DE69329135T2

DE69329135T2 - Verfahren und Vorrichtung zur magnetischen Abscheidung

Info

Publication number: DE69329135T2
Application number: DE69329135T
Authority: DE
Inventors: Daniel Bischof; Roland Paul Howe; Michael Alan Reeve
Original assignee: Amersham Pharmacia Biotech UK Ltd
Current assignee: GE Healthcare UK Ltd
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2013-09-18
Also published as: DE69329135D1; US5458785A; CA2106640A1; JPH06198214A; ATE195081T1

Description

1) EINLEITUNG

Magnetische Trenntechniken werden in steigendem Masse zur Reinigung oder Quantifizierung von biologischen Molekülen eingesetzt. Techniken, die magnetisch anziehbare Teilchen zur Abtrennung von spezifischen Molekülen aus einer Flüssigkeit verwenden, sind in der biochemischen, biomedizinischen und molekularbiologischen Forschung gut ausgewiesen.
Diese Techniken beziehen die Suspension von magnetisch anziehbaren Teilchen in einer Flüssigkeit, die interessierende Moleküle in einer verunreinigten oder verdünnten Form enthalten, ein. Die Moleküle werden dann durch die Magnetteilchen aufgrund spezifischer oder unspezifischer Wechselwirkungen eingefangen. Die Anwendung eines Magnetfeldes auf das die Teilchen enthaltende Gefäß veranlaßt sie, zur Quelle des Feldes aufwärts zu wandern, wodurch sie sich an der Wand des Gefäßes konzentrieren. Mit dem noch anliegenden Magnetfeld kann die übrige Flüssigkeit (der Überstand) durch Abgießen unter Verwendung einer Pipettiervorrichtung verworfen werden, unter Hinterlassen des Pellets aus den intakten Teilchen. Zusätzliche Flüssigkeit kann dann zugegeben und das Magnetfeld entfernt werden, wodurch die Teilchen resuspendiert werden können. Wenn die Wechselwirkung zwischen Teilchen und interessierendem Molekül an dieser Stufe unterbrochen wird, können die gereinigten/konzentrierten Moleküle durch Wiederanlegen des Feldes unter Entfernen und Beibehalten des Überstands wiedergewonnen werden.
Die Folge von Handhabungen, bestehend aus magnetischer Abtrennung, Entfernung des Überstands, Zugabe von Flüssigkeit und Pellet-Resuspension, ist den meisten der Techniken, die magnetisch anziehbare Teilchen einsetzen, gemein. Dieses Verfahren kann während einer typischen Technik oftmals wiederholt werden, da ein Anfangs-Einfangschritt vorliegen kann, gefolgt von einem oder mehreren Behandlungs- oder Waschschritten und einem letzten Wiedergewinnungsschritt.
Magnetische Trenntechniken werden routinemäßig bei vielen manuell ausgeführten Verfahren eingesetzt, jedoch weist das Prinzip auch ein großes Potential zur Verwendung in automatischen und Robotersystemen auf. Die Vorrichtung und die Manipulationen, die derzeit verwendet werden, sind aus den in Abschnitt 2) beschriebenen Gründen jedoch keineswegs Gegenstand einfacher und verläßlicher Automatisierung.
Die in Abschnitt 3) beschriebene Erfindung stellt Systeme von Vorrichtungen und Verfahren bereit, die effizient und relativ einfach eine Automatisierung von magnetischen Trenntechniken ermöglichen. Dieselben Systeme können auch bei manuellen Techniken verwendet werden.

2) ÜBLICHE SYSTEME.

