Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung oder Aufreinigung von Probenmaterial, insbesondere von Nukleinsäuren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung, insbesondere Trennung, oder Aufreinigung von Probenmaterial, insbesondere von Nukleinsäuren.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit mikrofluidischen Verfahren, Systemen bzw. Vorrichtungen, deren Strukturen eine Größe von etwa 1 bis 5000 μm und/oder deren Kavitäten jeweils ein Volumen von etwa 1 bis 5000 μl aufweisen. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich insbesondere auf Vorrichtungen und Verfahren, bei denen Kapillar-, Druck- und/oder Zentrifugalkräfte wirken und für die Funktion entscheidend sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Aufreinigung von Probenmaterial, besonders bevorzugt von Nukleinsäuren, wie DNS oder RNS, das zunächst als Gemisch, beispielsweise als Blut-, Zellkultur-, Lebensmittel- oder Bodenprobe, vorliegt. Die nachfolgende Beschreibung ist primär auf die Aufreinigung von Nukleinsäuren aus dem anfänglich vorlie- genden Probenmaterial gerichtet. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Es können auch zum Beispiel andere Verbindungen, wie Proteine, Fette oder Metabolite, oder Zellen oder Zellbestandteile, wie Organellen, analysiert werden. Weiter können die angegebenen Vorrichtungen und Verfahren auch zur sonstigen Behandlung von Probenmaterial oder für sonstige Zwecke, insbesondere im Bereich der mikrofluidischen Systeme, Vorrichtungen und Verfahren, eingesetzt werden.

Bisher erfolgte das Aufreinigen von Probenmaterial entweder manuell oder mit Hilfe von Laborautomaten. Bei der manuellen Aufreinigung, z. B. von DNS aus Zellkulturmaterial oder Blut, ist eine Abfolge von vielen Arbeitsschritten notwendig, die von einem Bediener durchgeführt werden muß. Dazu gehören das Transferieren von Flüssigkeiten in verschiedene Behälter und die Zugabe oder Entfernung von Flüssigkeiten sowie der Transfer in eine Zentrifuge, einen Mixer oder Inkubator. Bei der Aufreinigung durch einen Laborau-

tomaten werden diese Schritte beispielsweise durch Pipettiersysteme, Greiferund Verfahreinrichtungen durchgeführt bzw. automatisiert.

Eine bekannte Abfolge zur DNA-Aufreinigung sieht beispielsweise den nach- folgenden Ablauf vor. 20 μl einer Protease (Enzym-Lösung) werden als erste Behandlungsflüssigkeit in ein Zentrifugengefäß pipettiert und 200 μl pro Probenmaterial sowie 200 μl eines Lyse-Puffers als zweite Behandlungsflüssigkeit hinzugegeben. Ein Mischgerät vermischt die Flüssigkeiten im verschlossenen Zentrifugengefäß. Anschließend wird das Zentrifugengefäß in einen In- kubator transferiert, wo es für zehn Minuten bei einer erhöhten Temperatur von beispielsweise 56 ⁰ C gelagert wird. Das Zentrifugengefäß wird in eine Zentrifuge transferiert und zentrifugiert. Anschließend wird das Zentrifugengefäß entnommen, geöffnet und Ethanol als weitere Behandlungsflüssigkeit zugegeben. Dann folgen ein nochmaliges Mischen und Zentrifugieren. Das bisherige Zentrifugieren diente einer Entfernung von Tropfen an der Behälterinnenseite, insbesondere vom Deckel oder dergleichen. Das Gemisch (Lysat) wird dann in eine sogenannte Zentrifugensäule mit einem Abtrennmittel für DNS umgefüllt und zentrifugiert. Beim Zentrifugieren wird das Gemisch durch das Abtrennmittel hindurch in einen Sammelbehälter geleitet, wobei DNS im Abtrennmittel gebunden wird und der Sammelbehälter das Filtrat aufnimmt. Anschließend wird der Sammelbehälter ausgetauscht, die Zentrifu- giersäule geöffnet, eine Waschlösung, insbesondere ein Wasch-Puffer, zugegeben und wieder zentrifugiert. Dieser Schritt wird mit einer zweiten Waschlösung bzw. einem zweiten Wasch-Puffer wiederholt. Schließlich wird der letzte Sammelbehälter gegen einen sauberen Entnahmebehälter ausgetauscht, die Zentrifugiersäule geöffnet und ein Lösemittel, wie ein bestimmter Puffer oder destilliertes Wasser, zugegeben und das ganze bei Raumtemperatur für etwa eine Minute inkubiert, also gelagert. Das Lösemittel löst die am Abtrennmittel gebundene DNS. Beim abschließenden Zentrifugieren wird das Lösemittel zusammen mit der DNS in den Entnahmebehälter überführt, so daß in dem Entnahmebehälter das aufgereinigte Probenmaterial, also die DNS zusammen mit dem Lösemittel ohne die sonstigen Bestandteile, wie Zellreste, Abbauprodukte aus dem erfolgten Proteinabbau oder dergleichen, vorliegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung oder Aufreinigung von Probenmaterial, insbe-

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sondere von Nukleinsäuren, anzugeben, wobei der Ablauf und die Handhabung gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht werden und/oder eine einfache, kostengünstige, weitgehend automatisierte und/oder schnelle Behandlung bzw. Aufreinigung von Probenmaterial ermöglicht wird.

Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 11 oder 14 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine mikrofluidische Vorrichtung mit einer insbesondere flachen oder scheibenförmigen Plattform für die Behandlung bzw. Aufreinigung des Probenmaterials einzusetzen. Die Vorrichtung weist eine Probenkammer zur Aufnahme von Probenmaterial, eine Vorratskammer zur Aufnahme eines Lösemittels, eine Reaktionskammer mit einem Abtrennmittel insbesondere zum selektiven, reversiblen bzw. temporären Binden von bestimmtem Probenmaterial, wie Nukleinsäuren, eine Sammelkammer insbesondere für überschüssige Flüssigkeiten und/oder eine Entnahmeeinrichtung zur Aufnahme von behandeltem bzw. aufgereinigtem Probenmaterial auf. Die Kammern und die Entnahmeeinrichtung sind in bzw. an der Plattform gebildet oder angebracht und derart untereinander verbunden, daß das Probenmaterial in einem Abtrennschritt durch Zentrifugalkräfte aus der ersten Kammer über die Reaktionskammer in die Sammelkammer überführbar ist, wobei Bestandteile des Probenmaterials, wie Nukleinsäuren, vom Abtrennmittel in der Reaktionskammer zurückgehalten oder gebunden wer- den, und daß das Lösemittel in einem Entnahmeschritt durch Zentrifugalkräfte in die Reaktionskammer überführt wird, um gebundenes Probenmaterial zu lösen und anschließend aus der Reaktionskammer als behandeltes bzw. aufgereinigtes Probenmaterial in die Entnahmeeinrichtung zu überführen. Dies vereinfacht den Ablauf wesentlich, da insbesondere kein Wechseln von Behältern und vorzugsweise kein Nachfüllen oder späteres Einfüllen von Flüssigkeiten, wie des Lösemittels, erforderlich sind.

Vorzugsweise werden auch die weiteren Schritte, wie das Mischen des Probenmaterials mit Behandlungsflüssigkeiten, insbesondere zum Proteinabbau, in der mikrofluidischen Vorrichtung durchgeführt.

