DE2709625C3 - Verfahren zur wissenschaftlichen, analytischen oder diagnostischen Untersuchung - Google Patents
Verfahren zur wissenschaftlichen, analytischen oder diagnostischen UntersuchungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wissenschaftlichen, analytischen und diagnostischen Untersuchung
von Proben, wie Körperflüssigkeite.i, Gewebeproben oder Einzelzellen, mit Hilfe eines löslichen Kunststofftragers,
in den Reagenzien, z. B. Farbstoffe, eingebaut und von dem die Reagenzien auf die Probe übertragen
werden.
Im allgemeinen, vor allem aber in der medizinischen Labortechnik, werden für die mikroskopische Diagnostik
an Zellen aus Gewebeproben sowie für den Nachweis von Mikroorganismen Färbeverfahren eingesetzL
Hierbei müssen die Präparate je nach dem geforderten Differenzierungsgrad herzustellender in*
trazellillärer Strukturen und Substanzen oft sehr zeitiind
materialaufwendigen Reaktionen unterzogen wer*
den. Zur Durchführung des Färbeverfahrens Werden die
benötigten Farbstoffe in Lösung gebracht und die Objektträger mit dem einzufärbenden Probematerial
entweder im Tauchverfahren in diese Lösung überführt oder mit der Farblösung beschichtet Der gesamte
Färbeprozeß wird häufig über mehrere Stufen von Zwischenbehandlungen in verschiedenen Bädern durchgeführt.
Das Anfärben der Probematerialien wird von verschiedenen Faktoren beeinflußt, z. B. von der Art des
Farbstoffes, der Einwirkungszeit, dem pH-Wert sowie von Verunreinigungen oder Niederschlägen in der
Farblösung. Ferner neigen viele Farblösungen dazu, insbesondere im verdünnten Ansatz auszufällen.
Die in der Hämatologie zur Blutzelldiagnostik und zum Nachweis von Erregern im Blut. z. B. Trypanosomen
oder Malariaerregern, am häufigsten eingesetzte Giemsa-Lösung (z. B. gemäß L Hallmann, »Klinische
Chemie und Mikroskopie«, 1966, Thieme Verlag) ist sehr instabil. Diese Farblösung muß vor dem Gebrauch
jeweils aus einer Stammlösung frisch angesetzt und vor dem Färbeprozeß sorgfältig filtriert werden.
Neben den beschriebenen haben au;!· zahlreiche
andere für die Diagnostik sowie auch für wissenschaftliehe Untersuchungen eingesetzte Färbeverfahren deshalb
den Nachteil, daß sie für die praktische Anwendung zeitaufwendig und kompliziert sind. Sie erfordern eine
ständige Erneuerung der Reagenzien und sind in ihrer Wirkung auf das Objekt nicht standardisierbar.
Für den Nachweis von Krankheitserregern in der medizinischen Diagnostik, z. B. Trypanosomen im Blut,
können außer der Giemsa-Färbung auch andere Methoden angewandt werden. Durch die Immunfluoreszenzmethode
werden die Erreger durch fluoreszenzmarkierte Antikörper spezifisch nachgewiesen. Bei der
Immunfluoreszenzfärbung wird entweder die direkte oder die inJ;rekte Methode angewandt. Bei der direkten
Methode wird der Antikörper mit FITC (Fluoreszeinisothiocyanat) konjugiert. Er bildet mit dem Antigen
einen FITC-Antikörper-Antigen-Komplex. Bei der
indirekten Methode wird ein fluorchromierter Antikörper
eingesetzt, der sich mit dem Antigen-Antikörper-Komplex verbindet
Die für die beiden letztgenannten Verfahren benötigten Färbelösungen mit den in diesen enthaltenen Antikörpern sind ebenfalls nur bedingt haltbar. Sie müssen ständig in tiefgekühltem Zustand aufbewahrt werden. Außerdem erfordern diese Methoden ein sehr präzises Arbeiten, damit die notwendige gleichmäßige Beschichtung des Präparates mit der Färbelösung gewährleistet ist
Die für die beiden letztgenannten Verfahren benötigten Färbelösungen mit den in diesen enthaltenen Antikörpern sind ebenfalls nur bedingt haltbar. Sie müssen ständig in tiefgekühltem Zustand aufbewahrt werden. Außerdem erfordern diese Methoden ein sehr präzises Arbeiten, damit die notwendige gleichmäßige Beschichtung des Präparates mit der Färbelösung gewährleistet ist
Nicht nur die Färbereaktionen in der medizinischen Labortechnik, sondern auch andere mikroskopische
Nachweisreaktionen. ?.. B. in der Kriminalistik, erfordem komplizierte, zeitaufwendige Maßnahmen und
äußerste Sorgfalr.
