КАМЕРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА КЛЕТОК Российский патент 2008 года по МПК G01N27/26 G01N27/28 G01N33/483 A61B5/00 

Изобретение относится к области медицины, а также к ветеринарии и микробиологии для биологических исследований суспензий клеток и образцов биоптатов.

Известна камера для микроэлектрофореза конструкции Н Abramson 1929 г. (см.: Харамоненко С.С., Ракитянская А.А. "Микроэлектрофорез клеток крови в норме и патологии". Минск. "Беларусь", 1974 г.). Известное устройство содержит капилляр прямоугольного сечения, связанный с двумя отсеками, в которых находятся электроды. Суспензию клеток помещают в капилляр и воздействуют на нее постоянным электрическим полем, вызывающим их однонаправленное движение. Недостатком этой камеры является ее большой объем. Кроме того, конструкция камеры приводит к образованию выраженных конвекционных потоков жидкости, вызывающих перемещение клеток. Отсутствует термостабилизация. Возможности камеры ограничены из-за особенностей ее заполнения, позволяющих работать только с суспензиями некоторых типов клеток.

Известна камера для микроэлектрофореза (RU 2004119700 A, 27.10.2005), взятая за прототип. Сущность устройства камеры заключается в том, что она снабжена корпусом, в который вставляется выдвижная платформа с несколькими парами электродов. Камера имеет термостабилизационное устройство. Платформа снабжена бортиком, препятствующим растеканию жидкости. Имеются упоры, фиксирующие расстояние между предметным и покровным стеклом.

Недостатком известной камеры является то, что ее конструкция не устраняет уменьшение объема жидкости за счет ее испарения в процессе работы, что приводит к изменению параметров тока (напряжение, сила тока, сопротивление) и изменению концентрации веществ в инкубационной жидкости. Это затрудняет стандартизацию результатов и снижает точность результатов эксперимента. Накопление пузырей газообразных продуктов электролиза между предметным и покровным стеклами приводит к изменению направления силовых линий электрического поля и изменению направления движения клеток. Кроме того, пузыри могут приводить к исчезновению контакта между электродом и инкубационной жидкостью находящейся между покровным и предметным стеклами (т.е. к разрыву электрической цепи) и прекращению работы камеры. Неравномерное испарение жидкости из камеры приводит к возникновению однонаправленного движения клеток, не связанного с воздействием электрического поля, мешающего проведению эксперимента и искажающего результаты эксперимента. Быстрое испарение жидкости из камеры, особенно при работе в режиме термостабилизации, делает невозможными эксперименты длительностью более 10-15 минут без добавления новых порций жидкости в камеру. Добавление жидкости в камеру по мере ее высыхания приводит к возникновению микропотоков жидкости, вызывающих смещение клеток, и к значительному изменению параметров тока, еще более затрудняющих стандартизацию результатов и снижающих точность результатов эксперимента. В конструкцию прототипа не заложена возможность исследований с использованием ультрафиолетового излучения и флюоресцентной микроскопии. Кроме того, невозможна перенастройка расстояния между покровным и предметным стеклами в процессе работы, в зависимости от потребностей и условий исследования.

Задачей заявленного изобретения является создание надежного устройства, повышающего точность исследований, проводимых с его помощью, и обладающего расширенными функциональными возможностями.

Поставленная задача решается за счет того, что камера для электрофореза клеток, содержащая платформу, электроды, предметное и покровное стекла и термостабилизирующее устройство, включающее термодатчик и нагревательные элементы, отличается тем, что она снабжена съемной рамой для покровного стекла, в платформе выполнено ступенчатое отверстие, на ступеньке которого закреплено предметное стекло, а сверху размещена рама с закрепленным в ней покровным стеклом, причем в раме установлены микровинты для регулирования расстояния между предметным и покровным стеклами, в платформе выполнены углубления, являющиеся резервуарами для токопроводящей жидкости, и в них размещены электроды, при этом резервуары имеют одинаковую форму и размеры, а уровень находящейся в них токопроводящей жидкости находится выше уровня жидкости, находящейся между предметным и покровным стеклами.

Все вышеперечисленное способствует повышению надежности работы устройства, расширению возможностей его применения в указанных выше областях, повышению точности измерений, обеспечивает лучшую воспроизводимость результатов исследований.

Благодаря наличию резервуаров, заполненных жидкостью, снижается испарение жидкости. Уровень жидкости в резервуарах находится выше уровня жидкости, находящейся между предметным и покровным стеклами. Поэтому, даже если некоторая часть жидкости из резервуаров испарится, это никак не скажется на объеме жидкости, находящейся между предметным и покровным стеклами, на контакте жидкости с электродами, а также на постоянстве параметров электрического тока в камере. В связи с тем, что в резервуарах находится достаточно большой объем жидкости, испарение некоторого ее количества не приведет к выраженному изменению концентраций веществ, входящих в состав инкубационной среды. Резервуары имеют одинаковую форму и размеры, следовательно, площади с которых испаряется жидкость, равны, поэтому испарение жидкости из резервуаров происходит с одинаковой скоростью, что не приводит к возникновению потоков и появлению движения клеток, не связанного с воздействием электрического поля. Одновременное заполнение резервуаров одинаковыми объемами жидкости не приводит к возникновению в этот момент потоков жидкости, способных вызвать перетекание клеточной суспензии из рабочей зоны камеры в один из резервуаров. Особенности расположения электродов не позволяют пузырям газообразных продуктов электролиза скапливаться между предметным и покровным стеклами и прерывать электрическую цепь. Использование микровинтов позволяет точно регулировать зазор между предметным и покровным стеклами и при необходимости изменять его во время эксперимента.