Ein weiterer, auch unabhängig realisierbarer Aspekt liegt darin, das Abtrennmittel, insbesondere ein Bindemittel, Filtermittel o. dgl., direkt in die Plattform einzubauen und insbesondere senkrecht zur Plattenebene zu durchströmen. Dies gestattet einen einfachen kompakten Aufbau.

Ein zweiter, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein besonders effektives Mischen von Fluiden, wie von Probenmaterial mit Behandlungsflüssigkeiten, bei einfachem Aufbau der mikrofluidi- schen Vorrichtung vor. Eine Mischkammer ist vorzugsweise nur über einen Kanal mit einer Zusatzmischkammer verbunden. Die zu mischenden Fluide werden - vorzugsweise abwechselnd bzw. mehrfach nacheinander — durch Zentrifugalkräfte über den Kanal in die Zusatzmischkammer zumindest teilweise überführt und aus dieser durch Gasdruck und/oder elastische Rückstellkräfte wieder zurück in die Mischkammer überführt. So wird durch insbeson- dere entsprechende Variation der Rotationsgeschwindigkeit (Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit) der vorzugsweise flachen bzw. scheibenförmigen Vorrichtung bzw. Plattform ein sehr effizientes Mischen ermöglicht. Insbesondere ist keine separate Mischeinrichtung erforderlich.

Ein dritter, ebenfalls unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine unmittelbare Halterung eines Behälters zur Aufnahme von behandeltem bzw. aufgereinigtem Probenmaterial an der scheibenförmigen, rotierbaren Plattform vor. Insbesondere handelt es sich bei diesem Behälter um einen sogenannten Eppendorf-Cup oder einen sonstigen in der Analytik verbreiteten Standardbehälter. Nach dem Füllen erfolgt ein Lösen des Behälters von der Plattform. Die unmittelbare Anordnung bzw. Halterung des Behälters an der Plattform erübrigt einen zusätzlichen Schritt zur Entnahme des behandelten bzw. aufgereinigten Probenmaterials und überführung in den Behälter.

Die unmittelbare Anordnung des Behälters an der Plattform kann auch für sonstige Zwecke, beispielsweise zur Zuführung bzw. Bereitstellung von Probenmaterial oder sonstiger Flüssigkeiten, dienen. Die Entnahme aus dem Behälter und überleitung in eine Kammer bzw. das mikrofluidische Kanalsystem der Vorrichtung erfolgt dann vorzugsweise durch Zentrifugal-, Druck-, Gravi- tations- und/oder Kapillarkräfte.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine nicht maßstabsgerechte Ansicht eines Teils einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 einen ausschnittsweisen Schnitt von Fig. 1 entlang Linie II - II;

Fig. 3 einen ausschnittsweisen Schnitt von Fig. 1 entlang Linie III - III;

Fig. 4 eine nicht maßstabsgerechte Ansicht eines Teils einer vor- schlagsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 eine ausschnittsweise Vergrößerung von Fig. 4 entlang Linie V -

V;

Fig. 6 einen zu Fig. 2 korrespondierenden, ausschnittsweisen Schnitt von Fig. 1, wobei ein anders ausgebildetes Abtrennmittel vorgesehen ist; und

Fig. 7 eine perspektivische, nicht maßstabsgerechte Ansicht einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausfuhrungsform.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile die gleichen Bezugszei- chen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung weggelassen ist. Einzelne Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen und die verschiedenen Ausführungsformen können auch beliebig miteinander kombiniert und auch bei anders aufgebauten Vorrichtungen 1 bzw. sonstigen Ver- fahren zur Behandlung oder Aufreinigung von Probenmaterial eingesetzt werden.

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Fig. 1 zeigt in einer nicht maßstabsgerechten, sehr schematischen Ansicht einen Teil einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausfüh- rungsform. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein mikrofluidisches Sy- stem im eingangs genannten Sinne.

Die Vorrichtung 1 weist eine Plattform 2 auf, die insbesondere flach bzw. plattenförmig ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 die Form einer runden Scheibe, beispielsweise einer Compact Disc (CD) oder dergleichen auf. Jedoch kann die Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 auch aus mehreren, vorzugsweise segmentartigen Modulen M aufgebaut oder - wie beim Darstellungsbeispiel - als einzelnes, vorzugsweise segmentartiges Modul M ausgebildet sein. Das Modul M bzw. die Module M - gegebenenfalls auch unterschiedliche Module M - ist bzw. sind dann bei- spielsweise auf einem Träger 3 anbringbar bzw. halterbar oder einsetzbar. Jedoch sind auch andere Konfigurationen und Gestaltungen möglich.

Die Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 ist um eine in Fig. 1 angedeutete Drehachse 4 - die hier senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft - zur Erzeugung von Zentrifugalkräften rotierbar. Jedoch sind hier auch andere Anordnungen möglich.

Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 dient einer Behandlung, beispielsweise Trennung oder Reaktion, oder einer Aufreinigung von Probenmaterial 5. Bei- spielsweise handelt es sich bei dem Probenmaterial 5 um Blut, Blutbestandteile, eine Zellkultur, eine Gewebeprobe, eine Lebensmittelprobe, eine Bodenprobe oder sonstige, insbesondere chemische oder biologische Proben. Besonders bevorzugt werden die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 und das vorschlagsgemäße Verfahren zur Aufreinigung von Nukleinsäuren, wie DNS oder RNS, aus dem zunächst vorliegenden (rohen) Probenmaterial 5 verwendet. Jedoch können die Vorrichtung 1 und die beschriebenen Verfahren auch für sonstige Behandlungen, Untersuchungen oder dergleichen des Probenmaterials 5 verwendet werden. Die bisherigen und folgenden Ausfuhrungen gelten dann entsprechend oder ergänzend.

Das Probenmaterial 5 liegt vorzugsweise in fließfähiger oder fluidisierbarer Form, insbesondere als Fluid, beispielsweise als Flüssigkeit mit Zellbestandteilen, Proteinen oder dergleichen, vor. Nachfolgend wird das Probenmaterial 5 vereinfachend auch als Flüssigkeit bezeichnet, auch wenn es feste bzw. un- gelöste Bestandteile, große Moleküle, insbesondere Proteine, oder dergleichen enthält. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Probenmaterial 5 um eine biologische Probe oder Bestandteile davon.

Beim Darstellungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 eine Pro- benkammer 6 zur Aufnahme von Probenmaterial 5, eine Vorratskammer 7 zur Aufnahme eines Lösemittels 8, eine Reaktionskammer 9 mit einem Abtrennmittel 10 insbesondere zum selektiven, reversiblen bzw. temporären Binden von Probenmaterial 5, insbesondere Nukleinsäuren, wie DNS oder RNS, eine Sammelkammer 11 für überschüssiges Probenmaterial 5, überschüssige Flüs- sigkeiten oder dergleichen und/oder eine Entnahmeeinrichtung 12 zur Aufnahme von behandeltem bzw. aufgereinigtem Probenmaterial 5, insbesondere von Nukleinsäuren, wie DNS oder RNS, oder dergleichen, auf.

