Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reaktionsgefäßeinheit mit wenigstens einem Reaktionsgefäß, ein Verfahren zum selektiven Entfernen einer Flüssigkeit aus einem Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit sowie ein Verfahren zum Einbringen einer einen Zielstoff enthaltenden Flüssigkeit in ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit.

Bei Laborarbeiten ist ein bekanntes Phänomen, dass beim Leeren von Reaktionsgefäßen kleine Volumina verbleiben oder zurückgehalten werden. Pipettiervorrichtungen und Pipettierroboter kennen das Problem des sogenannten Residualvolumens. Oft besteht der Wunsch, das Residualvolumen genau festzulegen. Wenn sich beispielsweise in Mikrotiterplatten Zellen befinden, neuerdings auch Organoide oder Sphäroide als Zellverbund, so stellt das Phänomen des Residualvolumens bei Wechsel des Nährmediums eine besondere Herausforderung dar. In diesen Fällen soll in der Regel die zelluläre Struktur in dem Reaktionsgefäß verbleiben, während der Überstand abgenommen und beispielsweise durch frisches Medium ersetzt wird.

Bei Reihentestungen wie etwa durchflusszytometrischen Verfahren (flow cytometry) ist es erforderlich, die in einer Nährflüssigkeit suspendierten Zellen aufzureinigen, bevor sie getestet werden, sodass etwa Stoffwechselprodukte, Farbstoffe, Marker oder dergleichen, die in der Nährflüssigkeit vorhanden sind oder sich angesammelt haben, die Testung nicht stören. Bei der Durchflusszytometrie werden fluoreszenzmarkierte Moleküle im Suspensionsformat durch ein Fluidiksystem einer multiparametrischen Analyse zugeführt, bei der die Zellen einen Laserstrahl passieren und aus der Detektion von Lichtstreuung und Anregungsbändern qualitative/quantitative Daten ermittelt werden. Weitere Informationen können beispielsweise Fortis Life Sciences, „Flow Cytometry Protocols for Extracellular & Intracellular Targets" entnommen werden, am Anmeldetag zum Download bereitgestellt auf https://www.fortislife.com/products/documents/flow-cytometry - protocols-for-extracellular-intracellular-targets/appnote002 . Zum Zweck der Aufreinigung ist es üblich, die Zellen durch Zentrifugation bei beispielsweise 300 g für eine Dauer von beispielsweise 5 Minuten zu pelletieren. Die Pelletierung stellt einen hohen Streßfaktor für die Zellen dar. So kann es zu unerwünschten Reaktionen oder auch Aktivierungen wie etwa einer Änderung der Genexpression kommen, die für die nachfolgenden Messungen nachteilig oder verfälschend sein können.

Die EP 3633022 Al offenbart den Aufbau eines intermediären Teils in einer Mikrotiterplatte, das als mechanische Barriere für ein am Boden der Platte befindliches Organoid dient. Damit ist ein Abnehmen von Nährmedium mittels Pipette möglich, ohne dass die Gefahr besteht, das Organoid mit zu entfernen, also abzusaugen.

Aus der US 2008/0003670 Al geht eine zweiseitige Mikrotiterplatte mit zylindrischen Näpfchen hervor, die Fluid aufgrund Oberflächenspannung, Kapillarwirkung oder geeignete Behandlung, Beschichtung oder Texturierung der Wände zurückhalten kann.

Die US 2011/0278304 Al zeigt Einhängegefäße in Mikrotiterplatten, die als natürlich Barriere dienen können.

Die US 8,602,958 Bl offenbart eine Mikrotiterplatte, bei deren Zentrifugation die nach außen gerichteten Reaktionsgefäße ihre Flüssigkeit abgeben und die Reaktionsgefäße entsprechend geleert werden.

Die US 2021/138485 Al und US 11,117,142 B2 offenbaren Zentrifugiervorrichtungen zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit. Mit diesen Zentrifugiervorrichtungen werden die Reaktionsgefäße mit ihren Öffnungen von der Rotationsachse wegweisend angeordnet, so dass beim Zentrifugieren die in den Reaktionsgefäßen enthaltene Flüssigkeit heraus geschleudert wird. Es hat sich gezeigt, dass so die Flüssigkeit rückstandsfrei aus den Reaktionsgefäßen entfernt werden kann und ein hoher Reinheitsgrad erzielt werden kann. Auf diese Art und Weise gereinigte Reaktionsgefäße können erneut für biologische Reaktionen verwendet werden, bei welchen ein einzelnes Molekül, insbesondere ein DNA- oder RNA-Strang, eine nicht tolerierbare Verunreinigung darstellen kann. Das Ausschleudern von Flüssigkeit aus den Reaktionsgefäßen durch Zentrifugieren wird im Folgenden auch als „Waschen durch Zentrifugieren" bezeichnet, wobei ein solcher Waschvorgang mit oder ohne Zugabe einer Waschlösung ausgeführt werden kann.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reaktionsgefäßeinheit mit wenigstens einem Reaktionsgefäß zu schaffen, welches eine zuverlässige Trennung zweier in dem Reaktionsgefäß enthaltener Volumina ermöglicht und auch ermöglicht, dass beim Waschen des Reaktionsgefäßes durch Zentrifugieren ein definiertes Residualvolumen im Reaktionsgefäß zurückbleibt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Entfernen einer Flüssigkeit aus einem Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit anzugeben, welches selektiv in der Hinsicht ist, dass bei Waschen durch Zentrifugieren ein definiertes Fluidvolumen in dem Reaktionsgefäß verbleibt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einbringen einer einen Zielstoff enthaltenden Flüssigkeit in ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit anzugeben, welches es ermöglicht, dass bei Waschen der Reaktionsgefäßeinheit durch Zentrifugieren ein definiertes Fluidvolumen, welches wenigstens den Zielstoff enthält, in dem Reaktionsgefäß verbleibt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufreinigen eines in einer Flüssigkeit verteilten oder suspendierten Zielstoffs, insbesondere Zellen, Zellhaufen, Zellagregate oder Organismen, bereitzustellen, das effizient, kostengünstig und schnell ist und bei dem der Zielstoff schonend behandelt wird, insbesondere Zellen oder Organismen nicht aktiviert werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Durchführen einer Testung an einem in einer in einer Flüssigkeit verteilten oder suspendierten Zielstoffs, insbesondere Zellen, Zellhaufen, Zellagregate oder Organismen, bereitzustellen, bei dem der Zielstoff schonend behandelt wird das effizient, kostengünstig und schnell ist und bei dem der Zielstoff schonend behandelt wird, insbesondere Zellen, Zellhaufen, Zellagregate oder Organismen nicht aktiviert werden.

