Abdeckfolie für eine Mikrotiterplatte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdeckfolie für eine Mikrotiterplatte.

Mikrotiterplatten werden insbesondere für die unterschiedlichsten mikrobiologischen, zellzüchterischen und immunologischen Arbeitsgänge benutzt. Beispielsweise finden Mikrotiterplatten Anwendung in der PCR und der Züchtung von Mikroorganismen oder Zellen.

Mikrotiterplatten haben eine Vielzahl Vertiefungen zur Aufnahme der Probenflüssigkeit. Die Vertiefungen werden auch als „Wells" bezeichnet. Sie sind beispielsweise in einer Platte ausgebildet oder weisen von der Unterseite einer plattenförmigen Deckwand vorstehende Aufnahmeabschnitte auf. Die Deckwand kann an den Seiten nach unten vorstehende Seitenwände aufweisen. Die Vertiefungen haben öffnungen, die von der Oberseite der Platte aus zugänglich sind. Die Vertiefungen sind auf den Punkten eines Rasters angeordnet. Die gängigen Mikrotiterplatten haben in Reihen und Spalten 8 x 12 = 96 Vertiefungen. Mehr und mehr werden auch Mikrotiterplatten mit einer größeren Anzahl Vertiefungen, z.B. 16 x 24 = 384 Vertiefungen, verwendet. Die Rasterabstände der Vertiefungen entsprechen bei den meisten marktgängigen Mikrotiterplatten den Empfehlungen der SBS (= Society for biomolecular Screening) bzw. den daraus hervorgegangenen ANSI- Standards.

Die Verdunstung von Probenflüssigkeit aus den Vertiefungen ist ein Problem. Sie wird im wesentlichen von Temperatur, Luftfeuchte und Größe der Oberfläche bestimmt. In vielen Fällen führt eine Verdunstung zu einer nicht akzeptablen Verfälschung der Meßergebnisse. Dies ist in gesteigertem Maße bei Bearbeitung kleiner Volumina der Probenflüssigkeit der Fall. Der Trend bei der Bearbeitung von Probenflüssigkeit im Labor geht zu immer kleineren Mengen.

Zur Vermeidung von verdunstungsbedingtem Probenverlust und Kreuzkontamination zwischen den Proben in den verschiedenen Vertiefungen ist es bekannt, gegen die Oberseite der Mikrotiterplatte eine Matte zu drücken oder eine Folie aus Silikon oder PE aufzusiegeln. Die Handhabung der Mikrotiterplatte mit der aufgelegten Matte ist umständlich, insbesondere wenn mehrfach unter Abnahme der Matte von der Mikrotiterplatte Zugriff auf die Probenflüssigkeit genommen werden muß. Die Siegelung der Abdeckfolie auf die Mikrotiterplatte ist umständlich und nicht reversibel. Ein Zugriff auf die Probenflüssigkeit in der Mikrotiterplatte ist nicht möglich, ohne die Versiegelung zu zerstören.

Die GB 2 322 121 A offenbart eine Abdeckung für eine Mikrotiterplatte, die als Formteil größerer Materialstärke und verhältnismäßig komplizierter Formgebung ausgeformt ist. Durch die große Materialstärke und die besondere Ausformung wird ein Verschluß der Probengefäße wie bei einem Stopfen erzielt, d.h. mit einer kraftschlüssigen Verbindung an den Rändern des Probengefäßes. Schwächungszonen

sind vorgesehen, um ein Durchstechen der Abdeckung zu erleichtern. Ein Wiederverschließen der Einstichöffhung erfolgt wiederum aufgrund der Elastizität des Materials, so daß kein vollständiger Verschluß erwartet werden kann.

Die EP 1 302 243 Al offenbart ein System zur Lagerung einer Vielzahl von Proben, daß aus einer Mikrotiterplatte und einer Abdeckfolie aus einem thermoplastischen Elastomer besteht. Zwecks Zugang zu einem der mit der Abdeckfolie verschlossenen Probengefäße kann die Abdeckfolie mit einer Nadel oder Pipettenspitze oder ähnlichem durchstochen werden. Durch die elastischen Eigenschaften der Abdeckfolie kommt es nach dem Entfernen der Nadel- oder Pipettenspitze zu einem automatischen, nicht näher beschriebenen Wiederverschließen der Einstichöffnung.