Fig. 2 ist ein bevorzugter Aufbau der Vorrichtung 1 zu entnehmen. Die Platt- form 2 besteht vorzugsweise aus einem Plattenmaterial, insbesondere aus Kunststoff. Die Kammern 6, 7, 9 und 1 1 sind vorzugsweise durch entsprechende Vertiefungen von einer Flachseite oder beiden Flachseiten her gebildet. Die Kanäle 13 bis 16 sind vorzugsweise durch entsprechende Nuten, Rillen oder sonstige Ausnehmungen, insbesondere entlang der Flachseiten gebil- det. Beim Darstellungsbeispiel laufen die Kanäle 13 bis 16 oder Abschnitte davon bedarfweise auf entgegengesetzten Seiten, beispielsweise um eine besonders kompakte Anordnung der Kavitäten und/oder gewünschte Strömungseigenschaften, -richtungen oder dergleichen zu erreichen.

Das Plattenmaterial kann beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt und mit den Kavitäten (Kammern, Kanälen, Durchbrechungen, Ausnehmungen oder dergleichen) versehen sein. Jedoch kann das Plattenmaterial auch in jeder sonstigen geeigneten Weise hergestellt und/oder bearbeitet werden.

Die Kavitäten sind in geeigneter Weise durch eine Abdeckung 17 oder - wie beim Darstellungsbeispiel - beidseitig durch Abdeckungen 17, vorzugsweise

Folie oder dergleichen, abgedeckt und dadurch flüssigkeitsdicht und insbesondere zumindest weitgehend gasdicht abgeschlossen. Eventuelle Chemieka- lien, Beschichtungen, das Abtrennmittel 10 oder dergleichen werden - soweit erforderlich - vor dem Abdecken aufgebracht, eingebracht oder eingesetzt.

Die Kammern 6, 7, 9 und 11 sowie die Entnahmeeinrichtung 12 sind derart angeordnet und/oder insbesondere über entsprechende Kanäle 13 bis 16 derart miteinander verbunden, daß der nachfolgend erläuterte Ablauf oder ein vergleichbarer Ablauf ermöglicht wird.

Bei der ersten Verfahrensvariante ist das Probenmaterial 5 vor dem Einfüllen in die Probenkammer 6 vorzugsweise vorbehandelt.

Bei der besonders bevorzugten Aufreinigung von Nukleinsäuren erfolgt die Vorbehandlung des Probenmaterials 5 insbesondere derart, daß im Probenmaterial 5 ursprünglich enthaltene Zellen lysiert und vorhandene Proteine - insbesondere durch Protease - abgebaut werden. Zur Beschleunigung bzw. Ermöglichung oder Optimierung des Proteinabbaus erfolgt vorzugsweise bei der Vorbehandlung eine Erwärmung auf über 50 ⁰ C für eine vorbestimmte Zeit. Weiter kann bei der Vorbehandlung auch eine Abtrennung von Zelltrümmern oder anderen Bestandteilen erfolgen.

Das vorbehandelte Probenmaterial 5 wird in die Probenkammer 6 gefüllt, insbesondere pipettiert. Die Probenkammer 6 ist dementsprechend offen ausge- bildet. Alternativ kann ein Pipettieren auch in eine nicht dargestellte, offene Vorkammer erfolgen, aus der das Probenmaterial 5 insbesondere selbsttätig durch Kapillarkräfte in die dann geschlossene bzw. abgedeckte Probenkammer 6 überführt wird.

Weiter wird das Lösemittel 8, beispielsweise ein sogenannter Elutionspuffer oder destilliertes Wasser, in die Vorratskammer 7 gefüllt, insbesondere pipettiert. Die Vorratskammer 7 ist entsprechend vorzugsweise offen ausgebildet. Jedoch kann bedarfsweise auch hier eine nicht dargestellte, offene Vorkammer eingesetzt werden, in die das Lösemittel 8 eingefüllt bzw. pipettiert wird, um vorzugsweise durch Kapillarkräfte in die dann geschlossene Vorratskammer 7 überführt zu werden.

Nach dem Befüllen mit dem bei diesem Darstellungsbeispiel vorzugsweise vorbehandelten Probenmaterial 5 und dem Lösemittel 8 wird die Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 bzw. der Träger 3 rotiert, um in einem Abtrennschritt das Probenmaterial 5 durch Zentrifugalkräfte aus der ersten Kammer 6 über die Reaktionskammer 9 in die Sammelkammer 11 zu überfuhren, wobei Probenmaterial 5 - genauer gesagt Bestandteile des Probenmaterials 5, insbesondere DNS und/oder RNS - vom Abtrennmittel 10 in der Reaktionskammer 9 zurückgehalten und vorzugsweise gebunden wird bzw. werden.

Vorzugsweise dient das Abtrennmittel 10 einem selektiven, temporären bzw. reversiblen Binden von Probenmaterial 5 bzw. zumindest einem bestimmten Bestandteil des Probenmaterials 5. Jedoch kann das Abtrennmittel 10 bedarfsweise auch nur einer Rückhaltung bzw. Abtrennung oder Filtration vom Probenmaterial 5 bzw. Bestandteilen des Probenmaterials 5 dienen. Entsprechend kann das Abtrennelement 10 auch als Filterelement, Membran oder dergleichen ausgebildet sein.

Beim Abtrennschritt wird die Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 mit einer ersten Rotationsgeschwindigkeit (Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit) rotiert, um das Probenmaterial 5 aus der ersten Kammer 6 über den Kanal 13 zunächst in die Reaktionskammer 9 zu überführen. Die Rotationsgeschwindigkeit ist hierbei derart gewählt, daß insbesondere ein Kanal- bzw. Kapillarstop KS - beispielsweise am übergang von der ersten Kammer 6 zum Kanal 13 - erst bei Erreichen oder überschreiten der ersten Rotationsgeschwindigkeit überwunden werden kann. Ein derartiger Stop KS ist beispielsweise durch eine sprunghafte Querschnittserweiterung, aber auch durch eine geeignete Ventileinrichtung, bei einem bestimmten Druck bzw. einer bestimmten Kraft berstenden Membran oder dergleichen realisierbar.

Der ausschnittsweise, schematische Schnitt gemäß Fig. 2 entlang Linie II-II von Fig. 1 veranschaulicht einen möglichen Aufbau der Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 ohne Probenmaterial 5 im Bereich der Reaktionskammer 9. Das Probenmaterial 5 strömt über den Kanal 13 beim Darstellungsbeispiel von oben in die Reaktionskammer 9 und wird durch das darin angeordnete Abtrennmittel 10 geleitet. Das Abtrennmittel 10 weist vorzugsweise einen in Fig.

1 und 2 angedeuteten, porösen Körper und/oder Glasfasern, insbesondere in Form einer Glasfasermembran, oder dergleichen zum selektiven, temporären bzw. reversiblen Binden eines aufzureinigenden Bestandteils des Probenmaterials 5, insbesondere von Nukleinsäuren, auf. Alternativ oder zusätzlich weist das Abtrennmittel 10 eine Oberflächenbeschichtung, Membran, Vorsprünge und/oder dergleichen zum gewünschten temporären Binden mindestens eines gewünschten Bestandteils des Probenmaterials 5 auf oder besteht daraus.

Beim Darstellungsbeispiel ist das Abtrennmittel 10 vorzugsweise durch eine in die Reaktionskammer 9 eingesetzte Glasfaser-Membran gebildet, die bestimmte Bestandteile des Probenmaterials 5, insbesondere Nukleinsäuren selektiv und temporär bzw. reversibel binden kann. Alternativ oder zusätzlich können auch sonstige Mikrostrukturen, eine Beschichtung, insbesondere eine SiO ₂ -Beschichtung, sogenannte Beads, magnetische Partikel oder dergleichen eingesetzt werden.