Die im allgemeinen zur Ausführung dieses Verfahrens verwendete Vorrichtung besteht aus einem Gestell, in das ein oder mehrere kleinvolumige Gefäße eingesetzt werden können (im allgemeinen kleine Zentrifugenröhrchen oder Platten mit vielen Vertiefungen). Eine Anordnung von Dipol-Magneten gestattet den Magnetteilchen, zu der Seite oder zum Boden eines jeden Röhrchens oder einer jeden Vertiefung gezogen zu werden. Fig. 1 umfaßt Querschnitts-Seitenansichten A und B, die die von den zwei am meisten verwendeten Vorrichtungsformen angewendeten Prinzipien erläutern.
Anlegen und Entfernen des Magnetfelds bei manuellen Systemen wird gewöhnlich durch Einsetzen der Röhrchen/Platten in die Vorrichtung und dann durch ihre Entfernung erzielt. Automatische Systeme könnten potentiell mechanisch betätigte Permanentmagnete oder geschaltete Elektromagnete verwenden, obwohl keines solcher Systeme bereits kommerziell verfügbar ist.
In Fig. 1A wurde ein einziges Gefäß 10, gewöhnlich ein Eppendorf-Röhrchen, in die Nähe mit einem Magneten 12 gebracht, wodurch ein Pellet 14, das die magnetisch anziehbaren Teilchen umfaßt, gebildet wurde. In Fig. 1B wurde eine Mikrotiterplatte 16 in die Nähe eines Magneten 12 gebracht und ein Pellet 14, umfassend die magnetisch anziehbaren Teilchen, wurde am Boden von jedem Gefäß der Platte gebildet.
System A verwendet einen Magneten, der die magnetisch anziehbaren Teilchen zu der Seite des Gefäßes anzieht, unter Hinterlassen des klaren Bodens. Dies ermöglicht es der Flüssigkeit, von dem Pellet abzulaufen, während der Überstand entfernt wird und effizient manuell oder per Roboter unter Verwendung einer Pipettiervorrichtung, die bis in die volle Tiefe des Gefäßes eingesetzt wird, zu entfernen. Ein Nachteil bei automatischen Systemen tritt auf, wenn das Pellet in einem kleinen Volumen einer Flüssigkeit resuspendiert werden muß, wie es gewöhnlich erforderlich ist, um die maximal mögliche Konzentration an interessierenden Molekülen zu erzielen. Das an der Röhrchenseite anhaftende Pellet muß durch wiederholtes Abziehen von Flüssigkeit vom Boden des Röhrchens und Ausstoßen an der Seite des Gefäßes oberhalb des Pellets abgewaschen werden, bis das gesamte Material resuspendiert ist. Dieses Verfahren erfordert eine sehr genaue Kontrolle der Pipettenbewegung in dreidimensionaler Schichtung und eine visuelle Rückkopplung, um die Resuspension zu gewährleisten, was durch ein einfaches Robotersystem nicht erreicht werden kann.
Es könnte möglich erscheinen, den Magneten 12, näher dem Bodenende des Rohres 10 anzuordnen, so daß sich Pellet 14 an einer Position bildet, wo es von der resuspendierenden Flüssigkeit überschichtet wäre. Dies ist bei der Ausführung häufig unbefriedigend, da das Magnetfeld dann zu schwach ist, um rasch magnetisch anziehbare Teilchen, die anfänglich nahe der Oberfläche der flüssigen Suspension waren, herabzuziehen. Das Pellet wird auch noch ein ziemlich großes vertikales Segment des Röhrchens einnehmen, so daß ein großes Volumen der resuspendierenden Flüssigkeit erforderlich ist, um es unterzutauchen.
In EP-A-479 448 und EP-A-317 286 werden Magnetsysteme beschrieben, die zum Abziehen eines kreisförmigen oder teilweise kreisförmigen Pellets von magnetisierbaren Kügelchen ausgelegt sind. Diese Anordnung vereinfacht die Entfernung einer überstehenden Flüssigkeit durch eine Pipette, jedoch bleibt die effiziente Resuspension der magnetisierbaren Kügelchen problematisch.
System B erläutert eine Vorrichtung, bei der die Teilchen zu dem Boden des Gefäßes herabgezogen werden. In diesem Fall kann vollständige Resuspension leicht bei manuellen oder automatischen Systemen mit einer einfachen Pipettiervorrichtung, die bis zur vollen Tiefe des Gefäßes eingesetzt wird, erreicht werden. Die Entfernung des Überstands kann entweder durch Umkippen der Vorrichtung oder Einsetzen einer Pipette, möglichst nahe zum Pellet, ausgeführt werden. Keines dieser Verfahren ist für die Automatisierung sehr geeignet. Das Umkippen ist nicht elegant und kompliziert in einem automatischen System zu erreichen und ist auch nicht akzeptabel, wenn gefährliche Materialien einbezogen sind. Pi pettieren läßt das Pellet nicht gut ablaufen und erfordert wiederum eine visuelle Rückkopplung, um die Pipette akkurat zu positionieren.
In EP 358 948 werden Magnetteilchen, die als fester Träger verwendet werden, in Reaktionsgefäßen angeordnet und nacheinander an aufeinanderfolgenden Magneten zur Abtrennung stufenweise abgefahren.