Eine oder mehrere der Aufgaben der Erfindung werden wenigstens in Teilaspekten durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Reaktionsgefäßeinheit mit wenigstens einem Reaktionsgefäß, welches einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Flüssigkeit aufweist. Erfindungsgemäß weist der Aufnahmeraum einen Rückhaltebereich auf, der eine solche Oberflächenbeschaffenheit und/oder Form aufweist, dass aufgrund einer Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und dem Rückhaltebereich und einer Kohäsion innerhalb der Flüssigkeit der Rückhaltebereich gegenüber dem umgebenden Bereich eine erhöhte Haltewirkung auf die Flüssigkeit ausübt, sodass beim Entfernen der Flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum durch Zentrifugieren eine vorbestimmte, insbesondere im Vergleich zum Aufnahmeraum geringe Menge an Flüssigkeit am oder im Rückhaltebereich zurückgehalten wird.

Als Reaktionsgefäß wird im Sinne der Erfindung ein in Laborumgebungen verwendbares Behältnis verstanden, in dem eine chemische Reaktion oder ein biologischer oder mikrobiologischer Vorgang stattfinden oder durchgeführt werden kann. Eine Reaktionsgefäßeinheit kann ein einziges Reaktionsgefäß aufweisen oder mehrere Reaktionsgefäße in einer fixierten Anordnung zusammenfassen. Flüssigkeit kann jedes nicht gasförmige Fluid sein, wobei davon auch gallert- oder gelartige Fluide umfasst sein können. Eine kleine Menge ist insbesondere klein im Vergleich mit dem Aufnahmeraum. Da der Rückhaltebereich vorgesehen ist, der eine solche Oberflächenbeschaffenheit und/oder Form aufweist, dass aufgrund einer Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und dem Rückhaltebereich und einer Kohäsion innerhalb der Flüssigkeit der Rückhaltebereich gegenüber dem umgebenden Bereich eine erhöhte Haltewirkung auf die Flüssigkeit ausübt, so dass beim Entfernen der Flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum eine vorbestimmte geringe Menge an Flüssigkeit am oder im Rückhaltebereich zurückgehalten werden kann, kann auch beim Leeren des Reaktionsgefäßes ein genau definiertes Residualvolumen am oder im Rückhaltebereich gehalten werden. Dabei können die Flüssigkeit und der Rückhaltebereich in Bezug auf die Haltewirkung als System betrachtet werden, das heißt, dass die Eigenschaften der Flüssigkeit (beispielsweise Dichte, Oberflächenspannung, Polarität oder Unpolarität) und die Eigenschaften des Rückhaltebereichs (beispielsweise Form, Rauigkeit, chemische Beschaffenheit, Grenzwinkel mit der Flüssigkeit) bei der Ausbildung der Adhäsions- und Kohäsionskräfte Zusammenwirken, um die Haltewirkung auszubilden. Das heißt, dass der Rückhaltebereich auf das verwendete Fluid und die gewünschte Anwendung gezielt angepasst sein kann. Da für ein bestimmtes System aus Rückhaltebereich und Flüssigkeit der Grenzwert für eine von dem Rückhaltebereich weg wirkende Beschleunigung bestimmt werden kann, unterhalb welcher die Haltewirkung überwiegt, eignet sich die Erfindung besonders gut für die Verwendung einer Zentrifugiervorrichtung zum Leeren des Reaktionsgefäßes unter Beibehaltung des Residualvolumens in oder an dem Rückhaltebereich, indem die Drehzahl der Zentrifugiervorrichtung auf einen Wert festgelegt wird, der sicher unterhalb des Grenzwertes liegt. Ebenso eignet sich die Erfindung aber auch für andere manuelle, maschinelle oder teilmaschinelle Verfahren zum Entfernen der Flüssigkeit im Aufnahmeraum, wie etwa mittels einer Pipettiervorrichtung oder durch einfaches Stürzen der Reaktionsgefäßeinheit von Hand oder in einer Kipp-Vorrichtung. Beim Stürzen kann je nach System die Gravitationsbeschleunigung zur Leerung ausreichen, oder es kann ein kontrolliertes Abfangen oder Aufstoßen auf einer Oberfläche, um eine definierte Beschleunigung unterhalb des Grenzwertes zu erzeugen, das Leeren des Aufnahmeraums unterstützen.

In Ausführungsformen kann der Aufnahmeraum durch eine umlaufende Seitenwandung und eine Bodenwandung begrenzt sein und der Rückhaltebereich in oder an der Bodenwandung des Aufnahmeraums ausgebildet sein. Die Seitenwandung kann eine einzige Seitenwand mit kreisförmigem oder ovalem oder elliptischem oder anders gekrümmten Querschnitt oder mehrere Seitenwandungen, die einen polygonalen, beispielsweise quadratischen oder rechteckigen oder rautenförmigen oder hexagonalen Querschnitt mit scharfen oder gerundeten Kanten bilden, aufweisen, wobei gerundete Kanten eine Leerung des Aufnahmeraums erleichtern können. Die Bodenwandung kann flach oder konisch oder U-förmig mit scharfen oder gerundeten Kanten zur Seitenwandung ausgebildet sein, wobei gerundete Kanten eine Leerung des Aufnahmeraums erleichtern können.