Das Abtrennmittel 10 kann beispielsweise auch kleine Körperchen 38, insbesondere Kügelchen, sogenannte Beads, Stäbchen oder dgl., bevorzugt mit einer Größe von etwa 200 nm bis 200 μm, aufweisen, an die der aufzureinigen- de Bestandteil des Probenmaterials 5 bindet. In diesem Fall weist das Abtrennmittel 10 dann vorzugsweise zusätzlich eine Art Filter 39, Membran oder sonstige geeignete Struktur bzw. Einrichtung auf, um die Körperchen 38 zurückzuhalten und insbesondere einen Transport der Körperchen 38 in die Sammelkammer 11 zu verhindern.

Beim Darstellungsbeispiel wird das Probenmaterial 5 nach über- bzw. Durchströmen des Abtrennmittels 10 über den Kanal 14 in die Sammelkammer 11 geleitet. Beim Darstellungsbeispiel erfolgt die Ableitung vorzugsweise auf der der Zuleitung gegenüberliegenden Seite, insbesondere um eine gute Durch- Strömung des Abtrennmittels 10 (vorzugsweise quer oder senkrecht zur Plattenebene E) zu ermöglichen bzw. zu erreichen. Beim Darstellungsbeispiel sind die Kanäle 13 und 14 also auf entgegengesetzten Flachseiten der Plattform 2 angeordnet bzw. gebildet bzw. an die Reaktionskammer 9 angeschlossen.

Der die Reaktionskammer 9 mit der Sammelkammer 11 verbindende Kanal 14 ist vorzugsweise zunächst ausgehend von der Reaktionskammer 9 zur Drehachse 4 hin geführt, und zwar insbesondere in einem Bogen bis zu einem der Drehachse 4 am nächsten liegenden Punkt P, so daß ein Weiterleiten des Pro- benmaterials 5 aus der Reaktionskammer 9 in die Sammelkammer 11 nur dann möglich ist, wenn ausreichend viel Probenmaterial 5 und/oder sonstige Flüssigkeit zur Verfügung steht, um eine Füllung der Reaktionskammer 9 und des sich anschließenden Kanals 14 über den Punkt P hinaus zu ermöglichen, und zwar soweit, daß die darüber hinausreichende Flüssigkeitssäule aufgrund der wirkenden Zentrifugalkräfte beim Rotieren und gegebenenfalls zusätzliche Kapillarkräfte und/oder Druckkräfte eine Entleerung der Reaktionskammer 9 bzw. Weiterförderung des Probenmaterials 5 in die Sammelkammer 11 bewirken.

Nach dem Abtrennschritt kann bedarfsweise mindestens ein Waschschritt erfolgen, der später näher erläutert wird.

Schließlich folgt ein Entnahmeschritt. Besonders bevorzugt ist kein Auffüllen, Nachfüllen oder Einfüllen des Lösemittels 8 nach dem Abtrennschritt erfor- derlich, auch wenn dies grundsätzlich möglich ist.

Im Entnahmeschritt wird die Rotationsgeschwindigkeit der Vorrichtung 1 weiter erhöht, so daß das Lösemittel 8 insbesondere einen optionalen Kapillarbzw. Kanalstop KS überwinden und durch den Kanal 15 in die Reaktions- kammer 9 strömen kann. Das Lösemittel 8, insbesondere ein sogenannter EIu- tionspuffer, destilliertes Wasser oder dergleichen, löst dort die vom Abtrennmittel 10 zurückgehaltenen, insbesondere gebundenen Bestandteile des Probenmaterials 5, insbesondere Nukleinsäuren, wie DNS oder RNS.

Vorzugsweise wird das Lösemittel 8 beim Darstellungsbeispiel von unten (Fig. 2) - also entgegen der Richtung, in der das Probenmaterial 5 das Abtrennmittel 10 durchströmt - durch das Abtrennmittel 10 geleitet.

Das Lösemittel 8 kann dann zusammen mit dem vom Abtrennmittel 10 gelö- sten Probenmaterial 5, also der aufgereinigten DNS oder RNS, weiter über den Kanal 16 in die Entnahmeeinrichtung 12 strömen. Dies erfolgt insbeson-

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dere aufgrund der wirkenden Zentrifugalkräfte und/oder aufgrund von Kapillar- und/oder Druckkräften.

Wenn das Abtrennmittel 10 die bereits genannten Körperchen 38, insbesonde- re sogenannte Beads oder dgl., aufweist, die aufzureinigende bzw. abzutrennende Bestandteile des Probenmaterials 5 binden, kann das Lösemittel 8 auch lediglich dazu dienen, diese Körperchen 38 zusammen mit den gebundenen Bestandteilen, also insbesondere der aufgereinigten DNS oder RNS, über den Kanal 16 in die Entnahmeeinrichtung 12 zu transportieren oder in sonstiger Weise auszugeben bzw. zur Verfügung zu stellen. Der Begriff "Lösemittel" ist also in einem sehr weiten Sinne zu verstehen, da insbesondere ein Lösen der aufgereinigten bzw. gebundenen Bestandteile von den Körperchen 38 bzw. Beads durch das Lösemittel 8 bzw. in der Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 gar nicht erfolgen muß bzw. erfolgt, obwohl dies grundsätzlich erfolgen kann. Bedarfsweise können die genannten Körperchen 38 auch an einer entsprechenden Struktur des Abtrennmittels 10 bzw. Filters 39 o. dgl. lösbar befestigt und vom Lösemittel 8 lösbar sein.

Der Kanal 16 ist vorzugsweise ebenso wie der Kanal 14 auf der der Drehachse 4 zugewandten Seite an die Reaktionskammer 9 angeschlossen und verläuft vorzugsweise zunächst zur Drehachse 4 hin, insbesondere in einem Bogen, bis zu einem der Drehachse 4 am nächsten liegenden Punkt P. Im Gegensatz zum Kanal 14 verläuft der Kanal 16 oder zumindest dessen Anschluß vorzugsweise auf der Oberseite in Fig. 1, also der den Kanälen 14 und 15 gegenüberliegen- den Flachseite der Plattform 2, zumindest mit seinem an die Reaktionskammer 9 angeschlossenen Abschnitt. Aufgrund dieses dem Anschluß des Kanals 15 gegenüberliegenden Anschlusses des Kanals 16 wird das Durchströmen des Abtrennmittels 10 entgegengesetzt der Strömung des Probenmaterials 5 aus der Probenkammer 6 durch das Abtrennmittel 10 in die Sammelkammer 11 erreicht.

Weiter weist der Kanal 16 vorzugsweise einen bogenförmigen Verlauf ebenso wie der Kanal 14 auf, wobei der der Drehachse 4 am nächsten liegende Punkt P des Kanals 16 vorzugsweise jedoch einen größeren Abstand zur Drehachse 4 als im Falle des Kanals 14 aufweist. Durch entsprechende Abstimmung des Volumens des Lösemittels 8 relativ zu dem Volumen an Probenmaterial 5

kann erreicht werden, daß nur das Lösemittel 8 zusammen mit dem gelösten Probenmaterial 5 über den Kanal 16 in die Entnahmeeinrichtung 12 strömt. Das zunächst aus der ersten Kammer 6 in die Reaktionskammer 9 überführte Probenmaterial 5 kann ggf. temporär in den Kanal 16 strömen, wird aber ins- besondere aufgrund der radial von der Drehachse 4 im Vergleich zur Entnahmeeinrichtung 12 entfernteren Lage der Sammelkammer 11 und aufgrund der dadurch höheren Zentrifugalkräfte über den Kanal 14 zurück aus dem Kanal 16 in die Sammelkammer 11 gefördert bzw. gesaugt.