3) DIE ERFINDUNG

Die Erfindung beruht auf der Idee der Verwendung eines Magnetsystems, das in zwei Verfahrensarten betrieben wird, in Abhängigkeit von der relativen Position des Gefäßes und des Magneten:
- eine kreisförmige Trennposition und
- eine Herabzieh-Trennposition.
Ein Merkmal, das die Erfindung gegenüber EP-A-479 448 charakterisiert, ist die Verwendung dieser zwei Arten, insbesondere der Herabzieh-Position.
Ein bevorzugtes Magnetsystem zur Verwendung in dem Verfahren und der Vorrichtung der Erfindung wird beschrieben und bildet einen weiteren Aspekt der Erfindung.
Bei der kreisförmigen Trennposition ist das Magnetsystem angeordnet, um die magnetisch anziehbaren Teilchen zu einem ringförmigen (Ring) oder teilweise ringförmigen Pellet nahe dem Boden des Gefäßes anzuziehen. Diese Anordnung ermöglicht es, eine Pipette durch einen Roboter oder manuell durch die Mitte des Rings zum Boden des Gefäßes einzusetzen, um das Pellet vollständig abzuspülen und den Überstand zu entfernen. Die obere Hälfte der Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen, genannt A, kreisförmige Abtrennung, enthält eine schematische Seitenschnittansicht und Draufsichten von Röhre 20 mit einem kreisförmigen Pellet 22, angeordnet nahe dem Boden 24.
Nach Entfernung des Magnetfelds kann das Pellet durch Zugabe einer Flüssigkeit bis zu dem Spiegel der oberen Kante des Ringes 22 und Aufziehen der Flüssigkeit in die Pipette und Ausstoßen derselben wiederum in einer Vielzahl an Vorgängen resuspendiert werden. Diese Resuspension kann effizienter und verläßlicher durch zwei Modifizierungen gestaltet werden:
a) Nach Zugabe der Resuspensionsflüssigkeit, Herabziehen des kreisförmigen Pellets zu dem Boden des Gefäßes. Dies ist im unteren Teil der Fig. 2, B, Herabziehtrennung, dargestellt, umfassend die Querschnittsseitenansicht und die Draufsicht auf dasselbe Röhrchen mit Pellet 26 am Boden.
b) Anordnen der Pipettenspitze in einem kurzen Abstand oberhalb des Bodens des Gefäßes.
Diese zwei Modifizierungen verursachen, daß das gesamte Pelletmaterial sich in dem Bereich der maximalen Flußrate nahe der Pipettenspitze befindet, so daß der Resuspensionswirkungsgrad verbessert wird.
Da dieses System nur eine einzige Dimension der Pipettenbewegung (nämlich vertikal) erfordert und visuelle Rückkopplung nicht erforderlich ist, ist die Automatisierung der erforderlichen Pipettenwirkungen einfach und verläßlich. Obwohl die hauptsächlichen Vorteile des Systems bei automatisierten Systemen zu beobachten sind, kann dasselbe System manuell verwendet werden.
Somit stellt die Erfindung in einem Aspekt ein magnetisches Trennverfahren nach Anspruch 1 bereit.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung bereit, umfassend:
eine Anordnung von Gefäßen (6, 7), die jeweils eine flüssige Suspension von magnetisch anziehbaren Teilchen enthalten,
ein Pipettiersystem zur Überführung der Flüssigkeit zu und von der Anordnung von Gefäßen;
und ein Magnetsystem; und
eine Vorrichtung zu einer in bezug auf die Anordnung von Gefäßen beweglichen Befestigung des Magnetsystems, wobei das Magnetsystem umfaßt: eine Rückstromplatte (2), gebildet aus magnetisierbarem Material, eine Vielzahl von Paaren von Permanentmagneten (3), die jeweils gegenüberliegenden erste und zweite Enden aufweisen, wobei das erste Ende von jedem Magneten an der Rückstromplatte mit einer Nord-Süd-Achse senkrecht zur Rückstromplatte orientiert angeordnet ist, wobei die Polarität von jedem Permanentmagneten eines Paares zu jener seines Nachbarn entgegengesetzt ist, wobei die Permanentmagneten eines Paares, zur Festlegung eines Arbeitsplatzes zwischen ihnen voneinander beabstandet sind,
und wobei eine Vorrichtung zum Bewirken einer vertikalen Bewegung des Magnetsystems in bezug auf die Anordnung von Gefäßen bereitgestellt wird, wobei die Vorrichtung so ausgelegt ist, daß das Magnetsystem in eine beliebige der drei Positionen gebracht wird und das Magnetsystem in der Position hält, wobei die Positionen sind:
i) im Verbund mit der Anordnung von Gefäßen in einer kreisförmigen Trennposition;
ii) ohne die Anordnung von Gefäßen; und