In Ausführungsformen kann der Rückhaltebereich eine Kapillarkavität aufweisen, die in den Aufnahmeraum mündet, wobei die Wandungen der Kapillarkavität so eng voneinander beabstandet sind, dass eine Flüssigkeit in der Kapillarkavität durch Kapillarwirkung gehalten wird. Bei einer Kapillarkavität liegt eine große Oberfläche zwischen der Flüssigkeit und der Kapillarkavität vor, die zu einer entsprechend hohen Adhäsionskraft aufgrund der Grenzflächenspannung führt. Auch hält die Kohäsion innerhalb der Flüssigkeit aufgrund der Oberflächenspannung die Flüssigkeitsmoleküle so fest zusammen, dass sie beim Entleeren des übrigen Aufnahmeraums nicht mitgerissen werden. Die Kapillarwirkung ergibt sich also entsprechend den spezifischen Adhäsions- und Kohäsionskräfte. Insbesondere wird sich beim Ausschleudern der Flüssigkeit das Flüssigkeitsvolumen im Aufnahmeraum oberhalb der Kapillarkavität von dem Flüssigkeitsvolumen in der Kapillarkavität trennen und Atmosphäre in den Aufnahmeraum strömen, sodass sich Grenzfläche bildet an der Öffnung der Kapillarkavität bildet und die Oberflächenspannung an dieser Grenzfläche ausgeprägt zur Haltewirkung beiträgt. Da für ein bestimmtes System aus Kapillarkavität und Flüssigkeit der Grenzwert für eine von der Mündung der Kapillarkavität weg wirkende Beschleunigung bestimmt werden kann, unterhalb welcher die Kapillarwirkung überwiegt, eignet sich die Erfindung besonders gut für die Verwendung einer Zentrifugiervorrichtung zum Leeren des Reaktionsgefäßes unter Beibehaltung des Residualvolumens in der Kapillarkavität, indem die Drehzahl der Zentrifugiervorrichtung auf einen Wert festgelegt wird, der sicher unterhalb des Grenzwertes liegt. Die Kapillarkavität kann als Eintiefung in einer Boden- oder Seitenwand des Aufnahmeraums ausgebildet sein. Die Mündung der Kapillarkavität kann in der Mitte der Bodenwandung oder außermittig mit scharfen oder gerundeten Kanten zur Bodenwandung des Aufnahmeraums ausgebildet sein, wobei scharfe Kanten ein Zurückhalten der Flüssigkeit in der Kapillarkavität durch Kapillarwirkung erleichtern können. In alternativen Ausführungsformen kann die Kapillarkavität auch in einer Seitenwand des Aufnahmeraums münden, was eine höhere Drehzahl beim Leeren des Aufnahmeraums zulässt. Die Handhabung der Flüssigkeitsvolumina kann jedoch einfacher sein, wenn die Kapillarkavität in der Bodenwandung des Aufnahmeraums mündet.

Vorzugsweise ist nur eine einzige Kapillarkavität vorhanden, was den Zugriff für Pipettierung oder Ausspülen vereinfacht und auch sicherstellt, dass eine bestimmte Menge eines Zielstoffs in der Flüssigkeit zuverlässig einem bestimmten Kapillarvolumen zugeordnet werden kann. Für andere Anwendungen können jedoch auch mehrere Kapillarkavitäten vorhanden sein, die für sich einzeln ausgespült werden können, um einen darin gesammelten Zielstoff wie etwa Zellen daraus gezielt entfernen zu können.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die Kapillarkavität im Wesentlichen frei von Zwischenwänden ist, so dass ein Inhalt der Kapillarkavität durch Einführen eines Fluidstrahles aus der Kapillarkavität vollständig entfernt bzw. ausgespült werden kann. Zwischenwände oder andere aufragende Strukturen sind laterale Sperren, diese können Totzonen bilden, in denen ein Zielstoff beim Ausspülen der Kapillarkavität Zurückbleiben kann. Solche Totzonen sind beim Leeren der Kapillarkavität hinderlich und daher zu vermeiden. Zur Unterstützung des Ausspülens kann jedoch am Boden der Kapillarkavität eine kegel- oder pyramidenartige mittige Erhebung ausgebildet sein, welche als Strahlteiler oder Strahlumlenker für einen Fluidstrahl wirken kann, aber keine laterale Sperre bildet.

In Ausführungsformen kann die Kapillarkavität einen rechteckigen, runden oder ovalen Querschnitt aufweisen. Ein Wandabstand zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden oder Wandabschnitten der Wandung der Kapillarkavität kann bemessen sein, um Flüssigkeit durch Kapillarwirkung zwischen den gegenüberliegender Seitenwänden oder Wandabschnitten der Wandung der Kapillarkavität zu halten. Je nach Flüssigkeit und Beschaffenheit der Wandung kann der Wandabstand beispielsweise höchstens 2,0 mm oder höchstens 1,8 mm oder höchstens 1,6 mm oder höchstens 1,4 mm oder höchstens 1,2 mm oder höchstens 1,0 mm oder höchstens 0,8 mm sein. Ferner kann der Wandabstand weiter beispielsweise mindestens 0,1 mm oder 0,3 mm oder 0,5 mm oder 0,8 mm sein. Der Wandabstand kann zur Optimierung des Kapillareffekts in Bezug auf einen Abstand zwischen Seitenwandungen des Aufnahmeraums vorteilhaft dimensioniert sein, wenn der Wandabstand höchstens 30% oder höchstens 25% oder höchstens 20% oder höchstens 15% oder höchstens 10% oder höchstens 5% des Wandabstands zwischen den Seitenwandungen des Aufnahmeraums ist.

Auch ist es im Hinblick auf den Kapillareffekt vorteilhaft, wenn die Kapillarkavität eine Tiefe aufweist, die wenigstens das 0,5-fache oder wenigstens das 1-fache oder wenigstens das 1,5-fache oder wenigstens das 2-fache eines Wandabstands zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden oder Wandabschnitten der Kapillarkavität ist. Zur Ausbildung eines wirksamen Kapillareffekts ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwände der Kapillarkavität vertikal oder im Wesentlichen vertikal mit einer Abweichung von höchstens 5° oder höchstens 3° oder höchstens 2° oder höchstens 1° oder höchstens 0,5° von der Vertikalen ausgebildet sind.

In Ausführungsformen kann eine Bodenwandung des Aufnahmeraums zu einer Mündung der Kapillarkavität hin konisch abfällt oder U-förmig ausgebildet sein. Dadurch kann die Bodenwandung des Aufnahmeraums einen Einführtrichter für einen Zielstoff, der in die Kapillarkavität gelangen soll, bilden. Insbesondere beim Zentrifugieren werden so Hindernisse, die senkrecht zur Zentrifugalkraft wirken, vermieden, und der Zielstoff, wie zum Beispiel Zellen, kann an der Bodenwandung entlang in die Kapillarkavität gleiten. Auch erleichtert eine solche Form das Entfernen der Flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum und das Abreißen von dem Volumen in der Kapillarkavität. Je steiler der Einführtrichter ist, umso ausgeprägter wird dieser vorteilhafte Effekt. Dies ist mit anderen Wirkungen abzustimmen. Je steiler die Bodenwandung ist, desto größer wird auch ihre Fläche. Dadurch erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit einer Anhaftung des Zielstoffs, etwa Zellen, Zellhaufen, Zellagregate oder Organismen, die sich in dem Reaktionsgefäß befinden. Auch wird mit steigender Schräge der das Volumen des Aufnahmeraums, das als Reaktionsvolumen zur Verfügung steht, kleiner. Zwischen diesen Effekten ist je nach Anwendungsfall ein idealer Schrägungswinkel zu bestimmen, der beispielweise von Parametern wie Viskositäten der Flüssigkeit oder des Zielstoffs, einer Oberflächenbeschaffenheit der Bodenwandung, eines Adhäsionspotentials des Zielstoffs oder dergleichen abhängen kann. Beispielsweise kann der Schrägungswinkel der Bodenwandung wenigstens 5° oder wenigstens 15° oder wenigstens 25° oder wenigstens 35° oder wenigstens 45° und/oder höchstens 75° oder höchstens 65° oder höchstens 55° oder höchstens 45° betragen. Der Schrägungswinkel ist dabei zur Ebene einer Mündung der Kapillarkavität gemessen. Falls der Rückhaltebereich keine Kapillarkavität ist, ist der Schrägungswinkel zu einer tangentialen Ebene eines Wandungsbereichs, in dem der Rückhaltebereich ausgebildet ist, gemessen.