Dennoch ist die Abdeckfolie im Bereich der Einstichöffnung verletzt, so daß ein hermetischer Verschluß, der eine Verdunstung der Probe verhindern könnte, nicht erzielt wird. Die Einstichöffnung kann durch die Elastizität der Abdeckfolie nur unvollständig verschlossen werden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abdeckung für eine Mikrotiterplatte zur Verfügung zu stellen, die einen Zugang zu in die Vertiefungen eingefüllter Probenflüssigkeit ermöglicht und dennoch einen verbesserten Schutz vor Verdunstung von Probenflüssigkeit bietet.

Die Aufgabe wird durch eine Abdeckfolie mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abdeckfolie sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 1 weist die Abdeckfolie für eine Mikrotiterplatte im Raster der Vertiefungen der Mikrotiterplatte angeordnete Schwächungszonen auf.

Die Schwächungszonen sind mittels mindestens einer Dosierspitze einer Pipettiervorrichtung oder eines Dosierautomaten durchstechbar. Die Dosierspitze ist z.B. eine austauschbare Pipettenspitze aus Kunststoff oder eine Nadelspitze aus Metall. Die Schwächungszonen können von der Dosierspitze selber oder von einem mit der Pipettiervorrichtung oder dem Automaten verbundenen Arm oder einem anderen öffner geöffnet werden. Die in die Vertiefung eingedrungene Dosierspitze kann Probenflüssigkeit aufnehmen oder abgeben. Wenn die Dosierspitze aus der Vertiefung und der Abdeckfolie herausgezogen wird, schließt sich die Schwächungszone, z.B. aufgrund einer der Abdeckfolie innewohnenden Elastizität bzw. aufgrund der Reibung zwischen der Pipettenspitze und einem daran anliegenden Rand der Abdeckfolie, welche die Abdeckfolie in ihre Ausgangsposition zurückzieht. Hierdurch ist die in der Vertiefung enthaltene Probenflüssigkeit weiterhin gegen Verdunstung geschützt.

Die Aufnahme und Abgabe von Probenflüssigkeit erfolgt z.B. mittels einer Einkanal-Pipettiervorrichtung oder - bei mehreren Vertiefungen

gleichzeitig - mittels einer Mehrkanal-Pipettiervorrichtung. Es sind Mehrkanal-Pipettiervorrichtungen bekannt, mit denen gleichzeitig sämtliche Vertiefungen einer Reihe oder in sämtlichen Reihen und Spalten von Mikrotiterplatten bearbeitbar sind.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt die Abdeckfolie eine Folie aus einem Material mit einem Formgedächtnis. Das Material mit einem Formgedächtnis kehrt nach dem Herausziehen der Dosierspitze aus der Schwächungszone in seine Ausgangslage zurück, so daß die Abdichtung der Vertiefung gewährleistet ist. Der Einsatz einer Folie aus einem Material mit einem Formgedächtnis hat den weiteren Vorteil, daß das öffnen und Schließen der Schwächungszonen berührungslos erfolgen kann. Hierdurch kann ein Abstreifen von Flüssigkeit von einer Dosierspitze an der Abdeckfolie und damit einhergehende Kontamination der Abdeckfolie vermieden werden. Einbezogen sind insbesondere Materialien mit einem Formgedächtnis aus Kunststoff, insbesondere sogenannte „Formgedächtnispolymere". Geeignete Materialien sind in dem Aufsatz „Kunststoffe mit Erinnerungsvermögen" in Angewandte Chemie Vol. 114 (2002) S. 20138 bis 20162 und in dem Patent US 6 388 043 Bl beschrieben. Der Inhalt dieser Druckschriften ist in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt die Abdeckfolie eine Folie aus einem Formgedächtnispolymer.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Folie aus einem Material mit einem Formgedächtnis, das bei Energiezufuhr eine vorbestimmte Form einnimmt, wodurch sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine geschlossene Schwächungszone öffnet oder gemäß einer anderen weiteren Ausgestaltung eine geöffnete Schwächungszone schließt. Die geöffnete Schwächungszone schließt sich nach einer Zeit, die von der zugeführten Energie abhängt. Die Energiezufuhr kann z.B. durch elektrische und/oder magnetische Felder und/oder Lichteinwirkung und/oder Wärmeeinwirkung auf die gesamte Abdeckfolie oder auf die Schwächungszonen konzentriert erfolgen. Eine konzentrierte Licht- und/oder Wärmeeinwirkung kann z.B. mittels Laserlicht erfolgen. Das Laserlicht kann z.B. mittels Laserdioden preiswert erzeugt werden. Laserlicht ist genau und mit hohem Energieeintrag aus größerer Entfernung auf die Schwächungszonen ausrichtbar.

