкость 10 клеточной суспензии или небольших объемов иных жидкостей с помощью шприца. Биочип 9 (фиг.3) представляет собой твердую прозрачную подложку 26, на поверхности которой находятся тестовые участки 27 с иммобилизованными антителами, специфичными к поверхностным антигенам клеток. Тестовые участки 27 отделены друг от друга фоновыми участками 28 не содержащими иммобилизованных антител.

Проточная камера работает следующим образом.

Выдвижную платформу 7 с закрепленным в выемке 8 биочипом 9 вставляют в отсек 1. Одну из съемных секций 2 закрепляют на основании 5 винтами 6. Фиксируют отсек 1 таким образом, чтобы его край заходил в выемку 3 съемной секции 2 закрепленной на основании 5. После этого закрепляют вторую съемную секцию 2 на основании 5. При этом в ее выемку 3 заходит свободный край отсека 1. К патрубкам 13 присоединяют приводящую трубку 11 и отводящую трубку 12. Проточную камеру заполняют жидкостью, таким образом, чтобы в ней отсутствовали пузыри воздуха. Приводящую трубку 11 соединяют резервуаром с жидкостью, а отводящую трубку 12 с насосом, работающим на всасывание. Проточную камеру устанавливают на предметном столике микроскопа. В емкость 10 через самогерметизирующееся отверстие 25 вводят клеточную суспензию и осуществляют инкубацию в отсутствие потока жидкости в течение времени, достаточного для осаждения клеток на поверхность биочипа 9. При этом клетки, имеющие на своей поверхности соответствующие антигены, связываются в тестовых участках 27 с иммобилизованными антителами. Во время инкубации биочипа 9 с клеточной суспензией подачу потока жидкости прекращают, а краны 14 закрывают для исключения возникновения потоков жидкости при случайном изменении положения проточной камеры. Во время инкубации биочипа 9 с клеточной суспензией поддержание необходимой температуры жидкости, отличающейся от температуры внешней среды в большую или меньшую сторону, обеспечивается работой элементов Пельтье 22.

Определение температуры осуществляется с помощью электрических термодатчиков 20, сигналы от которых поступает на внешнее управляющее устройство (на чертеже не показано), находящееся за пределами проточной камеры. Расположение термодатчиков 20 в разных частях емкости 10 проточной камеры позволяет адекватно определять температуру жидкости в разных ее частях. Если необходимо поддерживать одинаковую температуру жидкости во всех частях емкости 10, то при возникновении разницы температур, управляющее устройство изменяет подачу электрического тока на тот или иной из элементов Пельтье 22. Такая регулировка дает возможность поддержания практически одинаковой температуры в различных участках емкости 10. В процессе работы управляющего устройства используется принцип обратной связи.

При работе элементов Пельтье 22 одна их сторона является охлаждающей, а другая нагревающей. Для более эффективной работы элементов Пельтье 22 в режиме охлаждения жидкости, находящейся в проточной камере, целесообразно отведение тепла от их нагревающей стороны. Это достигается за счет использования съемных радиаторов 24

После завершения инкубации биочип 9 отмывают от клеток, не связавшихся с иммобилизованными антителами. Для этого пропускают через емкость 10 поток жидкости со скоростью, достаточной для их отрыва от поверхности биочипа 9. Контроль качества отмывки осуществляют с помощью микроскопии. При этом используют длиннофокусные объективы. Критерием качества отмывки является устранение клеток из фоновых участков 28 биочипа 9. Связавшиеся с иммобилизованными антителами клетки при этом остаются в области тестовых участков 27. Затем через емкость 10 проточной камеры пропускают раствор вещества, повышающего прочность связывания с подложкой оставшихся связанными клеток. После этого проточную камеру разбирают и извлекают из нее биочип 9, который подвергают дальнейшим исследованиям.

1. Проточная камера для инкубации и отмывки биочипа, содержащая корпус, имеющий емкость, в которой располагается биочип, приводящую и отводящую трубки, отличающаяся тем, что она снабжена системой регуляции температуры, включающей один или несколько датчиков, регистрирующих температуру и одно или несколько устройств, изменяющих температуру.

2. Проточная камера по п.1, отличающаяся тем, что устройство, изменяющее температуру, является элементом Пельтье.

3. Проточная камера по п.1, отличающаяся тем, что стенки емкости являются прозрачными в проекции биочипа.

4. Проточная камера по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что стенки емкости выполнены незапотевающими.

5. Проточная камера по п.2, отличающаяся тем, что снабжена приспособлением, обеспечивающим теплообмен одной из сторон элемента Пельтье с внешней средой.