iii) im Verbund mit der Anordnung von Gefäßen in einer herabgezogenen Position.
Ein kreisförmiges (oder teilweise kreisförmiges) Pellet hat den Vorteil, daß das teilchenförmige Material um die Wand des Röhrchens verteilt ist, anstatt an der Wand. Es ist insbesondere dieses Merkmal, das es ermöglicht, das Pellet so niedrig in dem Röhrchen zu positionieren, daß es in ein ge ringes Flüssigkeitsvolumen, das zu dem Röhrchen zugegeben wird, zur Resuspension der Teilchen untergetaucht ist.
Ein kreisförmiges oder teilweise kreisförmiges Pellet ist eines, das an der Innenseite der Wand des Gefäßes (das hier als kreisförmig angenommen wird, obwohl dies nicht notwendigerweise bei der Ausführung so sein muß) sich positioniert und sich zu allem oder zu einem Teil des Weges um die Seitenwand herum erstreckt. Wie nachstehend angemerkt, kann ein kreisförmiges Pellet zwei Teile im allgemeinen an gegenüberliegenden Seiten des Gefäßes umfassen. Da das Pellet nicht am Boden des Gefäßes ist, kann eine Pipette in den Boden des Gefäßes eingesetzt werden, um die überstehende Flüssigkeit zu entfernen, ohne das Pellet zu stören. Da das Pellet nahe am Boden des Gefäßes angeordnet ist, wird es in einem kleinen Volumen frischer Flüssigkeit, die zum Resuspendieren der magnetisch anziehbaren Teilchen verwendet wird, untergetaucht.
Die Erfindung ist auf rundbödige und spitzbödige Gefäße im allgemeinen anwendbar, von denen Mikrozentrifugenröhrchen (beispielsweise Eppendorf-Röhrchen und Sarstedt- Röhrchen) und Mikrotiterplatten Beispiele sind.
WO 91/12079 beschreibt ein Verfahren zur Wiedergewinnung eines Biopolymers, wie einer Nucleinsäure aus einer Lösung, durch Verwendung von magnetisch anziehbaren Kügelchen, die das Polymer nicht spezifisch binden. Die Kügelchen werden in der Lösung suspendiert. Dann wird das Polymer aus der Lösung ausgefällt und wird unspezifisch mit den Kügelchen durch Kügelcheneinschluß assoziiert. Wenn die Kügelchen magnetisch herabgezogen werden, wird das Polymer mit ihnen herabgezogen. Nach Entfernen der darüberstehenden Flüssigkeit kann frische Flüssigkeit zu den Röhrchen gegeben werden, um das Polymer wieder löslich zu machen und es von den Kügelchen abzutrennen.
Ein weiteres Standardsystem verwendet magnetisch anziehbare Kügelchen, die mit einem Reagenz beschichtet sind, durch spezifisches Binden mit dem wiederzugewinnenden Polymer. Die Kügelchen werden zu einer Lösung des Polymers zugegeben. Ein Magnet wird verwendet, um die Kügelchen mit dem an ihnen gebundenen Polymer zu einem Pellet herabzuziehen. Die überstehende Flüssigkeit wird entfernt und frische Flüssigkeit wird zugegeben. Die magnetisierbaren Kügelchen werden wieder herabgezogen. Dann wird die frische Flüssigkeit bewegt, um die magnetisierbaren Kügelchen zu resuspendieren und das Polymer, das mit ihnen assoziiert war, in die Lösung freizusetzen. Schließlich werden die Kügelchen wiederum herabgezogen und entfernt.
Das Magnetsystem dieser Erfindung, das eine kreisförmige Trennposition und eine Herabzieh-Trennposition einbezieht, ist auf beide dieser bekannten Techniken anwendbar. Die Beschaffenheit des Polymers und der Ausgangslösung ist nicht Gegenstand der Erfindung und eine Vielzahl von diesen kann beispielhaft aufgeführt werden:
a) Alkoholfällung von Nucleinsäuremolekülen aus einer Lösung;
b) Fällung von Bakteriophagen oder anderen Viren aus einer Lösung;
c) Entfernen von bakterieller DNA, Proteinen und Membranen von bakteriellen Lysaten;
d) DNA-Präparation aus Bakteriophagen oder anderen Viren;
e) Fällung von Bakterien aus der Lösung.
Die Beschaffenheit der magnetisch anziehbaren Teilchen ist nicht Gegenstand der Erfindung. Paramagnetische Kügelchen sind handelsüblich und geeignet.
Bevorzugte Magnetsysteme beziehen Permanentmagnete, beispielsweise Nd, Fe, B, ein. Alternativ können Elektromagnetsysteme verwendet werden. Elektromagnetsysteme, die die erforderlichen Felder bilden können, wurden entwickelt und konstruiert. Diese Mehrfach-Spulensysteme sind zur Ausführung der kreisförmigen und der Herabzieh-Trennformen durch Schalten zwischen unterschiedlichen Spulen ausgelegt.