Gemäß der einen o.g. Ausgestaltung öffnet sich die Schwächungszone infolge Energiezufuhr. Durch die geöffnete Schwächungszone hindurch ist ein Zugriff auf die Probe in der Vertiefung möglich. Einige Zeit nach Energiezufuhr kehrt die Schwächungszone in ihre Ausgangsform zurück, so daß eine Probe in der Vertiefung vor Verlust durch Verdunstung geschützt ist.

Bei der anderen o.g. Ausgestaltung kann die Schwächungszone mittels der Pipettenspitze oder mittels eines Armes oder eines Werkzeuges oder anderweitig geöffnet werden. Danach ist durch die geöffnete Schwächungszone hindurch ein Zugriff auf die Probe in der Vertiefung

möglich. Die Schwächungszone wird anschließend geschlossen, indem Energie zugeführt wird, so daß die Schwächungszone in ihre vorbestimmte Ausgangsfoπn zurückkehrt, in der sie die Vertiefung so abschließt, daß Verluste durch Verdunstung vermieden werden.

Die Abdeckfolie ist beispielsweise eine homogene Folie aus einem einzigen Material oder aus einem Materialgemisch. Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt die Abdeckfolie mehrere übereinandergeschichtete Folien aus verschiedenen Materialien. Dies ermöglicht es beispielsweise, die Unterseite der Abdeckfolie aus einem Material herzustellen, das inert gegenüber Probenflüssigkeit und/oder vorteilhaft mit einer Mikrotiterplatte verbindbar ist.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt die Abdeckfolie Folien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Durch Wärmezufuhr ist es somit möglich, eine Krümmung der Abdeckfolie herbeizuführen. Dies ist erfindungsgemäß nutzbar, um Schwächungszonen gezielt durch Wärmezufuhr zu öffnen oder zu schließen. Auch ist es möglich, die Abdeckfolie durch gezieltes Kühlen an den Schwächungsstellen zu schließen oder zu öffnen. Wenn die maximale Krümmung zweier polymerer Folien auf einer kurzen Wegstrecke bzw. im Bereich einer Schwächungszone zu gering ist, ist gemäß einer Ausgestaltung eine Metallfolie oder ein Metallstreifen in Verbund mit einer Folie aus einem polymeren Material vorhanden. Je nach zugeführter Wärmemenge schließt sich die Schwächungszone in einer einstellbaren Zeit.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Abdeckfolie eine Folie aus einem Material mit einem Formgedächtnis und eine Folie aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials mit dem Formgedächtnis abweicht. Bei dieser Ausgestaltung kommt es bei Erwärmung des Materials mit dem Formgedächtnis zu einer besonders starken Formänderung der Abdeckfolie, da durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten die Formänderung wie bei einem Bimetallschalter verstärkt wird. Dies ist insbesondere bei Einsatz von Formgedächtnispolymeren mit gering ausgeprägtem Formgedächtniseffekt von Vorteil, bei denen eine Erwärmung grundsätzlich nur eine Formänderung über eine kurze Wegstecke bewirkt.

Diese Ausgestaltung kann so ausgeführt sein, daß durch Energiezufuhr das öffnen oder das Schließen der Schwächungszonen gesteuert wird.