Weiter kann der Kanal 16 in seinen hydrophilen bzw. hydrophoben Eigenschaften - beispielsweise durch entsprechende Materialwahl, Beschichtung oder dergleichen - so an das Lösemittel 8 mit dem vom Abtrennmittel 10 gelösten Probenmaterial 5 angepaßt sein, daß nur das Lösemittel 8 mit diesem Probenmaterial 5 durch den Kanal 16 in die Entnahmeeinrichtung 12 strömt.

Zusätzlich oder alternativ kann hierzu auch eine nicht dargestellte Ventileinrichtung, beispielsweise eine berstende Membran, ein Kanal- bzw. Kapillarstop oder dergleichen eingesetzt werden um sicherzustellen, daß nur das Lösemittel 8 mit dem vom Abtrennmittel 10 gelösten Probenmaterial 5 durch den Kanal 16 in die Entnahmeeinrichtung 12 strömt.

Zusätzlich oder alternativ kann hierzu auch eine sogenannte selektive Entlüftung eingesetzt werden. Eine dem Kanal 16 bzw. die Entnahmeeinrichtung 12 zugeordnete Entlüftung 18 wird in diesem Fall beispielsweise durch eine nicht dargestellte Steuerflüssigkeit, ein Anstechen, Einschneiden oder Perforieren der Abdeckung 17 oder in sonstiger Weise nur dann freigegeben bzw. geöffnet, wenn das Lösemittel 8 mit dem aufgereinigten Probenmaterial 5 in die Entnahmeeinrichtung 12 strömen soll. Dieses Freigeben oder öffnen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß eine bestimmte Rotationsge- schwindigkeit erreicht oder überschritten wird oder daß eine die Vorrichtung 1 aufnehmende und rotierende, nicht dargestellte Einrichtung oder eine zugeordnete Pipettiereinrichtung beispielsweise die Abdeckung 17 insbesondere durch Anstechen die Entlüftung 18 öffnet.

Die Entnahmeeinrichtung 12 weist beim Darstellungsbeispiel vorzugsweise eine Speicherkammer 19 auf. Die Speicherkammer 19 ist vorzugsweise derart

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ausgebildet, daß eine optische Konzentrationsbestimmung des aufgereinigten Probenmaterials 5, insbesondere der Nukleinsäuren, ermöglicht wird. Das aufgereinigte Probenmaterial 5 kann bedarfsweise direkt der Speicherkammer 19 entnommen werden.

Alternativ und zusätzlich weist die Entnahmeeinrichtung 12 beim Darstellungsbeispiel einen Behälter 20 auf, der der Aufnahme von behandelten bzw. aufgereinigtem Probenmaterial 5 - also der vom Abtrennmittel 10 durch das Lösemittel 8 gelösten Bestandteile, wie Nukleinsäuren, zusammen mit dem Lösemittel 8 - dient. Der Behälter 20 ist insbesondere als ein sogenannter Ep- pendorf-Cup oder sonstiges übliches Standardgefäß ausgebildet und vorzugsweise lösbar oder trennbar an der Plattform 2 gehaltert, insbesondere klemmend und/oder rastend daran angebracht, oder beispielsweise angeklebt oder angeschraubt. Die Anbringung ist insbesondere derart, daß der Behälter 20 auch bei den auftretenden Zentrifugalkräften - also auch bei starker Rotation - ausreichend fest gehalten ist. Beispielsweise weist die Plattform 2 hierzu eine an den Behälter 20 angepaßte Durchbrechung mit geeigneten Hinter- schneidungen oder dergleichen auf, um den Behälter 20 vorzugsweise formschlüssig gegen ein Herausfallen bzw. ungewolltes Lösen von der Plattform 2 zu sichern, wie in dem schematischen, ausschnittsweisen Schnitt von Fig. 3 entlang Linie III-III von Fig. 1 angedeutet. In Fig. 3 sind aus Vereinfachungsgründen die Abdeckungen 17 weggelassen.

Beim Darstellungsbeispiel erstreckt sich der insbesondere zumindest im we- sentlichen zylindrische Behälter 20 vorzugsweise quer und insbesondere senkrecht zur Scheiben- bzw. Plattenebene E der Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2. Alternativ kann sich der Behälter 20 auch im wesentlichen in oder parallel zu der genannten Ebene E und/oder radial bezüglich der Drehachse 4 erstrecken.

Bedarfsweise kann der Behälter 20 auch durch eine nicht dargestellte Schraubverbindung gesichert werden. Beispielsweise kann eine Schraube oder Mutter auf der dem Behälter 20 abgewandten Seite der Plattform 2 angesetzt und mit dem Behälter 20 zu dessen formflüssiger Sicherung an der Plattform 2 verschraubt werden. Weiter kann der Behälter 20 auch direkt in die Plattform 2 oder den Träger 3 eingeschraubt oder in sonstiger Weise formschlüssig verbunden sein. Insbesondere weisen hierzu der Behälter 20 und die Plattform 2

bzw. der Träger 3 entsprechende, ineinandergreifende Gewindeabschnitte, Hinterschneidungen oder dgl. auf.

Der Behälter 20 ist vorzugsweise starr oder zumindest steif ausgebildet. Je- doch kann es sich bei dem Behälter 20 bedarfsweise auch um ein weiches Behältnis, wie einen Beutel oder dergleichen handeln. Bedarfsweise ist auch eine Anordnung in einer entsprechenden Ausnehmung, beispielsweise unter der Abdeckung 17, in der Plattform 2 möglich.

Nach dem Entnahmeschritt - also dem Befüllen des Behälters 20 mit dem aufgereinigten Probenmaterial 5 - kann der Behälter 20 von der Vorrichtung 1 bzw. der Plattform 2 gelöst werden, ggf. kann dies durch Abtrennen, Abschneiden, Abbrechen, Abschrauben oder in sonstiger geeigneter Weise erfolgen.

Die direkte Halterung des Behälters 20 an der Plattform 2 und Füllung mit dem behandelten bzw. aufgereinigten Probenmaterial 5 und/oder einem sonstigen Reaktionsprodukt o. dgl. gestatten eine sehr einfache Handhabung.

Es ist anzumerken, daß die insbesondere lösbare Anbringung bzw. Halterung des Behälterses 20 an einer insbesondere plattenförmigen bzw. scheibenförmigen Plattform 2 einer mikrofluidischen Vorrichtung 1, die insbesondere um eine Drehachse 4 senkrecht zur Platten- bzw. Scheibenebene E rotierbar ist, auch unabhängig von der voranstehend oder nachfolgend beschriebenen Be- handlung bzw. Aufreinigung von Probenmaterial 5 einsetzbar ist, und zwar nicht nur für die Aufnahme von Probenmaterial 5 und/oder sonstigen Flüssigkeiten, sondern gegebenenfalls auch zur Zugabe bzw. Zuführung von Probenmaterial 5 und/oder sonstigen Flüssigkeiten. Beispielsweise kann das Behälter 20 dann an eine Einfüll- oder Aufhahmekammer, beispielsweise die Probenkammer 6 oder die Vorratskammer 7 angeschlossen werden, insbesondere durch entsprechende, vorzugsweise rastende oder klemmende Befestigung an bzw. in der jeweiligen Kammer, um die jeweilige Flüssigkeit oder dergleichen zuzuführen. In diesem Fall ist der Behälter 20 vorzugsweise nicht auf der Unterseite wie beim Darstellungsbeispiel sondern auf der Oberseite der Plattform 2 in der Gebrauchslage angeordnet, um ein Entleeren des Behälters 20 durch Gravitation zu bewirken oder zu unterstützen.