Zur Erhöhung der Kapillarwirkung der Kapillarkavität gegenüber dem Aufnahmeraum kann auch eine Seitenwandung des Aufnahmeraums sich zur Öffnung hin weitend mit einer Abweichung von wenigstes 2° oder wenigstes 3° oder wenigstes 5° oder wenigstes 10° von der Vertikalen ausgebildet sein.

In Ausführungsformen kann die Kapillarkavität zwei gegenüberliegende Seitenwände, deren Abstand zur Ausübung der Kapillarwirkung bemessen ist, und eine zwischen den Seitenwänden verlaufende Bodenwand aufweist, wobei die Bodenwand stetig gekrümmt ist oder wobei ferner zwei zwischen den Seitenwänden verlaufende Stirnwände vorgesehen sind, die von der Bodenwand aus zu einem Rand der Kapillarkavität schräg, insbesondere flachwinklig, oder konkav gekrümmt ansteigen. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, das durch Kapillarwirkung in der Kapillarkavität gehaltene Fluidvolumen mittels eines Flüssigkeitsstrahls oder Druckluft entlang der Bodenwand oder einer der schrägen Stirnwände leicht auszuspülen.

In Ausführungsformen können die Wandungen der Kapillarkavität zur Mündung der Kapillarkavität hin eine Aufweitung aufweisen. Die Aufweitung ermöglicht eine Steuerung des entnommenen Volumens aus der Kavität über die Zentrifugalkraft beim Zentrifugieren, da ein Kräftegleichgewicht zwischen Zentrifugalkraft und Haltekraft vom Wandabstand und dem Spreizungswinkel zwischen den Wänden abhängt. Die Aufweitung kann konisch/keilförmig/trichterförmig und mit insbesondere gerader oder gekrümmter Form in einem vertikalen Schnitt sein. Eine ähnliche Wirkung kann erzielt werden, wenn die Wandungen der Kapillarkavität zur Mündung der Kapillarkavität hin eine Beschichtung mit abnehmender hydrophiler oder lipophiler Wirkung aufweisen. Hier hängt das Kräftegleichgewicht zwischen Zentrifugalkraft und Haltekraft vom Wandabstand und der hydrophilen/lipophilen Wirkung ab, sodass auch damit eine Steuerung des entnommenen Volumens aus der Kavität über die Zentrifugalkraft beim Zentrifugieren möglich ist. Ein Öffnungswinkel an der Mündung beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10° oder nicht mehr als 5° oder nicht mehr als 2° oder nicht mehr als 1° oder nicht mehr als 0,5°. Die beiden Varianten Aufweitung und abnehmende hydrophile/lipophile Wirkung können auch kombiniert eingesetzt werden.

In Ausführungsformen kann die Reaktionsgefäßeinheit mehrere Reaktionsgefäße aufweisen und können die Kapillarkavitäten von einer Linie aus, die insbesondere eine Mittellinie ist, welche die Reaktionsgefäßeinheit oder die Anordnung der Reaktionsgefäße in zwei Hälften teilt, gegenüber einem Lot auf einer Ebene, in welcher die Reaktionsgefäße angeordnet sind, zunehmend von der Mitte weg angewinkelt sein. Wenn die Reaktionsgefäßeinheit mit Kapillarkavitäten, die parallel zueinander angeordnet sind, in einer Zentrifuge zentrifugiert wird, wirken die Zentrifugalkräfte von der Mittellinie aus zum Rand der Platte hin zunehmend auch gegen die Seitenwände der Kavitäten, weil der Winkel zum Radius von der Rotationsachse größer wird. Dadurch wird die Austreibwirkung kleiner. Das kann durch eine Anpassung der Ausrichtung der Kavitäten wie durch die oben beschriebene Anwinkelung kompensiert werden.

In Ausführungsformen kann der Rückhaltebereich eine eine Adhäsionswirkung auf die Flüssigkeit erhöhende Oberflächenstruktur und eine Größe aufweisen, so dass sich aufgrund der Kohäsion innerhalb der Flüssigkeit ein Zusammenhalt der Moleküle bildet, dass eine vorbestimmte Menge der Flüssigkeit am oder im Rückhaltebereich gehalten wird. Ein solcher Rückhaltebereich kann grundsätzlich auch an einer ebenen Oberfläche ausgebildet sein, er ist also unabhängig von Kapillarkavitäten, kann aber auch mit solchen kombiniert werden. Der Rückhaltebereich sollte nicht zu groß bemessen sein, denn auf dem Rückhaltebereich sollte sich ein den gesamten Rückhaltebereich abdeckender Tropfen aufgrund der Kohäsion (Oberflächenspannung) ausbilden, so dass eine definierte Menge an Flüssigkeit zurück gehalten wird. Ist der Rückhaltebereich zu groß, dann ist das sich aufgrund der Kohäsion über den Rückhaltebereich erstreckende Tropfen zu groß und schwer, so dass er nicht durch die Kohäsions- und Adhäsionskräfte zurück gehalten werden kann. Dies führt dazu, dass nur ein Teil des Rückhaltebereichs mit einem oder mehreren kleinen Tropfen zurück gehalten werden, deren Volumen nicht definiert ist. Dies möchte man vermeiden. Der Rückhaltebereich mit einer solchen Oberflächenstruktur kann auch muldenförmig geformt sein. Je stärker die Mulde ausgeprägt ist, desto besser ist das Verhältnis zwischen der Adhäsion und dem Gewicht des Tropfens, so dass dir Rückhaltung des Tropfens.