Für den Nachweis von Organerkrankungen werden häufig Bestirr,/nun;.»en von chemischen Substanzen in
Körperflüssigkeiten durchgeführt. So werden z. B. für die Bestimmung von Lactat-Dehydrogenase (LDH) im
Serum bei Blut- und I.ebererkrankungen oder beim Herzinfarkt, der entnommenen Körperflüssigkeit Reagenzien
zugesetzt und die hieroei auftretenden Veränderungen photometrisch bestimmt. Die'Bestimmung
beruht auf dem Prinzip, daß das Enzym Lactat-Dehydrogenase
die wasserstoffübertragene Reaktion
Pyruvat+ NADH + H + =^ Lactat+NAD+<
deren Gleichgewicht weit auf der Seite von Lactat und NAD (Nicotinamid^adenin-dinucleotid) liegt, kataly*
siert. Man bestimmt die Aktivität der LDH aus der Geschwindigkeit der durch diese Reaktion hervörgerü^
fenen NADH-(reduziertes Nicotinamid-adenin-dinU'
cleotid-JAbnahme. NADH ist aufgrund seiner Absorption
bei 366,340 oder 334 nm leicht zu bestimmen.
Für die Durchführung dieser Methoden sind Mischungs-
und Pipettierungsprozesse erforderlich, die äußerste Sorgfalt erfordern und zeitaufwendig sind.
Hinzu kommt, daß manche Reagenzien vor dem Gebrauch jeweils aus einer Stammlösung frisch
angesetzt werden müssen. Die Reaktionen werden ferner von verschiedenen Faktoren beeinflußt, z. B. der
Einwirkungsweise der Reagenzien sowie von Verunreinigungen und dergleichen.
Verfahren zum Anfärben von Probenmaterialien, z. B. Zellen, bei denen lösliche Kunststoffe als Übertragungsmedium für Farbstoffe verwendet werden, sind bekannt.
In der DE-OS 26 35 438 wird das zu untersuchende Material auf einen Objektträger gebracht und mit einer
dünnen Harzlösung bestrichen. Auf die Harzlösung wird dann ein Deckplättchen, das mit einem Farbüberzug
versehen ist, aufgebracht Der Farbstoff dringt in die Harzlösung ein und färbt den Probenanstrich. Nach dem
in der DE-OS 26 35 449 beschriebenen Verfahren wird eine flüssige Formulierung aus einem Harz und einem
Färbemittel auf einen Objektträger, der mit dem Probenmaterial bestrichen ist, aufgebracht Mit all
diesen Methoden lassen sich Nachweisreaktionen nicht standardisieren. Die Reagenzien müssen, wie bei den
konventionellen Methoden kurz vor der Untersuchung angesetzt werden. Die Dosierungsvorgänge erfordern
nach wie vor ein äußerst sorgfältiges Vorgehen. Der wesentliche Nachteil besteht jedoch darin, daß eine
gleichmäßige Färbung der Zellen nicht erzielt werden kann, da der D.\ick des Kunststoffträgers bzw. des
Deckplätichens auf die Probe J.ie Verteilung des
Farbstoffs ungünstig beeinflußt.
Der vorliegenden Erfindung iiegt laher die Aufgabe
zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und ein Verfahren zu entwickeln, mit dem wissenschaftliche,
analytische oder diagnostische Untersuchungen schnell, einfach und verläßlich durchgeführt werden können.
Das neue Verfahren sollte insbesondere eine gleichmäßige Färbung von Probenmaterialien ermöglichen
und bei Reaktionen mit instabilen Chemikalien, Farbstoffen und dergleichen sollten langwierige, kurz
vor der Untersuchung durchzuführende Dosierungsund Pipettierungsvorgänge ausgeschaltet werden.
Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise lösen läßt, wenn bei
einem Verfahren der eingangs genannten Art der Träger zum Zwecke der Einwirkung der in ihm
enthalt ?nen Reagenzien auf die Probe vor der Untersuchung aufgelöst wird. Der Träger ist vorzugsweise
in Form eines Filmes oder einer Folie ausgebildet. Die weiteren Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen
3 bis 7 erläutert.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine z. B. mit Farbstoffen versehene
Folie einse>ig mit Wasser angelöst, mit der Fläche, an
der sich das Probenmaterial, z. B. Zellen, befindet,
kontaktiert und wieder abgezogen. Hierauf befinden sich die Zellen an der Klebefläche der Folie und können
durch kurzes Eintauchen in eine Fixierflussigkeit, z, B.
Äthanol, welches die Folie nicht auflost, fixiert werden.
Anschließend wird die Folie mit der klebenden Fläche auf einen Objektträger aufgebracht, wodurch alle
fixierenden Zellen zwischen Folie Und Objektträger eingeschlossen sind. Der Objektträger mit den Zellen
kann nunmehr Verschickt, gelagert oder andnrweitig aufbewahrt und zu einem späteren Zeitpunkt nach
Auflösen der Folie und Einwirkung des Farbstoffs auf die Zellen untersucht werden. Anstelle des kontaktierten
Objektträgers kann auch eine zweite lösliche Folie für das Einschließen der Zellen verwendet werden.
Hierbei sind die Zellen zwischen zwei Lagen Folien angeordnet. In diesem Falle kann es zu späteren
Untersuchungen zweckmäßig sein, das gesamte Kunststoffmaterial aufzulösen und die Zellen durch Zentrifugieren
von der Lösung zu trennen. Träger mit eingebauten Materialien, wie Farbstoffe und Immunfluoreszenzreagenzien
bzw. Enzymsubstrate, können aber auch gegebenenfalls auf einer Seite mit einem geeigneten Lösungsmittel angefeuchtet, auf dieser Seite
mit dem Untersuchungsmaterial, das sich z. B. bereits auf dem Objektträger befindet, in Berührung gebracht
und anschließend unmittelbar vor der Untersuchung in dem Lösungsmittel aufgelöst werden.
Zur Untersuchung von Körperflüssigkeiten auf Erkrankungen im tierischen oder menschlichen Organismus,
bei der die Körperflüssigkeit mit Reagenzien versetzt und die Reaktionsprodukte in üblicher Weise
bestimmt werden, wird der abgemessenen Menge Probenflüssigkeit ein Kunststoffkörper zugegeben, der
darin löslich ist und in dem die zur Untersuchung erforderlichen Reagenzien in genauer Dosierung
eingeschlossen sind. Vorzugsweise enthält der Kunststoffkörper zu dieser" Zweck Enzymsubt,träte. Enzyme,
Mischungen von Enzynsubstraten und Enzymen und Immunreagenzien und Fuffersalze.
Der erfindungsgemäß verwendete lösliche Kunststoffträger besteht vorzugsweise aus Polyvinylalkohol
oder Polyvinylpyrrolidon. Besonders geeignet ist ein Vinylpyrrolidonpolymerisat mit einem Molekulargewicht
von ca. 40 000 bis ca. 700 000, das aus Vinylpyrrolidon- Vinylacetat-Mischpolymerisaten mit
unterschiedlichen Vinylacetatanteilen und aus einem teilverseiften niederpolymeren Polyvinylalkohol hergestellt
wird.
Zum Lösen des Kunststoffträgers sind Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische geeignet, welche gegenüber
den zu untersuchenden Materialien keine schädlichen Wirkungen entfalten und die durchzuführende
Reaktion nicht beeinflussen. Vorzugsweise wird ein Träger verwendet, der in Wasser löslich ist. Andere
geeignete Lösungsmittel sowie ihre Mischungen mit Wasser, z. B. Alkohol/Wasser- bzw. Aceton/Wasser-Gemische,
können ebenfalls eingesetzt werden. Die Mischungsverhältnisse der Lösungsmittelkomponenten
können dem jeweiligen Löslichkeitsgrad des verwendeten Kunststoffs bzw. der Art der durchzuführenden
Reaktion angepaßt werden.
Zur Färbung von Zellen. Gewebeschnitten und Mikroorganismen können die herkömmlichen Farbstoffe
oder Immunfluoreszenzreagenzien in den Kunststoffträgern eingebaut werden. Zur Durchführung von
Reaktionen in Lösung werden die Träger mn Enzym subsiraren. F.nzymen oder Immunreagenzien verschen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Kunststoffträger werden dadurch hergestellt, daß die für die entsprechen
den Reaktionen erforderlichen Stoffe in die Kunststoff
lösung umgebracht werden. Aus dieser Kunststofflösung
wird anschließend eine Folie oder ein Formkörper gebildet Filme oder Folien von Z<
B, 0,1 mm Dicke können durch Aufrakeln der entsprechenden Polymcrisatlösungen
auf eine Unterlage, Z. B. Glas oder Polyäthylerifölie, erhalten werden. Dadurch sind die
Reagenzien mit Kunststoff umhüllt und haltbar einge* schlossen.