Zum Darstellungsbeispiel ist anzumerken, daß die Probenkammer 6 vorzugsweise einen größeren Abstand zur Drehachse 4 als die Vorratskammer 7 aufweist, also radial außerhalb angeordnet ist. Die ihrerseits weiter radial außer- halb angeordnete Reaktionskammer 9 ist jedoch radial näher an der Drehachse 4 als die Entnahmeeinrichtung 12 und die Sammelkammer 11 angeordnet. Die Sammelkammer 11 weist einen radial größeren Abstand zur Drehachse 4 als die Entnahmeeinrichtung 12 auf.

Die Sammelkammer 11 ist vorzugsweise mit einer Entlüftung 21 versehen, um ein Füllen mit dem überschüssigen bzw. durch die Reaktionskammer 9 geströmten Probenmaterial 5 und gegebenenfalls weiteren Flüssigkeiten, worauf später noch näher eingegangen wird, zu ermöglichen.

Die Flüssigkeiten einschließlich des Probenmaterials 5 werden beim Darstellungsbeispiel vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Platten- bzw. Scheibenebene E der Plattform 2 transportiert bzw. geleitet, insbesondere auf einer der beiden Flachseiten der Plattform 2.

Die Reaktionskammer 9 bzw. das Abtrennmittel 10 wird vorzugsweise im wesentlichen quer bzw. schräg zur Plattenebene E und/oder im wesentlichen parallel zur Drehachse 4 durchströmt. Dies gestattet insbesondere eine optimale Ausnutzung der Dicke der Plattform 2, um eine entsprechende Erstreckung des Abtrennmittels 10 in dieser Richtung zu ermöglichen. Diese Anordnung des Abtrennmittels 10, beispielsweise eines Filters, in der Plattform 2 und die gesamte Durchströmung quer zur Plattenebene E können auch unabhängig von der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1 bei sonstigen mikrofluidischen Systemen, Vorrichtungen und Verfahren eingesetzt werden.

Bedarfsweise ist es auch möglich, daß die Flüssigkeiten einschließlich des Probenmaterials 5 von einer zur anderen Flachseite geführt werden. Hierzu ist beispielsweise eine Durchbrechung 22 vorgesehen, um den auf der Unterseite beim Darstellungsbeispiel verlaufenden Kanal 14 an die vorzugsweise an der Oberseite angeordnete Sammelkammer 11 anzuschließen.

Vorzugsweise erfolgt zwischen dem Abtrennschritt und dem Entnahmeschritt mindestens ein Waschschritt, beim Darstellungsbeispiel zwei Waschschritte. Die Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 weist hierzu mindestens eine erste Aufnahmekammer 23 für eine erste Waschflüssigkeit 24 und beim Darstellungs- beispiel weiter eine zweite Aufhahmekammer 25 für eine zweite Waschflüssigkeit 26 auf. Bedarfsweise sind diese mit der gleichen oder unterschiedlicher Waschflüssigkeit - insbesondere entsprechend der ersten Kammer 6 und der Vorratskammer 7 direkt oder indirekt - befüllbar, vorzugsweise durch Pipettieren oder sonstiges Zugeben der Waschflüssigkeit(en) 24, 26.

Insbesondere handelt es sich bei der Waschflüssigkeit 24, 26 jeweils um einen sogenannten Waschpuffer.

Zur Durchführung der Waschschritte wird die Rotationsgeschwindigkeit er- höht, und zwar zunächst nur soweit, daß nur die erste Waschflüssigkeit 24 aus der ersten, also radial entfernteren Aufnahmekammer 23 einen Kapillar- bzw. Kanalstop KS oder dergleichen überwinden und über einen Kanal 27 - vorzugsweise auf der Oberseite wie das Probenmaterial 5 - in die Reaktionskammer 9 strömen kann. Die Waschflüssigkeit 24 durchströmt das Abtrenn- mittel 10, wodurch dieses gespült wird. Weiter wird die Waschflüssigkeit 24 über den Kanal 14 - entsprechend dem Probenmaterial 5 - in die Sammelkammer 11 weitergeleitet bzw. überführt.

Bei weiterer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit kann die zweite Wasch- flüssigkeit 26 aus der zweiten (der Drehachse 4 näherliegenden) Aufhahmekammer 25 einen zugeordneten Kapillar- bzw. Kanalstop KS oder dergleichen überwinden und über einen Kanal 28 in die Reaktionskammer 9 strömen, um das Abtrennmittel 10 in entsprechender Weise zu spülen. Beim Darstellungsbeispiel ist der Kanal 28 an die erste Aufhahmekammer 23 angeschlossen, so daß die zweite Waschflüssigkeit 26 erst durch die erste Aufhahmekammer 23 und dann durch den sich anschließenden Kanal 27 zur Reaktionskammer 9 strömt. Anstelle dieses seriellen Anschlusses kann der Kanal 28 bedarfsweise auch direkt zur Reaktionskammer 9 geführt sein.

Die Anzahl der Waschschritte kann je nach Bedarf und Anwendung variiert werden.

Nach Durchführung der beiden vorgenannten Waschschritte erfolgt vorzugsweise ein Trocknen des Abtrennmittels 9, insbesondere durch weiteres Zentri- fugieren und/oder leichtes Erwärmen, beispielsweise durch entsprechende Be- Strahlung, in der die Vorrichtung 1 rotierenden Einrichtung 1 oder dergleichen. Erst anschließend erfolgt dann der Entnahmeschritt, der durch (weitere) Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit eingeleitet bzw. durchgeführt wird, wie oben beschrieben.

Die Kammern 6, 7, 9, 11, 19, 23, 25 können je nach Bedarf jede beliebige Form aufweisen und gegebenenfalls auch durch entsprechend verbreiterte Kanäle oder dergleichen gebildet sein. Insbesondere können die Kammern bedarfsweise auch in sich anschließende Kanäle kontinuierlich übergehen oder umgekehrt.

Nachfolgend werden eine zweite Ausführungsform der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1 und weitere Verfahrensvarianten anhand der schematischen, nicht maßstabsgerechten Darstellung gemäß Fig. 4 näher erläutert. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich primär auf neue oder zusätzliche Aspekte der zweiten Ausführungsform. Die bisherigen Ausführungen und Erläuterungen gelten insbesondere ergänzend bzw. entsprechend.

Bei der zweiten Ausführungsform ist die Probenkammer 6 als eine Mischkammer zur Mischung des Probenmaterials 5 insbesondere mit mindestens ei- ner ersten Behandlungsflüssigkeit 33 ausgebildet. Die Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 weist bei der zweiten Ausführungsform zugeordnet zu der Probenbzw. Mischkammer 6 und vorzugsweise zusätzlich zu den sonstigen Kammern der ersten Ausführungsform weitere Aufnahmekammern 29 bis 32 auf.

Die Aufnahmekammer 29 dient der Aufnahme von Probenmaterial 5, das bei der zweiten Ausführungsform bedarfsweise nicht vorbehandelt, insbesondere nicht lysiert und/oder nicht einem vorherigen Proteinabbau unterworfen wurde.