In Ausführungsformen für wässrige Lösungen kann der Rückhaltebereich hydrophil beschichtet sein, um die Haltewirkung zu verbessern. In weiteren Ausführungsformen kann der Aufnahmeraum hydrophob beschichtet sein, um das Leeren des Aufnahmeraums zu erleichtern. Eine Kombination beider Maßnahmen kann besonders wirksam sein, dabei kann die hydrophobe Beschichtung des Aufnahmeraums komplementär zu der hydrophilen Beschichtung des Rückhaltebereichs sein. Zur Handhabung von unpolaren Lösungen, wie fettige und ölige Lösungen, kann die Kapillarkavität lipophil und/oder der Aufnahmeraum lipophob, gegebenenfalls komplementär, beschichtet sein. Ein Rückhaltebereich kann auch allein durch die chemischen Beschaffenheit der Oberfläche im Vergleich mit dem umgebenden Bereich (hydrophil/hydrophob, lipophil/lipophob, rau/glatt etc.) definiert sein, auch unabhängig von Form oder Kapillarität. Damit ist es möglich, den gleichen Effekt beispielsweise durch einen zweidimensionalen Spot am flachen Boden einer Platte zu erreichen, nämlich ein definiertes Volumen zurückzuhalten für die nachfolgende Reaktion.

Ein Beispiel für Reaktionsgefäße im Sinne der Erfindung sind Mikrogefäße, die insbesondere oft in Form von Mikrotiterplatten (MTP) zusammengefasst sind. Die einzelnen Reaktionsgefäße einer Mikrotiterplatte werden auch als Näpfchen oder Kavitäten (engl. „wells") bezeichnet, die meist in einem vorgegebenen Raster von Zeilen und Spalten angeordnet sind, das eine Staffelung in der Anzahl vorgibt und damit das mögliche Füllvolumen bestimmt. In solchen Mikrotiterplatten werden im Zusammenhang mit zellbasierten Assays Zellen einzeln oder in Zellverbünden angezogen. Wie eingangs beschrieben, soll beim Waschen der Mikrotiterplatten in der Regel die zelluläre Struktur in dem Reaktionsgefäß unbeschadet verbleiben, während der Überstand abgenommen und beispielsweise durch frisches Medium ersetzt wird. Dies ist mit der erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßeinheit besonders gut möglich, indem eine Mikrotiterplatte bereitgestellt wird, bei der im Boden jedes Näpfchens ein erfindungsgemäßer Rückhaltebereich ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn alle Reaktionsgefäße an einer Oberseite der Mikrotiterplatte eine Öffnung aufweisen. Dies ermöglicht das einfache Befüllen und Leeren des Aufnahmeraums.

Die Reaktionsgefäßeinheit kann vorteilhaft aus Kunststoff ausgebildet sein wie etwa Polystyrol (PS) Polypropylen (PP), Polyolefincarbonat (POC), Cyclo-Olefin-Copolymere (COC) oder Polyvinylchlorid (PVC). Dies ermöglicht die besonders einfache form- und maßgetreue Herstellung durch an sich bekannte Herstellungsverfahren wie etwa Spritzgießen, Spritzblasformen, Thermoformen oder dergleichen in Kombination mit Eigenschaften, die eine optische Analyse der Kavität bzw. der Kapillare ermöglichen. Andere Werkstoffe sind jedoch auch möglich, insbesondere Glas. Die Verwendung von photosensitiven Gläsern oder Glaskeramiken ist beispielsweise für die Herstellung von Picotiterplatten bekannt.

In Ausführungsformen kann die Reaktionsgefäßeinheit mehrere Reaktionsgefäße aufweisen und können die Haltewirkungen der Rückhaltebereiche wenigstens zweier Reaktionsgefäße unterschiedlich sein. Die Unterschiede können vorzugsweise derart ausgeprägt sein, dass die Haltewirkung von einer Linie aus, die insbesondere eine Mittellinie ist, welche die Reaktionsgefäßeinheit oder die Anordnung der Reaktionsgefäße in zwei Hälften teilt, zunimmt, sodass eine Haltekraft der Rückhaltebereich bei einer Rotation der Reaktionsgefäßeinheit um eine Achse, die parallel zur der Mittellinie ist und deren Radius durch die Mittellinie rechtwinklig zu einer Ebene, in welcher die Reaktionsgefäße angeordnet sind, verläuft, konstant oder in etwa konstant über die Reaktionsgefäße bleibt. Wenn die Reaktionsgefäßeinheit (bspw. Mikrotiterplatte) in einer Zentrifuge zentrifugiert wird, nehmen die Zentrifugalkräfte von der Mittellinie aus zum Rand der Platte hin zu, weil der Abstand von der Rotationsachse größer wird. Das kann durch eine Anpassung der Haltewirkung der Rückhaltebereiche kompensiert werden. Beispielsweise können zum Rand der Platte hin die Wandabstände einer Kapillarkavität enger werden und/oder die Kapillarkavitäten zunehmend zur Mitte hin angewinkelt werden und/oder hydrophile/lipophile Wirkungen einer Beschichtung zunehmen. Auch abseits dieser speziellen Ausführung können variable Haltewirkungen auch für unterschiedliche Trennvolumina oder besondere Versuchsanordnungen vorteilhaft sein. Beispielsweise sind Versuchsanordnungen denkbar, bei denen eine Entfernung des Volumens aus dem Rückhaltebereich nur für einen Teil der Reaktionsgefäße erfolgen soll, um eine Zeitreihe in einer einzigen Platte zu verwirklichen.

In ähnlicher Weise kann eine Konzentrationsreihe verwirklicht werden, wenn wiederholt ein definiertes Volumen einer Zielflüssigkeit im Rückhaltebereich unter Entfernung des Restvolumens im Aufnahmeraum gehalten wird, anschließend ein definiertes Volumen einer Verdünnungsflüssigkeit in den Aufnahmeraum gegeben (dispensiert) wird und der Aufnahmeraum geleert wird, nachdem sich die Zielflüssigkeit mit der Verdünnungsflüssigkeit gemischt hat. Dann bleibt im Rückhaltebereich wieder das definierte Volumen der nun verdünnten Zielflüssigkeit. Hat der Rückhaltebereich beispielsweise ein Volumen von 1% im Vergleich zum Aufnahmeraum, dann ergibt sich beim Dispensieren eine Verdünnung der zunächst im Rückhaltebereich befindlichen Zielflüssigkeit von 1:100 im ersten Schritt. Wird der Aufnahmeraum geleert unter Rückhaltung des definierten Volumens der nun verdünnten Zielflüssigkeit im Rückhaltebereich, dann wird nach einer Wiederholung des Vorgangs eine Verdünnung von 1:100 x 1:100 (=10 ⁴ ) erreicht. Wird in einer Mikrotiterplatte das Verfahren beispielsweise zeilenweise unterschiedlich oft angewandt, dann ergibt sich eine Konzentrationsreihe von l:10 ² , l:10 ⁴ , l:10 ⁶ , usw. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren bei der Darstellung einer Konzentrationsreihe in einer Mikrotiterplatte ohne das Verbrauchen von Pipettierspitzen oder sonstigen Verbrauchsmaterialien, sondern alleine durch wiederholtes Evakuieren des Aufnahmeraums. Auch ist die Verdünnung aufgrund der definierten Volumina, insbesondere des Rückhaltebereichs, sehr genau einstellbar, so dass bei der Dispensierung der Flüssigkeiten geringere Anforderungen an die Dosiergenauigkeit gestellt werden können.