Der Kunststofflager kann auch in anderen, für die
Aufbewahrung oder Dosierung geeigneten Formen, z. B. Perlen oder Kugeln, vorliegen. Der reagenzjenhaltige
Kunststoffträger kann z, B. auch auf einem Spatel aufgebracht sein, der gleichzeitig zum Rühren der
Reaktionslösung verwendet wird.
Die Art und Menge der Reagenzien sowie deren
Verteilungsgrad im später entstehenden Kunststoffkörper bzw. Kunststoffolie können vorher durch entsprechende
Dosierung und Homogenisierung in der Lösung exakt vorbestimmt und den späteren Erfordernissen
angepaßt werden.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung.
Eine Mischung aus 300 Gew.-Teilen Polyvinylalkohol
(88 MoI-% Hydroxylgruppen, Viskosität 4 cP nach DIN 53 015), 150 Gew.-Teilen Giemsa-Lösung, 120 Gew.-Teilen
Glycerin p. a. und 430 Gew.-Teilen destilliertes Wasser wird homogenisiert Anschließend wird aus
dieser Lösung ein Film von 0,1 mm Dicke gegossen, der nach dem Abdampfen des Wassers eine Kunststoffolie
bildet, in der die Giemsa-Farbstoff partikel vollkommen
gleichmäßig verteilt sind. Die Kunststoffolie wird mit der Oberfläche eines Objektträgers, der z. B. mit
Blutzellen beschichtet ist, kontaktiert. Anschließend
wird der liegende Objektträger mit der nach oben weisenden Kunststoffolie mit Wasser oder mit Wasser
Alkohol-Gemisch (1:1) bedeckt. Nach Lösen der Folie wird der Farbstoff freigesetzt. Dieser färbt die
Blutzellen ein. Für den gesamten Vorgang werden nur wenige Minuten benötigt. Die Färbung ist absolut
gleichmäßig und entspricht in jeder Beziehung den geforderten Bedingungen in der Zelldarstellung.
Eine Mischung aus 175 Gew.-Teilen Polyvinylalkohol (88 MoI-% Hydroxylgruppen, Viskosität 4 cP nach DIN
53 015), 140 Gew.-Teilen Glycerin p. An 255 Gew.-Teilen
destillier! -s Wasser und 500 Gew.-Teilen Wrights-Eosin-Methylenblau-Lösung
wird homogenisiert. Die Probeentnahme und die Durchführung der Untersuchung erfolgt nach dem im Beispiel 1 beschriebenen
Verfahren.
500 Gew.-Teile gereinigtes Azur B, 50 Gew.-Teile gereinigtes Eosin G, 300 Gew.-Teile Polyvinylalkohol
(88 Mol-% Hydroxylgruppen, Viskosität 4 cP nach DIN 53 015), 120 Gew.-^eile Glycerin p. A. und 580
Gew.-Teile Wasser werden vermischt. Die Herstellung der FoIi: und Durchführung der Färbung erfolgen nach
dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren.
Für die Bestimmung von Trypanosomen werden in 750 Gew.-Teilen Kunststofflösung, die aus 280 Gew.-Teilen
Polyvinylalkohol, 70 Gew.-Teilen Sorbitpulver und 650 Gew.-Teilen destilliertem Wasser oder aus 300
Gew.-Teilen Polyvinylalkohol, 120 Gew.-Teilen Glycerin p. A, 400 Gew.-Teilen Äthylalkohol p. A. und 440
Gew.-Teilen destilliertem Wasser besteht, 250 Gew.-Teile einer fluoreszenzmarkierten Antikörperlösung
eingebracht
Anschließend wird eine Folie oder ein Formkörper gebildet Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wird die
Folie einseitig angelöst, mit der Oberfläche eines Objektträgers kontaktiert auf dem sich ein entsprechender
Ausstrich befindet Bei der direkten Nachweismethode wird die auf dem Objektträger befindliche
Kunststoffolie mit Konjugatpuffer überschichtet und ca. 1 Stunde bei 37° C in einer feuchten Kammer inkubiert
Hierauf wird die Probe abgespült, getrocknet und unter
dem Fluoreszenzmikroskop untersucht
Bei der indirekten Methode wird wie oben beschrieben verfahren. Die Fluoreszenz wird jedoch durch eine
zweite Inkubation mit einem FfTC-konjugierten Antikörper gegen den ersten erhalten. Der erste Antikörper
ist dabei nicht fluoreszenzmarkier»
Die für den LDH-Nachweis im Serum erforderlichen Reagenzien, z. B. NaaHPOi/NaHaPO+ZNatriunipyruvat/
NADH werden in erforderlichen Mengen in eine Kunststofflösung eingegeben und homogenisiert Hierbei
werden folgende Kunststofflösungen verwendet:
1) 300 Gew.-Teile Polyvinylalkohol
(88 Mol-% Hydroxylgruppen;
Viskosität 4 cP nach DIN 53 015)