Die erfindungsgemäße Abdeckfolie bezieht sich auf beliebige Mikro- titerplatten. Beliebige äußere Abmessungen der Mikrotiterplatten und Rasterabstände der Vertiefungen sind einbezogen. Die Abdeckfolie kann dem Anwender als quasi Endlosmaterial auf Rollen zum Abtrennen einzelner Folienstücke oder in Form von Folienstücken mit auf die Mikrotiterplatte abgestimmter Größe zur Verfügung gestellt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung entspricht der Rasterabstand der Schwächungszonen und/oder die Länge und Breite der Abdeckfolie dem Rasterabstand der Vertiefungen einer Mikrotiterplatte und/oder der Länge und Breite einer Mikrotiterplatte gemäß den Empfehlungen der Society of Biomolecular Screening (SBS) bzw. den daraus hervorgegangenen ANSI-Standards. Auf folgende ANSI-Standards wird Bezug genommen: ANSI/SB S 1-2004: Microplates - Footprint Dimensions; ANSI/SBS 2-2004: Microplates - Height Dimensions; ANSI/SBS 3-2004: Microplates - Bottom Outside Flange Dimensions; ANSI/SBS 4-2004: Microplates - Well Positions. Diese veröffentlichten Standards sind über die Society of Biomolecular Screening erhältlich bzw. im Internet unter folgender Adresse abrufbar: http://www.sbsonline.org/msdc/approved.php. Die obigen ANSI- Standards sind in die vorliegende Anmeldung einbezogen.

Die Schwächungszonen sind z.B. Bereiche verringerter Stärke der Abdeckfolie. Gemäß einer Ausgestaltung weisen die Schwächungszonen mindestens einen Schlitz auf. Gemäß einer Ausgestaltung weist die Schwächungszone mindestens zwei einander kreuzende Schlitze auf.

Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt die Schwächungszone eine Ausstülpung. Die Ausstülpung erleichtert das Einführen und Herausziehen einer Dosierspitze und kann Abstreifeffekte vermeiden.

Gemäß einer Ausgestaltung hat die Abdeckfolie zumindest an der Unterseite eine Klebstoffbeschichtung und/oder besteht dort aus

Polyethylen (PE) oder Polystyrol (PS) oder einem arideren mit Mikro- titerplatten verschweißbaren Material. Dies ermöglicht eine Verklebung bzw. Versiegelung mit der Mikrotiterplatte. Einbezogen ist aber auch das Fixieren der Abdeckfolie auf der Mikrotiterplatte mit mechanischen Hilfsmitteln.

Schließlich umfaßt die Erfindung eine Mikrotiterplatte mit einer Abdeckfolie der vorbeschriebenen Art.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Mikrotiterplatte mit einer aufgesiegelten Abdeckfolie bei Annäherung einer Pipettenspitze in einem vertikalen Teilschnitt;

Fig. 2 eine andere Mikrotiterplatte mit einer aufgesiegelten Abdeckfolie bei Annäherung einer Pipettenspitze mit einem damit verbundenen Arm im vertikalen Teilschnitt;

Fig. 3a bis c unterschiedlich ausgestaltete Schwächungszonen in einem Vertikalschnitt;

Fig. 4a bis c unterschiedlich ausgestaltete Schwächungszonen in der Draufsicht.

Gemäß Fig. 1 hat eine Mikrotiterplatte 1 eine plattenförmige Deckwand 2 mit einer Vielzahl Vertiefungen 3, die durch von der Unterseite der Deckwand 2 vorstehende Aufnahmeabschnitte 4 zylindrischer Form begrenzt sind. Die Vertiefungen 3 sind grundsätzlich von der Oberseite der Deckwand 2 aus durch öffnungen 5 in der Deckwand zugänglich.

Auf die Oberseite der Deckwand 2 ist eine Abdeckfolie 6 aufgesiegelt. Die Abdeckfolie 6 hat Schwächungszonen 7 über jeder Vertiefung 3, die durch mindestens einen Schlitz und eine Ausstülpung der Abdeckfolie 6 nach unten in die Vertiefung 3 hinein gebildet sind. Eine erfindungsgemäße Abdeckfolie 6 weist die Schwächungszonen 7 im Raster der Vertiefungen 3 der Mikrotiterplatte 1 auf.

Die Abdeckfolie 6 umfaßt eine Folie aus einem Formgedächtnispolymer oder besteht gänzlich aus einer solchen Folie.

