Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und zugehörige Anordnung zur Herstellung einer Lösung von mindestens einem Feststoff in einem Lösungsmittel. Daneben bezieht sich die Erfindung auf Anwendungen der Anordnung bzw. des Verfahrens, insbesondere in den chemischen Untersuchungen.

In der biomedizinischen Technik sollen Feststoffe in einem Lösungsmittel gelöst werden. Solche Feststoffe sind beispielsweise Reagenzien, die als trockenes Gemisch mit vernachlässigbarem Dampfdruck gelagert werden und bei Raumtemperatur eine lagerstabile Substanz bilden. Erst bei Bedarf werden sie zur bestimmungsgemäßen Verwendung bei der Analyse gelöst.

Eine derartige Einrichtung wird beispielsweise in der WO 02/0072262 A1 beschrieben. Insbesondere ist dort eine Analyseneinrichtung als leicht handhabbare Chipkarte ausgebildet, in der Trockenreagenzien als Feststoffe gelagert sind und bei Bedarf in einem Lösungsmittel gelöst werden.

Wenn vor der eigentlichen bestimmungsgemäßen Verwendung der Trockenreagenzien Spülungsschritte und andere Maßnahmen vorgeschaltet sind, wird gefordert, die Auflösung des im Lösungsmittel löslichen Feststoffes zunächst zu verhindern und erst bei Bedarf die in ihrer Zusammensetzung genau definierte, quantitativ einzustellende Lösung herzustellen. Dies ist insbesondere bei der PCR-Reaktion (Polymerase Chain Reaction) der Fall, bei der zunächst das PCR-Reagenz in der Reaktionskammer geschützt werden muss und erst nach der Zuführung der DNA und deren Aufkonzentration sowie Reinigung freigegeben werden soll.

Bei der Analyseeinrichtung gemäß der WO 02/072262 A1 können zur Anwendung in der biochemischen Analytik die in der Chipkarte vorhandenen Trockenreagenzien für die Analyse bereits in vordosierter und vorportionierter Form gelagert sein. Dabei wird in Verbindung mit einem Lösungsmittel aus einem bereitgestellten Reservoir aus den vorportionierten Reagenzien eine Lösung mit einer genau definierten Menge an Reagenz erzeugt. Des Weiteren ist aus der EP 0 434 742 B1 eine wegwerfbare Detektoranordnung für eine Flüssigkeitsanalyse in Realzeit bekannt, bei der eine flüssige Probe automatisch mittels eines Einmalsensors analysiert wird und die zugehörigen Messwerte ausgegeben werden. Wesentlich ist dabei, dass das Analysereagenz als Flüssigkeit bereitgehalten wird.

Für medizinische Anwendungen sind weiterhin aus der US 1 572 323 A und der US 1 603 877 Probengehälter bekannt, die einerseits im abgeschlossenen System eine Flüssigkeit und davon zunächst getrennt Reagenzien enthalten. Durch geeignete Maßnahmen können die festen Reagenzien in der Flüssigkeit aufgelöst werden. Des Weiteren ist aus der US 2002/0187560 A1 eine mikrofluidische Einrichtung bekannt, die geeignet ist, um diskrete Flüssigkeitsvolumen miteinander in Kanälen zu kombinieren und einer Probenkammer zuzuführen. Dabei kann die Betätigung dieser mikrofluidischen Einrichtungen pneumatisch oder magnetisch erfolgen. Des Weiteren ist aus der nicht vorveröffentlichten US 2004/0171170 A1 eine Einrichtung mit einer Vielzahl von Kavitäten bekannt, bei denen jeweils zwei Arten von Kavitäten parallel mit Flüssigkeitsvolumen bestückbar sind. Dies bedeutet, dass einzelne Mikrokavitäten jeweils separat über Fluidkanäle mit einem Flüssigkeitsreservoir verbunden sind.

Von letzterem Stand der Technik ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mit der speziell Feststoffe gezielt in Lösung gebracht werden können, und zugehörige Anwendungen anzugeben. Weiterhin soll eine zugehörige Anordnung geschaffen werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst. Eine zugehörige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruches 14.

Weiterbildungen der Anordnung, insbesondere in der Anwendung zur Durchführung einer PCR, sind Gegenstand der abhängigen Sachansprüche.

Mit der Erfindung kann die Herstellung einer Lösung von mindestens einem Feststoff in einem Lösungsmittel gezielt erfolgen. Vorteilhaft ist dabei, dass dieser Vorgang in einer abgeschlossenen Einheit erfolgen kann und dass in dieser Einheit der Feststoff bevorratet ist.

Bei der Erfindung ist der erste Feststoff beispielsweise ein PCR-Reagenz. Ein zweiter Feststoff kann dagegen isolierte DNA sein. Derartige DNA wird bekanntermaßen an so genannte Magnet-Beads angelagert die im Lösungsmittel suspendiert sind. Sie werden in einem Kanal bzw. einer Kavität angereichert, in der eine PCR stattfinden soll.

Die Erfindung ist also insbesondere zur Durchführung der PCR vorgesehen. Aber auch andere Analyseanwendungen, bei denen Feststoffe bereitgestellt und bei Bedarf gelöst werden, sind möglich.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung anhand der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen

Figur 1

im Schnitt einen Behälter mit einer Kavität, in der ein erster Feststoff gelagert ist, die

Figuren 2 und 3

zwei Funktionsschritte der Einrichtung gemäß Figur 1 beim Arbeiten mit einem Feststoff und zugehörigem Lösungsmittel und die

Figuren 4 und 5

zwei Funktionsschritte beim Arbeiten mit einer Einrichtung gemäß Figur 1 mit zwei Feststoffen und zugehörigem Lösungsmittel.