Возможности камеры могут быть расширены при использовании некоторых дополнительных технических решений.

В предметном стекле могут быть выполнены отверстия с закрепленными в них трубками для дополнительного введения растворов и суспензий клеток.

Влияние испарения жидкости из камеры может быть еще более снижено. Для этого резервуары могут быть снабжены конденсирующими крышками.

Термостабилизирующее устройство камеры содержит нагревательные элементы, которые могут располагаться и в резервуарах и под предметным стеклом камеры, что обеспечивает более равномерное нагревание жидкости, находящейся в камере. Для того чтобы при работе камеры в режиме термостабилизации также не возникало потоков жидкости, приводящих к движению клеток, не связанному с действием электрического поля, необходимо, чтобы нагрев жидкости в резервуарах происходил одинаково и скорости испарения жидкости из резервуаров оставались равными. Наиболее простым решением, позволяющим добиться этого, является расположение в каждом из резервуаров нагревательных элементов, имеющих равную мощность.

В предметном стекле могут быть выполнены отверстия, в которых закреплены трубки, за счет чего достигается возможность дополнительного введения в камеру различных растворов и суспензий клеток непосредственно во время проведения эксперимента.

Предметное стекло может быть выполнено из материала, способного пропускать ультрафиолетовое излучение, благодаря чему становится возможным проведение исследований с использованием флюоресцентной микроскопии.

Предметное стекло может быть выполнено съемным, что при необходимости позволяет производить его замену и облегчает ремонт камеры.

Заявленное устройство поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлен общий вид камеры в разрезе,

на фиг.2 представлен вид сверху.

Заявленное устройство содержит платформу 1(фиг.1), имеются резервуары 2, в которых располагаются электроды 3. Платформа имеет ступенчатое отверстие 4, на ступеньке 5 которого крепится предметное стекло 6, на котором закреплен термодатчик 7 (фиг.2). Сверху в отверстие 4 (фиг.1) вставляется рама 8 с закрепленным на ней покровным стеклом 9. Рама 8 плотно прилегает к поверхности отверстия 4 платформы 1, чем достигается невозможность попадания жидкости между стенками рамы и выступами корпуса, а также предотвращается всплывание рамы 8 с покровным стеклом 9 при заполнении камеры жидкостью. При необходимости рама 8 с покровным стеклом 9 может быть жестко закреплена с помощью фиксирующих винтов 10 (фиг.2). В раме 8 (фиг.1) смонтированы микровинты 11, регулирующие расстояние между покровным стеклом 9 и предметным стеклом 6. Сверху резервуары 2 закрываются конденсирующими крышками 12, имеющими одно или несколько отверстий для выхода газообразных продуктов электролиза. На фиг.2 конденсирующие крышки условно не показаны. Снизу на платформу 1 (фиг.1) наклеена прокладка 13 из резины, уменьшающая скольжение камеры по предметному столику микроскопа. Нагревательные элементы 14 располагаются в резервуарах 2 и (или) под предметным стеклом 6. Электроснабжение нагревательных элементов 14 и провода, идущие от термодатчика 7 (фиг.2), а также провода, идущие к контактным винтам 15, на фиг.1 и фиг.2 условно не показаны. В предметном стекле 6 имеются отверстия 16 (фиг.1), в которых закреплены трубки 17, по которым в камеру в процессе работы при необходимости могут быть введены дополнительные растворы и суспензии клеток.

Камера для электрофореза клеток работает следующим образом.

В камеру со снятыми конденсирующими крышками 12 и рамой 8 с покровным стеклом 9 на предметное стекло 6 пипеткой или шприцем наносится необходимый объем суспензии клеток либо необходимый объем жидкости, в который помещается образец биопсийного материала. Эту жидкость или суспензию целесообразно предварительно прогреть до той температуры, при которой будет проводиться исследование. Затем сверху вставляется рама 8 с покровным стеклом 9. При этом жидкость должна полностью заполнить пространство между предметным стеклом 6 и покровным стеклом 9, признаком чего служит попадание минимальных количеств жидкости в резервуары 2 (при необходимости этот небольшой избыток может быть легко удален). Расстояние, на которое покровное стекло 9 может быть приближено к предметному стеклу 6, устанавливается микровинтами 11 до начала работы, но при необходимости может быть изменено после заполнения камеры жидкостью в процессе работы. Рама 8 с покровным стеклом 9 может быть жестко зафиксирована относительно платформы с помощью фиксирующих винтов 10 (фиг.2). Затем одновременно во все резервуары 2 вносятся строго одинаковые объемы жидкости. Сверху резервуары 2 закрывают конденсирующими крышками 12 (фиг.1). Желательно, чтобы вносимая в резервуары жидкость была предварительно подогрета до необходимой температуры.