Vor dem Versiegeln der Mikrotiterplatte 1 ist in die Vertiefungen 3 Probenflüssigkeit 8 eingefüllt worden. Im Ausgangszustand ist die Abdeckfolie 6 auch im Bereich der Schwächungszonen 7 geschlossen, so daß Probenflüssigkeit 8 nicht durch Verdunstung austreten kann. Die Probenflüssigkeit 8 ist mittels einer Pipettenspitze 9 entnehmbar bzw. auffüllbar. Hierfür ist die Pipettenspitze 9 durch die z.B. als Ausstülpungen ausgeführten Schwächungszonen 7 der Abdeckfolie 6 in die Vertiefungen 3 einführbar.

Nach dem Herausziehen der Pipettenspitze 9 schließt sich die Abdeckfolie im Bereich der Schwächungszonen 7 selbsttätig nur teilweise, so daß eine kleine öffnung verbleibt, durch die Probenflüssigkeit verdunsten kann. Zum Schließen der Schwächungszonen 7 wird Energie - z.B. Licht- und Wärmeenergie - insbesondere mittels Laserlicht in die Schwächungszonen 7 eingebracht, so daß diese ihre Ausgangsform wieder einnehmen. Danach sind die Vertiefungen 3 nach oben geschlossen, so daß Probenflüssigkeit 8 nicht durch Verdunsten austreten kann.

Bei einer anderen Ausführung werden die Schwächungszonen 7 von Fig. 1 durch Einbringen von Energie geöffnet. Danach ist die Pipettenspitze 9 berührungslos einführbar und nach dem Pipettieren entnehmbar. Die Schwächungszonen 7 schließen sich nach einer Zeitdauer, die von der zugeführten Energiemenge abhängt. Dieses Beispiel ermöglicht ein berührungsloses öffnen und Schließen der Schwächungszonen 7.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 sind die Vertiefungen 3' bzw. die Aufnahmeabschnitte 4' der Mikrotiterplatte T konisch. Die Abdeckfolie 6' weist Schwächungszonen 7' in Form von einfachen Schlitzen auf.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Pipettiervorrichtung 10, welche die Pipettenspitze 9 unten trägt, mit einem Arm 11 fest verbunden,

der vor der Pipettenspitze 9 in eine Schwächungszone 7' eindringt, um diese zu öffnen. Beim Herausziehen der Pipettenspitze 9 verläßt der Arm 11 zuletzt die Schwächungszone 7'. Infolgedessen verhindert der Arm 11 eine Kontamination der Abdeckfolie 6' bzw. der Pipettenspitze 9 durch Abstreifeffekte. Nach dem Herausziehen der Pipettenspitze 9 sind die Schwächungszonen 7' wiederum durch Einbringen von Energie (z.B. Licht und/oder Wärmeenergie) schließbar.

Gemäß einer anderen Ausführung sind die Schwächungszonen 7' von Fig. 2 durch Einbringen von Energie offenbar und schließen sich nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer.

Gemäß Fig. 3a ist eine Schwächungszone 7" als Schlitz mit nach unten abgewinkelten Folienabschnitten ausgebildet.

Gemäß Fig. 3b ist die Schwächungszone 7'" eine Ausstülpung der Abdeckfolie 6 nach oben von der Vertiefung weg.

Gemäß Fig. 3c ist die Schwächungszone 7 ^IV wiederum ein Schlitz mit nach oben abgewinkelten Folienabschnitten.

Da die Schwächungszonen 7'" und 7™ gemäß Fig. 3b und Fig. 3c nach oben öffnen, sind sie vorteilhaft insbesondere bei sehr kleinen Aufnahmen.

Gemäß Fig. 4a ist eine Schwächungszone 7 ^V durch zwei einander kreuzende Schlitze gebildet.

Gemäß Fig. 4b ist eine Schwächungszone 7 ^VI durch zwei U-förmig verlaufende und einander an der Basis berührende Schlitzlinien einer Abdeckfolie gebildet. Hierdurch entstehen zwei Klappen, die aus der Ebene der Abdeckfolie abklappbar sind.

Gemäß Fig. 4c ist eine Schwächungszone 7 ^vπ durch einen einzigen nahezu kreisförmig gebogenen Schlitz gebildet. Dieser umgrenzt eine Art Klappe, die um die zwischen den Enden des Schlitzes befindliche Achse aus der Ebene der Abdeckfolie herausklappbar ist.

Die Ausführungen von Fig. 3a bis 4c können so ausgestaltet sein, daß die Schwächungszonen durch Einbringen von Energie schließbar oder offenbar sind.