Die Aufhahmekammer 30 dient der Aufnahme einer ersten Behandlungsflüssigkeit 33, insbesondere einer Protease (Enzym-Lösung), wie bereits eingangs angesprochen.

Die optionale Aufhahmekammer 31 dient der optionalen Aufnahme einer zweiten Behandlungsflüssigkeit 34, beispielsweise eines Lysemittels, wie eingangs erläutert.

Zusätzlich oder alternativ können auch andere Behandlungsflüssigkeiten, wie RNase A oder dergleichen, eingesetzt werden, die mit dem Probenmaterial 5 vermischt werden.

Die Aufhahmekammer 32 dient beim Darstellungsbeispiel der Aufnahme einer weiteren Behandlungsflüssigkeit 35, insbesondere von Ethanol oder einem sonstigen Lösungsmittel oder Transportmittel.

Das Befüllen der Aufhahmekammern 29 bis 32 kann wiederum je nach Bedarf direkt, beispielsweise durch Pipettieren, erfolgen. In diesem Fall sind die Aufnahmekammern 29 bis 32 offen ausgebildet. Alternativ können auch nicht dargestellte Einfüllkammern den Aufnahmekammern 29 bis 32 zugeordnet sein, aus denen die jeweilige Flüssigkeit bzw. das Probenmaterial 5 insbesondere durch Kapillarkräfte in die dann geschlossenen Kammern 29 bis 32 überführt werden.

Bei der zweiten Ausführungsform sind die Aufnahmekammern 29 bis 31 vorzugsweise radial weiter von der Drehachse 4 als die Aufnahmekammer 32 beabstandet. Durch Rotieren der Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 mit relativ niedriger Rotationsgeschwindigkeit können zunächst nur das Probenmaterial 5 und die erste und zweite Behandlungsflüssigkeit 33, 34 zugeordnete Kanal- oder Kapillarstops KS überwinden und aufgrund der Zentrifugalkräfte in die von der Probenkammer 6 gebildete Mischkammer überführt werden. Dort folgt in einem Mischschritt zunächst ein Mischen.

Das Mischen erfolgt gemäß einem besonders bevorzugten, auch unabhängig von den beschriebenen Ausführungsformen realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die zu mischenden Fluide - hier das Proben-

material 5, die erste Behandlungsflüssigkeit 33 und gegebenenfalls die zweite Behandlungsflüssigkeit 34 - über einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt bzw. schmalen Kanal 37 und/oder eine sonstige, turbulente Strömungen erzeugende Einrichtung zumindest zum Teil in eine Zusatzmischkammer 36 überführt werden. Beim Darstellungsbeispiel ist die Zusatzmischkammer 36 insbesondere nur über den Kanal 37 mit der Mischkammer 6 derart verbunden, daß die zu mischenden Fluide durch beim Rotieren der Vorrichtung 1 wirkende Zentrifugalkräfte durch den Kanal 37 in die Zusatzmischkammer 36 überführbar sind. Fig. 5 zeigt in einer ausschnittsweisen Vergrößerung sche- matisch diesen Zustand, bei dem in der vorzugsweise als Sackloch ausgebildeten Zusatzmischkammer 36 enthaltende Luft bereits komprimiert ist.

Durch Verringern der Rotationsgeschwindigkeit und damit der wirkenden Zentrifugalkräfte oder sogar Anhalten der Vorrichtung 1 können die Fluide dann aufgrund des in der Zusatzmischkammer 36 herrschenden Luftdrucks - also Gasdrucks - wieder aus der Zusatzmischkammer 36 durch den Kanal 37 zurück in die Mischkammer 6 verdrängt bzw. gedrückt werden. Durch entsprechende Variation der Rotationsgeschwindigkeit und damit der wirkenden Zentrifugalkräfte werden die zu mischenden Fluide vorzugsweise abwech- selnd bzw. mehrfach zum Teil aus der Mischkammer 6 in die Zusatzmischkammer 36 überführt und wieder zurückgeleitet. Diese universelle Art des Mischens von Fluiden ist insbesondere dadurch möglich, daß der Kanal 37 an der Zusatzmischkammer 36 in Fig. 5 am tiefsten - also von der Drehachse 4 am weitesten entfernten - Punkt und an der Mischkammer 6 in einem immer von den zu mischenden Fluiden gefüllten, also auch unteren bzw. von der Drehachse 4 weit entfernten Bereich der Mischkammer 6 angeschlossen ist.

Alternativ oder zusätzlich kann die Zusatzmischkammer 36 auch eine elastisch verformbare Wandung - beispielsweise durch die Abdeckung 17 - und/oder ein nicht dargestelltes, elastisch komprimierbares Element aufweisen, um Gegen- bzw. Rückstellkräfte erzeugen zu können, die die zu mischenden Fluide aus der Zusatzmischkammer 36 wieder in die Mischkammer 6 verdrängen können.

Es ist anzumerken, daß an Stelle von Zentrifugalkräften auch sonstige Druckkräfte oder dergleichen auf die zu mischenden Fluide in der Mischkammer 6

wirken können, um die Fluide zumindest zum Teil in die Zusatzmischkammer 36 überfuhren zu können. Durch entsprechende Variation dieser Druckkräfte kann ein abwechselndes (teilweise) Füllen und Entleeren der Zusatzmischkammer 36 mit den zu mischenden Fluiden - wie oben beschrieben - erreicht werden.

Das voranstehend beschriebene, insbesondere abwechselnde Füllen und Entleeren der Zusatzmischkammer 36 mit den zu mischenden Fluiden fuhrt zu einer sehr guten Mischung der Fluide auf einfache Weise. Insbesondere ist kein separates Mischgerät oder dergleichen erforderlich.

Nach dem voranstehend beschriebenen Mischen oder bereits während des Mi- schens erfolgt vorzugsweise ein sogenanntes Inkubieren. Hierbei wird das Probenmaterial 5 zusammen mit den Behandlungsflüssigkeiten 33 und 34 für eine vorbestimmte Zeit auf eine vorbestimmte Temperatur, beispielsweise für zehn Minuten auf 56° C, erwärmt. Dieses Erwärmen kann beispielsweise durch eine nicht dargestellte, insbesondere elektrisch arbeitende, beispielsweise in die Plattform 2 oder Abdeckung 17 integrierte Heizeinrichtung, durch äußere Bestrahlung oder in sonstiger geeigneter Weise erfolgen. Insbesondere erfolgt die Erwärmung durch die nicht dargestellte Einrichtung zum Rotieren der Vorrichtung 1 oder eine zugeordnete Einrichtung. Besonders bevorzugt wird die Vorrichtung 1 zum Inkubieren bzw. während des Inkubierens angehalten oder weiter gemischt.

Das Inkubieren dient insbesondere einem Proteinabbau, da beispielsweise Protease, bei der genannten erhöhten Temperatur sehr effektiv arbeitet. Wie bereits erläutert, kann zusätzlich oder alternativ zu dem Lysemittel und/oder zur Protease beispielsweise auch RNase A eingesetzt werden, um RNS im Probenmaterial 5 abzubauen.