Zeichnungen

Es wird auf die beigefügten Zeichnungen hingewiesen:
Fig. 1 umfaßt eine Querschnitts-Seitenansicht A und B von zwei üblichen Magnet-Trennsystemen.
Fig. 2 umfaßt zwei Teile A und B, jeder davon umfaßt zwei Zeichnungen. Eines ist eine Seitenansicht und das andere ist eine entsprechende Draufsicht. Fig. 2A erläutert einen kreisförmigen Trennschritt und Fig. 2B erläutert den Herabzieh-Trennschritt der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3A umfaßt eine Seitenansicht und eine entsprechende Draufsicht eines Magnetsystems zur Verwendung in der Erfindung.
Fig. 3B umfaßt eine Seitenansicht und eine entsprechende Draufsicht auf ein weiteres Magnetsystem zur Verwendung in der Erfindung.
Fig. 4A ist eine Seitenansicht eines bevorzugten Magnetsystems gemäß der Erfindung und
Fig. 4B ist eine Vergrößerung eines Teils der Fig. 4A, die die Magnetfeldlinien zeigt.

MAGNETSYSTEME

Die Magnetfelder, die zur Ausführung der kreisförmigen und Herabzieh-Trennungen erforderlich sind, können auf einer Vielzahl von Wegen erreicht werden und einige davon werden nachstehend beschrieben.
In einer Ausführungsform wird das Magnetsystem mit einer Nord-Süd-Achse vertikal, oder zumindest mit einer vertikalen Komponente, angeordnet. Somit kann das Magnetsystem einen einzelnen Magneten, kombiniert mit einem zylindrischen Magnetflußleiter, der nach oben offen ist, umfassen. Der Boden des Gefäßes, das die flüssige Suspension der magnetisch anziehbaren Teilchen enthält, wird in das oben offene Ende des zylindrischen Magnetflußleiters eingesetzt, um ein kreisförmiges Pellet, das die magnetisch anziehbaren Teilchen umfaßt, zu erzeugen.
Fig. 3A umfaßt eine Seitenansicht und eine entsprechende Draufsicht einer Ausführungsform dieses Systems. Das Magnetsystem umfaßt einen Permanentmagneten 30 von Neodym/Eisen/Bor, kombiniert mit einem oben offenen zylindrischen Eisen-Magnetflußleiter 32. Bei der Verwendung wird das eine flüssige Suspension von magnetisch anziehbaren Teilchen enthaltende Gefäß in die Richtung des Pfeils 34 gesenkt, bis sein Bodenende auf/in dem oben offenen Ende des zylindrischen Magnetflußleiters 32 ruht. Dort gibt es einen Knoten eines Null-Magnetfelds längs der vertikalen Achse des Röhrchens. Durch diese Maßnahme wird ein kreisförmiges Pellet herabgezogen, wie in Fig. 2A gezeigt. Eine Pipette wird in das Bodenende 24 des Röhrchens eingesetzt, die überstehende Flüssigkeit wird entfernt und der Magnet wird weggenommen. Dann wird frische Flüssigkeit eingeführt und das kreisförmige Pellet wird darin resuspendiert. Die Herabzieh-Trennung (Fig. 2B) kann in üblicher Weise durch Nähern des Bodenendes 24 des Ge fäßes zu der glatten Oberfläche 36 des Magneten erreicht werden. Bei einem automatischen System ist es wahrscheinlich zweckmäßiger, das Magnetsystem bis unterhalb des Gefäßes zu bewegen, anstatt das Gefäß selbst zu bewegen.
Alternativ kann das Magnetsystem einen Magnetfeldgradienten mit einer vertikalen Komponente in einem Bereich, in dem das die flüssige Suspension von magnetisch anziehbaren Teilchen enthaltende Gefäß in die Nähe des Magnetsystems gebracht wird, erzeugen. Eine Ausführungsform ist in Fig. 3B dargestellt, umfassend eine Seitenansicht und entsprechende Draufsicht des Magnetsystems. Dies umfaßt ein Paar Permanentmagneten 40, 42 auf gegenüberliegenden Seiten der von dem die flüssige Suspension enthaltenden Gefäß einzunehmenden Position. Jeder Magnet ist mit einem unteren Pol, der zu einem gegenüberliegenden unteren Pol des anderen Magneten weist, schräg geneigt. Somit geht zum Beispiel die Nord-Süd-Achse des Magneten 40 von 2-Uhr-Richtung zur 8-Uhr-Richtung in der Seitenansicht und die Nord-Süd-Achse des Magneten 42 geht entsprechend von 10-Uhr- zur 4-Uhr-Richtung. Ein unterer Magnetflußleiter 44 liegt darüber und wird an die untere Seitenfläche jedes Magneten gebunden und dient sowohl zur Leitung des Feldes zwischen den zwei Magneten als auch zur Verbindung der zwei Magneten zusammen zur Form einer starren Struktur.
Die obere Seitenfläche von jedem Magneten 40, 42 trägt einen darüberliegenden oberen Magnetflußleiter 46, 48. Diese zwei oberen Magnetflußleiter definieren zwischen ihnen eine Öffnung 50, in die der Boden eines die flüssige Suspension von magnetisch anziehbaren Teilchen enthaltenden Gefäßes eingesetzt wird, wie durch den Pfeil 52 gezeigt, um teilweise kreisförmige Pellets zu bilden, die magnetisch anziehbare Teilchen umfassen.
Das Gradientenfeld-Magnetsystem von Fig. 3B ist etwas komplizierter als das offene Feldmagnetsystem von Fig. 3A, liefert jedoch raschere Trennung für eine gegebene Masse eines Magneten.
Ein bevorzugtes Magnetsystem ist in Fig. 4a und 4b dargestellt. Das Magnetsystem umfaßt eine Trägerplatte 1 aus Aluminium, eine Rückstromplatte 2 aus Eisen, die über die Trägerplatte gelegt ist, eine Reihe von Permanentmagneten 3 aus Nd, Fe, B; eine Feld konzentrierende Platte 4 aus Eisen, die über die Permanentmagneten gelegt ist und eine Deckplatte 5 aus Aluminium, die über die das Feld konzentrierende Platte gelegt ist. Jeder Permanentmagnet wird auf der Rückstromplatte mit seiner Nord-Süd-Achse senkrecht zur Rückstromplatte positioniert, wobei die Polarität von jedem Permanentmagneten zu jener seines Nachbarn oder seiner Nachbarn entgegengesetzt ist. Die Permanentmagneten sind in regelmäßigen Abständen voneinander beabstandet zur Festlegung von Arbeitsplätzen zwischen ihnen, wovon zwei in Fig. 4a dargestellt sind. Eine Öffnung wird durch die das Feld konzentrierende Platte und die darüberliegende Deckplatte zur Anordnung eines Gefäßes bei jedem Arbeitsplatz bereitgestellt. Ein Sarstedt-Röhrchen 6 ist in einer Position an einem Arbeitsplatz und ein Elkay- Röhrchen 7 in einer Position an dem anderen dargestellt.
Die das Feld konzentrierende Platte 4 hat eine flache obere Fläche und einen konisch verlaufenden Querschnitt. Die Platte ist dort dicker, wo sie über jedem Magneten liegt und dünner, benachbart zu jedem Arbeitsplatz. Dieser konisch verlaufende Querschnitt erzeugt einen Streufluß von magnetisch Nord zu magnetisch Süd. Kreisförmige und Herabzieh- Trennpositionen werden durch die Einsetztiefe des Gefäßes in die Feldkonzentrierer definiert. Die Intensität und die Tiefenwirkung des Streufelds wird überwiegend durch die Form und das Material der Feldkonzentrierer bestimmt. Die anderen Parameter, die das Magnetfeld beeinflussen, sind die Form und das Material der Permanentmagneten.
Wenn die Magnete in einer einzigen Reihe positioniert sind, ist die Zahl der Magneten einer mehr als die Zahl der Arbeitsplätze und jeder Arbeitsplatz wird von zwei Magneten beeinflußt. Alternativ können die Magnete in einer Reihe mit beispielsweise 4 oder 6 Magneten, die jeden Arbeitsplatz umgeben, angeordnet werden.