Камера с изучаемыми объектами помещается на предметный столик микроскопа и подключается к прибору, например «Биотест» из комплекса устройств для проведения микроэлектрофореза «Цито-эксперт», входящего в реестр медицинских приборов (удостоверение РФ от 14.06.05 № ФС 022а 2005/174405) или к иному подобному прибору. После чего производится настройка микроскопа. Затем включается режим термостабилизации и температура жидкости в камере доводится до необходимой. На блоке управления выставляются необходимые параметры тока. В камеру подается ток. После чего производится эксперимент. Наблюдение за движением объектов в камере может осуществляться визуально, либо может проводиться видеосъемка или иная регистрация данных. При необходимости в камеру через трубки 17 могут быть введены различные растворы или клеточные суспензии. При проведении некоторых исследований может возникнуть необходимость изменения расстояния между предметным стеклом 6 и покровным стеклом 9. Для этого прекращают подачу тока на электроды камеры, затем, поворачивая винты 10 (фиг.2), освобождают раму 8 с покровным стеклом 9 (фиг.1) от жесткой фиксации и с помощью микровинтов 11 устанавливают нужное расстояние между предметным стеклом 6 и покровным стеклом 9. После чего рама 8 с покровным стеклом 9 вновь фиксируется с помощью винтов 10. Затем, с целью стандартизации результатов, изменившиеся параметры тока доводятся до требуемых, после чего эксперимент может быть продолжен. После окончания исследования камера отключается от прибора, убирается с предметного столика микроскопа, снимаются конденсирующие крышки 12, рама 8 с покровным стеклом 9 освобождается от фиксации винтами 10 и вынимается из платформы 1. Затем проводится промывание камеры и всех ее съемных частей с помощью воды и моющих средств. После чего осуществляется дезинфекция камеры и ее съемных частей путем помещения в раствор хлоргексидина или иного дезинфицирующего средства, не повреждающего материал камеры, на время, указанное в инструкции по его использованию. После дезинфекции камера несколько раз промывается дистиллированной водой и высушивается. При этом допускается сушка в струе теплого воздуха.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для биологических исследований суспензий клеток и образцов биоптатов. Камера для электрофореза клеток содержит платформу, электроды, предметное и покровное стекла и термостабилизирующее устройство, включающее термодатчик и нагревательные элементы. Камера снабжена съемной рамой для покровного стекла, в платформе выполнено ступенчатое отверстие, на ступеньке которого закреплено предметное стекло, а сверху размещена рама с закрепленным в ней покровным стеклом. В раме установлены микровинты для регулирования расстояния между предметным и покровным стеклами, в платформе выполнены углубления, являющиеся резервуарами для токопроводящей жидкости, и в них размещены электроды, при этом резервуары имеют одинаковую форму и размеры, а уровень находящейся в них токопроводящей жидкости находится выше уровня жидкости, находящейся между предметным и покровным стеклами. Нагревательные элементы размещены в резервуарах и под предметным стеклом, причем нагревательные элементы, размещенные в резервуарах, имеют равные мощности. В предметном стекле могут быть выполнены отверстия, в которых закрепляют трубки для дополнительного введения растворов и суспензий клеток. Резервуары могут быть снабжены конденсирующими крышками, а предметное стекло может быть выполнено из материала, пропускающего ультрафиолетовое излучение, а также съемным. Такое выполнение камеры позволяет повысить точность исследований и обеспечивает лучшую воспроизводимость их результатов. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Камера для электрофореза клеток, содержащая платформу, электроды, предметное и покровное стекла и термостабилизирующее устройство, включающее термодатчик и нагревательные элементы, отличающаяся тем, что она снабжена съемной рамой для покровного стекла, в платформе выполнено ступенчатое отверстие, на ступеньке которого закреплено предметное стекло, а сверху размещена рама с закрепленным в ней покровным стеклом, причем в раме установлены микровинты для регулирования расстояния между предметным и покровным стеклами, в платформе выполнены углубления, являющиеся резервуарами для токопроводящей жидкости, и в них размещены электроды, при этом резервуары имеют одинаковую форму и размеры, а уровень находящейся в них токопроводящей жидкости находится выше уровня жидкости, находящейся между предметным и покровным стеклами.2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что нагревательные элементы размещены в резервуарах и под предметным стеклом.3. Камера по п.2, отличающаяся тем, что нагревательные элементы, размещенные в резервуарах, имеют равные мощности.4. Камера по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в предметном стекле выполнены отверстия, в которых закреплены трубки для дополнительного введения растворов и суспензий клеток.5. Камера по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что резервуары снабжены конденсирующими крышками.6. Камера по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что предметное стекло выполнено из материала, пропускающего ультрафиолетовое излучение.7. Камера по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что предметное стекло выполнено съемным.