In den Figuren ist eine Untersuchungseinheit mit 1 bezeichnet. Diese Einheit ist ein so genannter Cartridge-Körper, der Teil einer tragbaren Einrichtung sein kann.

Im Cartridge-Körper 1 ist eine Kavität 2 vorhanden, in der bestimmte Reaktionen stattfinden können. Es sind Fluidik-Kanäle vorhanden, von dem ein erster Kanal 3 zur Kavität 2 hinführt und ein zweiter Kanal 3' von der Kavität 2 wegführt. Es können Ventile oder dergleichen vorhanden sein, mit denen die Fluidigkanäle 3 bzw. 3' an geeigneter Stelle abschließbar sind.

In der Kavität 2 ist ein erster Feststoff 5 gelagert. Der Feststoff 5 ist ein Reagenz bzw. ein Gemisch von Reagenzien, wobei das Gemisch bei Raumtemperatur eine lagerstabile Substanz bildet. Der Feststoff 5 bildet eine Schicht auf dem Boden der Kavität 2. Die Oberfläche des Feststoffes 5 ist durch ein Medium 6, das einen dünnen Film auf der Feststoffschicht 5 bildet, geschützt. Das Medium 6 ist im Lösungsmittel, in welchem der Feststoff 5 gelöst werden soll, nicht löslich.

Als Medium 6 kann vorteilhafterweise Paraffin verwendet werden, welches selbst nicht in einem wässrigen Lösungsmittel löslich ist. Auch andere im Lösungsmittel unlösliche Medien sind möglich. Anstelle eines dünnen Filmes, der den ersten Feststoff vorwiegend 2-dimensional überzieht, kann auch eine 3-dimensionale Umhüllung von z.B. sphärischen FeststoffPartikeln, die in der Kavität immobilisiert sind, verwendet werden.

In Figur 2 ist gezeigt, dass ein Lösungsmittel 7 durch den Fluidik-Kanal 3 strömt und die Kavität ausfüllt, bzw. diese durchströmt. Der durch das Medium 6 geschützte Feststoff 5 bleibt vom Lösungsmittel unberührt.

Da das schützende Medium 6 insbesondere Paraffin ist, kann es durch Erwärmung gelöst werden. Dies ist in Figur 3 dargestellt. Nach dem Aufschmelzen des Paraffins hat das Medium 6 nunmehr keine Schutzfunktion mehr. Es bildet beispielsweise einzelne Kügelchen, die als 61 bzw. 61' angedeutet sind. Der Feststoff ist dagegen in Lösung oder in Suspension 8 übergegangen, so dass sich in der Kavität 2 für weitere Verwendungszwecke das gelöste Reagenz befindet.

In der Figur 4, die ansonsten der Figur 2 entspricht, ist in die Kavität 2 ein solches Lösungsmittel 17 eingebracht, das einen zweiten Feststoff 19 enthält. Der erste Feststoff 5 ist in der Figur 4 entsprechend Figur 1/2 ist durch das Medium 6 geschützt. Der zweite Feststoff 19 ist im Lösungsmittel entweder gelöst oder er liegt als Suspension vor. Anstelle eines zweiten Feststoffes kann auch ein flüssiger Stoff gelöst oder als Emulsion im Lösungsmittel vorliegen.

Nach Erwärmung und Aufschmelzen des Paraffins hat nunmehr das Medium 6 keine Schutzfunktion mehr. In Figur 5 werden wiederum entsprechend Figur 3 Kügelchen 61 bzw. 61' des Mediums gebildet. Vom Lösungsmittel 17 wird nunmehr mit dem ersten Feststoff 5 und dem zweiten Feststoff 19 eine Lösung oder Suspension 18 gebildet, die für weitere Verwendungen zur Verfügung steht. Ist der sog. zweite Feststoff eine Flüssigkeit, so wird entsprechend eine Emulsion entstehen.

Erster und zweite Feststoff (bzw. Flüssigkeit) können so gewählt werden, dass diese nach Entfernung des Schutz-Mediums miteinender reagieren können und gegebenenfalls ihre Eigenschaften, wie z.B. Löslichkeiten ändern können.

Wenn der erste Feststoff ein PCR-Reagenz ist und der zweite Feststoff DNA, können in der Kavität PCR-Reaktionen stattfinden. Hierzu sind geeignete Mittel zur Thermozyklisierung notwendig. Paraffin ist hier als Schutz-Medium besonders gut geeignet, da bei der PCR ein erster Aufheizvorgang ohnehin erforderlich ist und dabei die Paraffin-Schutzschicht aufschmilzt. Weiterhin vorteilhaft ist somit die Realisierung einer sog. "hot-start"-PCR, die verhindert, dass das PCR-Enzym Polymerase bereits unterhalb einer bestimmten Temperatur (Paraffin-Schmelztemperatur) unspezifisch und damit nachteilhaft wirksam wird.

Die DNA als zweiter Feststoff wird beim Stand der Technik üblicherweise an so genannte Magnet-Beads gebunden und liegt somit als Suspension vor. Die Magnet-Bead-gebundene DNA kann über magnetische Mittel gesammelt und gezielt in die Kavität 2 gebracht werden.

Vorstehend beschriebenes Verfahren und die zugehörige Einrichtung eignen sich in besonderer Weise zur Durchführung einer PCR. Aber auch für andere Anwendungen in der biomedizinischen Technik, insbesondere dann, wenn zu bestimmten Zeitpunkten, insbesondere unmittelbar kurz vor einer durchzuführenden Analyse, quantitative Lösungen von einzelnen Trockenreagenzien gebildet werden sollen, ist die Erfindung anwendbar. Als Beispiele für die Herstellung definierter Reagenzlösungen sind eine Enzym-Label-Lösung, eine Enzym-SubstratLösung oder allgemeine Kalibrierlösungen zu nennen.