BEISPIEL 1

Zwei Prototypen-Instrumente arbeiten routinemäßig im Labor des Anmelders zur Ausführung vollständiger DNA-Zubereitungsverfahren unter Verwendung von Magnetteilchen. Sie verwenden eine Anordnung von 48 Permanentmagneten mit zylindrischen Flußleitern des in Fig. 3A dargestellten Typs. Diese werden auf einem Motor-getriebenen Tisch befestigt, der in der X- und Z-Achse bewegt werden kann. Diese Anordnung ist unterhalb eines festgestellten. Gestells für 48 Röhrchen angeordnet, wobei darüber ein Pipettier-Robotersystem, das sich in alle drei Achsen bewegen kann, angeordnet ist. Das Pipettiersystem besteht aus zwei Spritzenpumpen, die zu einer Nadel, befestigt an einem X/Y/'Z-Roboter über einen Plastikschlauch, befestigt sind und ein "T"-Stück. Alle Systeme werden von einem einzigen Rechner gesteuert, der ohne Eingriff vollständige Abläufe ausführen kann.
Kreisförmige Trennung wird durch Bewegen des Magnettisches erreicht, so daß der Grund von jedem Röhrchen sich in dem entsprechenden Flußleiter befindet. Bewegen des Tisches, um den Grund des Röhrchens in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Magneten zu bringen (zur linken Seite des Flußleiters in diesem Fall), erzeugt die Herabzieh-Trennung. Der Tisch kann auch ausreichend weit herabbewegt werden, so daß jeder Feldeffekt der Röhrchen vernachlässigbar ist.
Das Röhrchengestell könnte stattdessen potentiell zu einer festgelegten Anordnung von Magneten bewegt werden; dies kompliziert allerdings das Verfahren der Bewegung der Pipettiernadel zu den Röhrchen und ist für ein automatisiertes System nicht gerade geeignet.