Zur praktischen Verwirklichung der Vermischung sind vielfältige Varianten denkbar. Beispielsweise kann der Dispensiervorgang so ausgeführt werden, dass sich die Zielflüssigkeit während des Dispensierens unmittelbar mit der Verdünnungsflüssigkeit vermischt, etwa indem das Dispensieren mit einem Spülen des Rückhaltebereichs durch die Verdünnungsflüssigkeit verbunden wird. Alternativ kann die im Rückhaltebereich befindliche Zielflüssigkeit durch Zentrifugation in den Aufnahmeraum mit der Verdünnungsflüssigkeit gebracht werden, sodass sich die beiden Flüssigkeiten im Aufnahmeraum vermischen, und kann, falls erforderlich, anschließend mit umgekehrter Orientierung zentrifugiert werden, um den Rückhaltebereich wieder zuverlässig mit der verdünnten Zielflüssigkeit zu füllen. Auch der umgekehrte Fall ist denkbar, nämlich dass die Verdünnungsflüssigkeit durch Zentrifugation in den Rückhaltebereich gedrängt wird. Diese Überlegungen zur Vermischung kommen besonders dann zum Tragen, wenn der Rückhaltebereich eine Kavität, insbesondere Kapillarkavität ist. Besonders einfach ist die Vermischung, wenn der Rückhaltebereich allein oder vornehmlich durch die Struktur oder Beschaffenheit der Wandoberfläche bestimmt ist, da dann durch Schütteln oder Rühren oder Einbringen eines Gases oder sogar allein durch den Dispensionsvorgang die Vermischung herbeigeführt werden kann.

In Ausführungsformen kann eine Fangvorrichtung vorgesehen sein, welche gegenüber einer Öffnung des Aufnahmeraums oder Öffnungen der Aufnahmeräume des wenigstens einen Reaktionsgefäßes angeordnet und zum Auffangen von aus dem Aufnahmeraum oder den Aufnahmeräumen austretender oder ausgetriebener Flüssigkeit ausgebildet ist. Dabei kann die Fangvorrichtung eine oder mehrere Kompartimente, vorzugsweise in der Art einer Mikrotiterplatte, aufweisen, wobei eine Öffnung des Kompartiments oder Öffnungen der Kompartimente der Fangvorrichtung zu der Öffnung des Aufnahmeraums oder den Öffnungen des der Aufnahmeräume des wenigstens einen Reaktionsgefäßes weist. Die Anzahl der Kompartimente der Fangvorrichtung kann gleich, größer oder kleiner als eine Anzahl der Reaktionsgefäße sein. So kann beispielsweise eine zweite Platte als Fangvorrichtung auf die erste Platte (die Reaktionsgefäßeinheit) montiert werden und der Überstand aus der zweiten Platte gefangen werden. Das aufgefangene Fluid kann wiederverwendet werden, was bei den oft teuren Fluiden, die verwendet werden, eine beträchtliche Einsparung ermöglichen kann. Die Fangvorrichtung kann kompartimentiert sein wie die Reaktionsgefäßeinheit selbst. Wenn die Reaktionsgefäßeinheit also beispielsweise eine Mikrotiterplatte mit 96 oder 384 oder einer anderen Anzahl von Reaktionsgefäßen aufweist, kann die Fangvorrichtung ebenfalls als Mikrotiterplatte mit 96 bzw. 384 bzw. der anderen Anzahl von Kompartimenten ausgebildet sein. Die Fangvorrichtung kann auch mehr oder weniger Kompartimente aufweisen als Reaktionsgefäße vorgesehen sind. Beispielsweise kann die Fangvorrichtung auch nur als einfache Schale ausgebildet sein. Dann werden die Überstände vereinigt und ein Aliquot davon kann z.B. durch NGS (next generation sequencing) analysisert werden. Die Fängerplatte kann auch eine Zahl von Kompartimenten haben, die von der Zahl der Reaktionsgefäße der Reaktionsgefäßeinheit nach oben oder unten abweicht.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum selektiven Entfernen einer Flüssigkeit aus einem Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit. Dabei befindet sich die Flüssigkeit in einer Reaktionsgefäßeinheit wie oben beschrieben, und das Verfahren weist die Schritte auf:

- Zentrifugieren der Reaktionsgefäßeinheit bei radial von einer Zentrifugierachse weg weisender Öffnung des Aufnahmeraums mit einer Drehzahl, welche kleiner als eine Grenzdrehzahl ist, bei welcher die Haltewirkung des Rückhaltebereichs gerade überwunden wird, so dass ein in oder an dem Rückhaltebereich befindliches Teilvolumen der Flüssigkeit dort verbleibt und die im Aufnahmeraum befindliche übrige Flüssigkeit entfernt wird.

Hierzu kann die Reaktionsgefäßeinheit beispielsweise in einer Zentrifugiervorrichtung in einer Stellung angeordnet werden, in welcher die Öffnungen aller Reaktionsgefäßeinheiten von der Zentrifugierachse weg weisen. Sodann kann die Zentrifugiervorrichtung mit einem Zeit-Drehzahl-Profil angesteuert werden, welches geeignet ist, die im Aufnahmeraum befindliche Flüssigkeit auszuschleudern, die in oder an dem Rückhaltebereich, beispielsweise in der Kapillarkavität, befindliche Flüssigkeit aber dort verbleibt. Dieses Verfahren eignet sich sowohl zum Leeren von Reaktionsgefäßen von Nähr- oder Reaktionsflüssigkeit unter Bewahrung eines Zielstoffs wie etwa einer Anordnung von Zellen als auch zum Trennen beliebiger Flüssigkeitsvolumina. Das Verfahren vermeidet auch die Verwendung spezieller Einrichtungen im Inneren der Zentrifugiervorrichtung wie etwa von Magnetvorrichtungen, welche einen mit magnetischen Beads oder dergleichen versetzten Stoff am Boden des Reaktionsgefäßes während des Zentrifugierens zu halten vermögen. Das ist zwar grundsätzlich möglich, erfordert aber einen höheren gerätetechnischen Aufwand mit baulichen Veränderungen an der Zentrifugiervorrichtung und die Bewegung zusätzlicher Masse innerhalb der Zentrifugiervorrichtung, denn eine solche Magnetvorrichtung muss natürlich mit der Reaktionsgefäßeinheit mit rotieren.

In Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die übrige Flüssigkeit in einer Fangvorrichtung, insbesondere wie sie oben beschrieben wurde, aufgefangen wird. Dadurch kann das entfernte Restvolumen für andere Zwecke verwendet werden, was zur Kostensenkung und Ressourceneinsparung beitragen kann.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Einbringen einer einen Zielstoff enthaltenden Flüssigkeit in ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit, mit den Schritten:

- Verwenden einer Reaktionsgefäßeinheit wie vorstehend beschrieben zur Aufnahme der Flüssigkeit; und

- Leiten des Zielstoffs zu dem Rückhaltebereich mittels eines Leitsystems, wobei das Leitsystem aufweist:

- eine Zentrifugiervorrichtung und eine Anordnung der Reaktionsgefäßeinheit bei radial außen oder im Wesentlichen außen bezüglich einer Zentrifugierachse im Verhältnis zum Rest des Aufnahmeraums liegendem Rückhaltebereich, oder

- einen magnetischen Hilfsstoff oder eine magnetische Eigenschaft des Zielstoffs und eine Magnetvorrichtung, welche angeordnet wird, um mit dem magnetischen Hilfsstoff oder der magnetischen Eigenschaft zu wechselwirken, oder

- einen elektrostatisch geladenen Hilfsstoff oder eine elektrostatische Eigenschaft des Zielstoffs und eine Elektrodenvorrichtung, welche angeordnet wird, um mit dem elektrostatischen geladenen magnetischen Hilfsstoff oder der elektrostatische Eigenschaft zu wechselwirken.

Zielstoff kann jeder Stoff einschließlich chemischer und biologischer Stoffe sein, der Bestandteil einer flüssigen Lösung ist und gezielt von einem Großteil der flüssigen Lösung getrennt werden soll. Insbesondere ist der Zielstoff ein Stoff, dessen Reaktion in dem Reaktionsgefäß veranlasst oder beobachtet werden soll. Ein Leitsystem ist im Sinne der Erfindung ein System, welches ausgebildet ist, um den Zielstoff in eine gewünschte Richtung, vor allem zu dem Rückhaltebereich hin, beispielsweise in die Kapillarkavität hinein, zu bewegen. Dabei kann das Leitsystem auf den Zielstoff selber und/oder eine Matrix, in welche der Zielstoff eingebettet ist, um ein Zielstoffsystem zu bilden, oder auf darin enthaltene Hilfsstoffe reagieren.

Die Zentrifugation eignet sich besonders für Zielstoffe oder Zielstoffsysteme, die eine höhere Dichte als die Flüssigkeit aufweisen. Wenn der Rückhalte Bereich eine Kapillarkavität ist, kann das Verfahren so ausgeführt werden, dass die Mündung der Kapillarkavität radial zu der Zentrifugierachse weist. Damit werden durch die zur Mündung der Kapillarkavität hin wirkende Zentrifugalbeschleunigung zuverlässig zur Mündung der Kapillarkavität geleitet und in die Kapillarkavität hinein gedrückt.

Magnetische Hilfsstoffe können beispielsweise magnetische Beads sein. Elektrostatisch geladene Hilfsstoffe können beliebige Ladungsträger sein. Bestimmte Zielstoffe, wie etwa DNA-Moleküle können elektrisch geladen werden, sodass sie von einer Elektrodenvorrichtung angezogen werden können. Die Elektrodenvorrichtung kann in der Reaktionsgefäßeinheit, in dem einzelnen Reaktionsgefäß oder extern vorgesehen sein.

Durch anschließendes Entfernen der Flüssigkeit in der dem Aufnahmeraum durch das zuvor beschriebene Verfahren kann dann auch zuverlässig eine Trennung des Zielstoffs oder Zielstoffsystems von der übrigen Flüssigkeit erreicht werden. Insbesondere kann hierzu ein Zentrifugieren der Reaktionsgefäßeinheit bei radial innen oder im Wesentlichen innen bezüglich der Zentrifugierachse im Verhältnis zum Rest des Aufnahmeraums liegendem Rückhaltebereich mit einer Drehzahl, welche kleiner als eine Grenzdrehzahl ist, bei welcher die Haltewirkung des Rückhaltebereichs gerade überwunden wird, so dass ein in oder an den Rückhaltebereich geleitetes Teilvolumen der Flüssigkeit, welches den Zielstoff enthält, dort verbleibt und die im Aufnahmeraum befindliche übrige Flüssigkeit entfernt wird.

Auch hier kann die übrige Flüssigkeit in einer Fangvorrichtung, insbesondere wie sie oben beschrieben wurde, aufgefangen werden. Dies ermöglicht es beispielsweise, gezielt ein Aliquot eines teuren Reagenzes in oder an den Rückhaltebereich, etwa in die Kapillarkavität, zu bringen, den Aufnahmeraum durch Zentrifugieren zu leeren und dabei den Rest des Reagenzes aufzufangen und für weiteres Aliquotieren zu verwenden zu können. Hierzu wird die Fangvorrichtung, etwa eine Fängerplatte, vor dem Zentrifugieren „über Kopf" gegenüber den Öffnungen der Aufnahmeräume der Reaktionsgefäße angeordnet.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufreinigen eines in einer Flüssigkeit verteilten Zielstoff wie etwa Zellen, Zellhaufen, Zellagregate oder Organismen in einem Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit, wobei sich die Flüssigkeit in einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß vorstehender Beschreibung befindet, mit den Schritten:

- Versammeln des Zielstoffs in dem Rückhaltebereich, insbesondere durch Zentrifugieren mit einer Anordnung der Reaktionsgefäßeinheit derart, dass der Rückhaltebereich radial außen oder im Wesentlichen außen bezüglich einer Zentrifugierachse im Verhältnis zum Rest des Aufnahmeraums liegt;

- Entfernen der Flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum durch Zentrifugieren der Reaktionsgefäßeinheit bei radial von einer Zentrifugierachse weg weisender Öffnung des Aufnahmeraums mit einer Drehzahl, welche kleiner als eine Grenzdrehzahl ist, bei welcher die Haltewirkung des Rückhaltebereichs gerade überwunden wird, so dass ein in oder an dem Rückhaltebereich befindliches Teilvolumen der Flüssigkeit dort verbleibt und die im Aufnahmeraum befindliche übrige Flüssigkeit entfernt wird;

- Einbringen einer weiteren Flüssigkeit in den Aufnahmeraum, insbesondere durch Dispensieren oder Pipettieren; und Vermischen des Zielstoffs mit der weiteren Flüssigkeit in dem Aufnahmeraum.