120 Gew.-Teile Glycerin p. A.
400 Gew.-Teile Äthylalkohol p. A.
440 Gew.-Teile destilliertes Wasser
II) 280 Gew.-Teile Polyvinylalkohol
(88 Mol-% Hydroxylgruppen;
Viskosität 4 cP nach DIN 53 015)
(88 Mol-% Hydroxylgruppen;
Viskosität 4 cP nach DIN 53 015)
120 Gew.-Teile Glycerin p. A.
400 Gew.-Teile Äthylalkohol p. A.
440 Gew.-Teile destilliertes Wasser
II) 280 Gew.-Teile Polyvinylalkohol
(88 Mol-% Hydroxylgruppen;
Viskosität 4 cP nach DIN 53 015)
70 Gew.-Teile Sorbitpulver
650 Gew.-Teile destilliertes Wasser
650 Gew.-Teile destilliertes Wasser
Aus diesen Kunststofflösungen mit den erforderlichen
Reagenzien werden Folien hergestellt wobei pro cm2 Folienfläche
21,6 mg Na2HPO4 · 2 H2O,
27,8 mg NaH2PO4 · 2 H2O,
0,2 mg Natriumpyruvat und
35,8 mg NADH
27,8 mg NaH2PO4 · 2 H2O,
0,2 mg Natriumpyruvat und
35,8 mg NADH
anwesend sind. 3 ml destilliertes Wasser werden in eine
Küvette pipettiert und nach Zugabe der Folie mit den oben angegebenen Mengen an Puffer/Pyruvat und
NADH 5 bis 10 Sekunden umgerührt Danach werden 0,1 ml frisches hämolysefreies Serum hinzupipeliiert
und mit der Lösung gemischt Die Extinktion wird nach 5b 1,2 und 3 Minuten bei 366, 340 und 334 nm in an sich
bekannter Weise gemessen. Aus der gemessenen Extinktionsdifferenz pro Minute wird die Enzymmenge
mU/m! bestimmt.
Claims (7)
1. Verfahren zur wissenschaftlichen, analytischen oder diagnostischen Untersuchung von Proben, wie
Körperflüssigkeiten, Gewebeproben oder Einzelzellen, mit Hilfe eines löslichen Kunststoffträgers, in
den Reagenzien, z. B. Farbstoffe, eingebaut und von dem die Reagenzien auf die Probe übertragen
werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zum Zwecke der Einwirkung der in ihm
enthaltenen Reagenzien auf die Probe vor der Untersuchung aufgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Träger in Form eines Filmes oder einer Folie verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einseitig angelöst
und danach diese Seite mit der mit der Probe versehenen Oberfläche eines Objektträgers kontaktiert
wird.
4. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einseitig angelöst
und diese Seite mit der zu untersuchenden, mit dem Probenma'.erial versehenen Fläche kontaktiert wird,
daß danach der Träger entnommen und daß schließlich der Träger mit dem anhaftenden
Piobenmaterial unmittelbar vor der Untersuchung aufgelöst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Träger die
Reagenzien in genauer Dosierung eingebaut werden, daß dieser Träger in abgemessener Menge
Körperflüssigkeit aufgelöst wird und daß schließlich die Reaktionsprodukte in an sich bekannter Weise
bestimmt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenmaterialien in
gleichmäßiger Verteilung in den Träger eingebaut werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger in Form von zwei- oder
mehrlagigen Fol.en oder Filmen ausgebildet wird und daß die Probenmaterialien zwischen den Lagen
angeordnet werden.
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