Nach dem Mischen und Inkubieren erfolgt der Abtrennschritt. Hierzu wird die Rotationsgeschwindigkeit weiter erhöht, so daß die weitere Behandllungsflüs- sigkeit 35, insbesondere Ethanol, aufgrund der entsprechend erhöhten Zentrifugalkräfte einen zugeordneten Kanal- bzw. Kapillarstop KS oder dergleichen überwinden und aus der Aufhahmekammer 32 in die Mischkammer 6 strömen kann. Aufgrund des dabei weiter ansteigenden Flüssigkeitsvolumens in der

Mischkammer 6 und einem entsprechenden Anschluß des Kanals 13 in einem zur Drehachse 4 näher liegenden Bereich an die Mischkammer 6 kann das Probenmaterial 5 zusammen mit den Behandlungsflüssigkeiten 33 bis 35 durch den Kanal 13 in die Reaktionskammer 9, durch das Abtrennmittel 10 und weiter in die Sammelkammer 1 1 strömen. Eine vollständige oder zumindest ausreichende oder weitgehende Leerung der Mischkammer 6 kann hierbei insbesondere durch entsprechende Mikrostrukturierung und/oder aufgrund der Oberflächenspannung des Fluidgemisches erreicht werden. Jedoch ist eine vollständige Leerung der Mischkammer 6 nicht immer möglich, sinnvoll oder erwünscht. Insbesondere können Zelltrümmer oder sonstige Bestandteile in der Mischkammer 6 bleiben und beispielsweise nur flüssige oder gelöste Bestandteile oder Partikel bis zu einer bestimmten Größe abgetrennt bzw. abgeleitet werden.

Erst bei weiterer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit erfolgt dann der erste Waschschritt. Dies kann durch entsprechende Ausbildung der jeweiligen Kanal- bzw. Kapillarstops KS und/oder die radiale Lage der jeweiligen Kammern zueinander erreicht werden.

Bei der zweiten Ausführungsform ist die zweite Aufnahmekammer 25 mit der zweiten Waschflüssigkeit 26 nicht über die erste Aufnahmekammer 23, sondern mit ihrem Kanal 28 direkt an den Kanal 27 angeschlossen.

Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung 1 derart ausgebildet und wird so ein- gesetzt, daß das Probenmaterial 5 und die sonstigen Flüssigkeiten 8, 24, 26 und 33 bis 35 zunächst alle eingefüllt werden und danach die einzelnen Schritte wie oben beschrieben durchgeführt werden, also ein Nachfüllen bzw. Einfüllen oder Auffüllen während des Verfahrensablaufs nicht erforderlich ist. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise nach dem Abtrennschritt die Vorrich- tung 1 anzuhalten und erst dann die Waschflüssigkeit(en) 24, 26 und/oder das Lösemittel 8 einzufüllen.

Die Steuerung der verschiedenen Schritte bzw. des Verfahrensablauf erfolgt insbesondere durch die Rotationsgeschwindigkeit bzw. deren Variation. Zu- sätzlich oder alternativ können einzelne Schritte auch durch die bereits im Zusammenhang mit der Entnahmeeinrichtung 12 erwähnte selektive Entlüftung

und/oder sonstige Effekte, wie das öffnen eines Ventils, Einsatz einer Steuerflüssigkeit oder durch äußere Einwirkungen, beispielsweise durch Bestrahlung, Wärme, ein Magnetfeld oder elektrischen Strom, erfolgen.

Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Angabe bevorzugter Volumina erläutert:

Zunächst werden 200 μl Probenmaterial 5, 20 μl Protease als erste Behandlungsflüssigkeit 33, 200 μl Lysepuffer als zweite Behandlungsflüssigkeit 34 sowie optional zusätzlich 4 μl R-N ase A gemischt und inkubiert, insbesondere für 15 Minuten bei 56° C. Anschließend wird 200 μl Ethanol (vorzugsweise 96 bis 100 %) als weitere Behandlungsflüssigkeit 35 zugemischt. Das Gemisch bzw. ein Teil, wie ein überstand, insbesondere ohne Zelltrümmer, wird dann durch das Abtrennmittel 10, insbesondere eine Glasfasermembran oder dergleichen, geleitet. Als erste Waschflüssigkeit 24 werden anschließend beispielsweise 500 μl eines ersten Waschpuffers und als zweite Waschflüssigkeit 26 500 μl eines zweiten Waschpuffers eingesetzt und durch das Abtrennmittel 10 geleitet. Anschließend erfolgt ein Zentrifugieren zum Trocknen des Abtrennmittels 10. Schließlich werden beispielsweise 200 μl Elutionspuffer als Lösemittel 8 - vorzugsweise entgegengesetzt - durch das Abtrennmittel 10 geleitet und zusammen mit der eluierten DNS in das Behälter 20 überführt.

Die Kavitäten der Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 sind an die vorgenannten Volumina angepaßt. Die genannten Volumina können bedarfsweise auch um bis zu einer Größenordnung größer oder um ein bis zwei Größenordnungen kleiner als angegeben sein. Dies gilt dann entsprechend für die Kavitäten der Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2.

Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 bzw. der Träger 3 kann bedarfsweise auch in einem sogenannten Swing-Out-Rotor (Ausschwing- Rotor) oder einer sonstigen Zentrifuge eingesetzt werden und hierzu beispielsweise eine längliche, rechteckige oder sonstige geeignete Form aufweisen.

Wie bereits erwähnt, kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 bzw. der Träger 3 auch in sonstigen Zentrifugen o. dgl. einsetzbar sein

und/oder eine sonstige Form aufweisen. Fig. 7 zeigt in einer schematischen, perspektivischen Ansicht als diesbezügliches Beispiel eine dritte Ausfuhrungsform der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1. Anstelle einer Plattform 2 ist hier eine sonstige Einrichtung 40, insbesondere in blockartiger Form, vor- gesehen, die die Kavitäten der Vorrichtung 1 bzw. Plattform 2 aufweist. Anstelle der zumindest im wesentlichen flachen Anordnung bei plattenförmiger Ausbildung gestattet die vorzugsweise blockartige bzw. dicke Ausbildung auch andere räumliche Anordnungen.

Die Vorrichtung 1 bzw. Einrichtung 40 ist in einem (nicht dargestellten) Ausschwing-Rotor (Swing-Out-Rotor) bzw. einer sonstigen Zentrifuge insbesondere derart einsetzbar oder halterbar, daß die beim Darstellungsweise vorzugsweise länglichen bzw. zylindrischen Aufnahmekammern 6, 7, 23, 25 zunächst im wesentlichen senkrecht stehen und bei der Rotation dann in Rich- tung einer Axialebene bezüglich der in Fig. 7 nicht dargestellten Rotationsachse oder in die Horizontale ausschwingen bzw. schwenken können, beispielsweise um die in Fig. 7 angedeutete, mitrotierende Schwenkachse 42.

Beim Darstellungsbeispiel wird gemäß einer erster Verfahrensvariante das Probenmaterial vor dem Einfüllen in die Probenkammer 6 vorzugsweise vorbehandelt.

Die öffnungen der Kammern bzw. Kavitäten 12, 6, 23, 25, 7 und/oder 21 können bei Bedarf verschlossen werden, zum Beispiel durch Stopfen, eine entfernbare, lösbare oder in sonstiger Weise offenbare Abdeckung 41, einen Klebestreifen o. dgl.

Der Behälter 20 ist nicht gezeigt, kann aber auch integriert sein.

Die einzelnen Kanäle und Kammern können je nach Bedarf rund, halbrund oder eckig sein.

Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im übrigen auf die bisherigen Ausführungen und Erläuterungen verwiesen.