BEISPIEL 2

Das in Fig. 4 beschriebene Magnetsystem wurde für zwei unterschiedliche Röhrchenarten verwendet, die beide kommerziell verfügbar sind: Sarstedt 1,5 ml Propylenröhrchen und Elkay 5 ml Propylenröhrchen. Polymerkonzentrationen in Lösung in den Gefäßen lagen im Bereich von 0,1 mg/ml bis 5 mg/ml. Die Lösungsmittel schlossen Wasser, Ethanol, 70% Ethanol in Wasser, Isopropanol, 20% Polyeahylenglycol in Wasser und neutralisierte E. coli-Lysate ein. Die Lösungsvolumina lagen im Bereich von 20 bis 1400 ul in Sarstedt-Röhrchen und 100 - 5000 ul in Elkay-Röhrchen. Die nachstehenden Vorschriften wurden aufgestellt:
a) Für Elkay-Röhrchen, die 2-5 ml Lösung enthielten.
Zur kreisförmigen Trennung, Einsetzen des Röhrchens 15 mm in den Feldkonzentrierer; 90 Sekunden absetzen lassen; Abwärtsbewegung zu einer Einsetztiefe von 6 mm. Die Einsetztiefe ist der Abstand vom Boden des Röhrchens bis zur oberen Fläche der Feldkonzentriererplatte. Zur Herabzieh-Trennung ist die Vorschrift: Anfängliche Einsetztiefe 15 mm; Absetzzeit 90 Sekunden; Abwärtsbewegung zu einer Einsetztiefe von 1 mm.
b) Elkay-Röhrchen, die 100 ul bis 2 ml Lösung enthalten. Für kreisförmige Trennung ist die Einsetztiefe 6 mm. Für Herabziehtrennung ist die Einsetztiefe 1 mm. In jedem Fall ist eine Absetzzeit von 90 Sekunden erlaubt.
c) Sarstedt-Röhrchen. Für kreisförmige Trennung ist die Einsetztiefe 4 mm. Für Herabziehtrennung ist die Einsetztiefe 1 mm. Wiederum ist die Absetzzeit 90 Sekunden.

Claims

1. Magnetisches Trennverfahren, umfassend die Schritte:

a) Bringen eines Gefäßes mit einem Boden und mit einer flüssigen Suspension magnetisch anziehbarer Teilchen in die Nähe eines Magnetsystems durch Bewirken vertikaler Bewegung des Magnetsystems in bezug auf das Gefäß, wodurch nahe dem, aber nicht an dem Boden des Gefäßes ein kreisförmiges oder teilweise kreisförmiges, die magnetisch anziehbaren Teilchen umfassendes Pellet gebildet wird;

b) Entnahme der überstehenden Flüssigkeit aus dem Gefäß, und

c) Zugabe frischer Flüssigkeit zu dem Gefäß;

d) Bewegen desselben Magnetsystems in eine darunterliegende Position und Halten desselben in der Position, so daß die magnetisch anziehbaren Teilchen zum Boden des Gefäßes gezogen werden;

e) Entfernen des Magnetsystems;

f) und Resuspendieren der magnetisch anziehbaren Teilchen in der frischen Flüssigkeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, angewandt auf die Behandlung einer Polymerlösung in einem Gefäß mit einem Boden durch die Verwendung von magnetisch anziehbaren Teilchen, die nicht spezifisch das Polymer binden, umfassend die Schritte:

- Suspendieren der magnetisch anziehbaren Teilchen in der Lösung zur Bildung einer flüssigen Suspension der magnetisch anziehbaren Teilchen,

- Fällen des Polymers aus der Lösung, wodurch es unspezifisch mit den magnetisch anziehbaren Teilchen assoziiert wird,

- Ausfüllen von Schritten a), b) und c) nach Anspruch 1,

- und Wiederauflösen des Polymers in der frischen Flüssigkeit.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Polymer eine Nucleinsäure ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Magnetsystem einen einzigen Magneten (30), kombiniert mit einem oben offenen zylindrischen Magnetflußleiter (32), umfaßt und der Boden des Gefäßes, der die flüssige Suspension der magnetisch anziehbaren Teilchen enthält, in das offene obere Ende des zylindrischen Magnetflußleiters eingesetzt wird, damit ein kreisförmiges Pellet, das die magnetisch anziehbaren Teilchen umfaßt, gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Magnetsystem ein Paar Magneten (40, 42) an gegenüberliegenden Seiten des die flüssige Suspension enthaltenden Gefäßes (die Position, die durch das Gefäß einzunehmen ist) umfaßt, wobei jeder Magnet mit einem unteren Pol zu einem gegenüberliegenden unteren Pol des anderen Magneten weisend geneigt angeordnet ist, die unteren Seitenflächen der Magneten durch einen unteren Magnetflußleiter verbunden sind, und wobei die obere Seitenfläche von jedem Magneten einen oberen Magnetflußleiter (46, 48) trägt, wobei das Paar oberer Magnetflußleiter zwischen ihnen eine Öffnung (50) festlegt, in die der Boden des die flüssige Suspension von magnetisch anziehbaren Teilchen enthaltenden Gefäßes eingesetzt wird, um teilweise kreisförmige Pellets, die die magnetisch anziehbaren Teilchen umfassen, auszubilden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Magnetsystem mindestens einen Permanentmagneten umfaßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Magnetsystem umfaßt: eine Rückstromplatte (2), gebildet aus magnetisierbarem Material, eine Vielzahl von Paaren von Permanentmagneten (3), jeweils mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Enden, wobei das erste Ende von jedem Magneten an der Rückstromplatte mit einer Nord-Süd-Achse senkrecht zu der Rückstromplatte orientiert angeordnet ist, die Polarität von jedem Permanentmagneten eines Paares zu jenem seines Nachbarn entgegengesetzt ist, wobei die Permanentmagneten eines Paares, zur Festlegung eines Arbeitsplatzes zwischen ihnen, in Form einer aufwärts offenen Öffnung, in die der Boden des die flüssige Suspension von magnetisch anziehbaren Teilchen enthaltenden Gefäßes zur Ausbildung eines kreisförmigen oder teilweise kreisförmigen, die magnetisch anziehbaren Teilchen umfassenden Pellets, eingesetzt wird, voneinander beabstandet sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ausreichend frische Flüssigkeit zu dem Gefäß gegeben wird, um das kreisförmige oder teilweise kreisförmige Pellet zu überschichten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gefäß ein Gefäß mit rundem oder kegelförmigem Boden ist.

10. Vorrichtung, umfassend:

eine Anordnung von Gefäßen (6, 7), die jeweils eine flüssige Suspension von magnetisch anziehbaren Teilchen enthalten,

ein Pipettiersystem zur Überführung der Flüssigkeit zu und von der Anordnung von Gefäßen;

und ein Magnetsystem; und

eine Vorrichtung zu einer in bezug auf die Anordnung von Gefäßen beweglichen Befestigung des Magnetsystems,

wobei das Magnetsystem umfaßt, eine Rückstromplatte (2) , gebildet aus magnetisierbarem Material, eine Vielzahl von Paaren von Permanentmagneten (3), die jeweils gegenüberliegende erste und zweite Enden aufweisen, wobei das erste Ende von jedem der Magneten an der Rückstromplatte mit einer Nord-Süd- Achse senkrecht zur Rückstromplatte orientiert angeordnet ist, wobei die Polarität von jedem Permanentmagneten eines Paares zu jener seines Nachbarn entgegengesetzt ist, wobei die Permanentmagneten eines Paares, zur Festlegung eines Arbeitsplatzes zwischen ihnen voneinander beabstandet sind,

und wobei eine Vorrichtung zum Bewirken einer vertikalen Bewegung des Magnetsystems in bezug auf die Anordnung von Gefäßen bereitgestellt wird, wobei die Vorrichtung so ausgelegt ist, daß das Magnetsystem in eine beliebige der drei Positionen gebracht wird und das Magnetsystem in der Position hält, wobei die Positionen sind:

i) im Verbund mit der Anordnung von Gefäßen in einer kreisförmigen Trennposition;

ii) ohne die Anordnung von Gefäßen; und

iii) im Verbund mit der Anordnung von Gefäßen in einer herabgezogenen Position.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei zur Aufnahme eines Gefäßes die Permanentmagneten eines Paares in Form einer aufwärts offenen Öffnung zur Festlegung eines Arbeitsplatzes zwischen ihnen voneinander beabstandet sind.