Mit einem solchen Aufreinigungsverfahren kann eine Pelletierung mit der damit verbundenen Belastung vermieden werden, da durch das Versammeln des Zielstoffs in der Kapillarkavität und das Austauschen der Flüssigkeit eine hinreichende Reinigung von störenden Bestandteilen erreicht werden kann.

In dem Verfahren dieses Gesichtspunkt kann das Vermischen wenigstens eine der folgenden Maßnahmen umfassen:

- Stehenlassen für eine vorbestimmte Zeit,

- Schütteln der Reaktionsgefäßeinheit,

- Einbringen der weiteren Flüssigkeit in den Aufnahmeraum durch Dispensieren oder Pipettieren derart, dass der Zielstoff von dem Rückhaltebereich ab- oder ausgeschwemmt wird,

- Abpipettieren des Zielstoffs aus dem Rückhaltebereich und Zurückpipettieren in die eingebrachte weitere Flüssigkeit außerhalb des Rückhaltebereichs.

In einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens kann der Aufnahmeraum ein Volumen von etwa 200 bis 400 pl aufweisen, wobei der Rückhaltebereich eine Kapillarkavität am Boden des Aufnahmeraums ist und ein Volumen von etwa 5 pl aufweist, und wobei das Versammeln des Zielstoffs durch Zentrifugieren mit mindestens 2g oder mindestens 5g oder mindestens 10g oder mindestens 20g und/oder höchstens 1000g oder höchstens 500g oder höchstens 200g oder höchstens 100g oder höchstens 50g oder höchstens 40g oder höchstens 30g oder höchstens 20g für eine Zeit von mindestens 1 s oder mindestens 2 s oder mindestens 5 s oder mindestens 10 s oder mindestens 10 s oder mindestens 30 s oder mindestens 60 s oder mindestens 90 s oder mindestens 2 Minuten oder mindestens 5 Minuten und/oder für höchstens 60 Minuten oder höchstens 30 Minuten oder höchstens 20 Minuten oder höchstens 15 Minuten oder höchstens 10 Minuten oder höchstens 5 Minuten oder höchstens 2 Minuten oder höchstens 1 Minute oder höchstens 30 s oder höchstens 20 s oder höchstens 10 s oder höchstens 5 s oder höchstens 2 s erfolgt. Es versteht sich, dass unmögliche Zeitbereiche, bei denen die Höchstdauer niedriger als die Mindestdauer ist, ausgeschlossen sind. Es wäre z.B. denkbar, in Hochdurchsatzanwendungen mit sehr hoher Zentrifugalbeschleunigung (z.B. 1000g), aber nur mit sehr kurzer Einwirkzeit (z.B. 1 see) zu arbeiten. Dabei erfolgt eine sehr schnelle und zuverlässige Versammlung bzw. Konzentration des Zielstoffs in der Kapillarkavität. Dabei müssen sehr enge Grenzen hinsichtlich der Einwirkdauer eingehalten werden, um eine Verklumpung oder sonstige Beeinträchtigung des Zielstoffs zu vermeiden. Umgekehrt kann man für Anwendungen mit sehr empfindliche Zellen mit sehr geringer Zentrifugalbeschleunigung, z.B. 2g, zentrifugieren, dafür aber sehr lange (z.B. lh). Hier können die Grenzen für die Einwirkdauer weiter gefasst werden. Grundsätzlich sollte das Produkt aus Einwirkdauer und die Zentrifugalbeschleunigung nicht größer als 72.000 gs oder 20.000 gs und insbesondere 1000 gs sein.

Das Volumen des Aufnahmebereichs von etwa 200 bis 400 pl ist für eine Reaktionsgefäßeinheit im 96er Mikrotiterplattenformat typisch. Es zeigt sich, dass die Belastung um mehr als eine Größenordnung geringer als beim Pelletieren mit ca. 300g sein kann, was den Stress auf Zellen oder Organismen deutlich verringert. Bei Reaktionsgefäßeinheiten mit kleineren Arbeitsvolumina der Aufnahmeräume (etwa 384er Format, 1536er Format) können sich die Dimensionen der Kapillarkavität entsprechend ändern, dementsprechend können die g-Kräfte höher sein. Bei Reaktionsgefäßeinheiten mit größeren Arbeitsvolumina der Aufnahmeräume (etwa 48er Format) können sich die Dimensionen der Kapillarkavität entsprechend ändern, dementsprechend können die g-Kräfte geringer sein.

Auch bei diesem Verfahren kann die entfernte Flüssigkeit in einer Fangvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, aufgefangen wird.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Durchführen einer Testung an einem in einer Flüssigkeit verteilten oder suspendierten Zielstoff wie etwa Zellen, Zellhaufen, Zellagregate oder Organismen in einem Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit. Dabei befindet sich die Flüssigkeit in einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß vorstehender Beschreibung. Das Verfahren weist die Schritte auf:

- Aufreinigen des Zielstoffs nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren;

- Entnehmen einer vorbestimmten Menge der in dem Reaktionsgefäß befindlichen Flüssigkeit mit darin verteiltem oder suspendiertem Zielstoff; und

- Zuführen des in der vorbestimmten Menge enthaltenen Zielstoffs zu einer Testvorrichtung wie etwa einer Durchflusszytometrievorrichtung.

Dieses Verfahren ermöglicht das Durchführen einer Testung mit den zuvor beschriebenen Vorteilen des Aufreinigungsverfahrens. Aufgrund der Schonung der Zellen oder Organismen reagieren diese nicht oder nur gering, was den Einfluss des Verfahrens selbst auf die Messung deutlich verringert und die Messungen deutlich zuverlässiger und reproduktiver macht. Selbstverständlich können alle anderen Testverfahren an einem in einer Flüssigkeit verteilten oder suspendierten Zielstoff, bei denen der Zielstoff Verunreinigungen oder unerwünschte Begleit- oder Hilfsstoffe aufweisen kann, von dem neuartigen Verfahren profitieren.

Nachstehend werden ausgewählte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigt/zeigen:

Figur 1 ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht;

Figur 2 ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht;

Figur 3 ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht;

Figur 4 ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht; Figur 5 ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht;

Figur 6A das Reaktionsgefäß von Figur 5 in einer entlang einer Linie Vl-Vl geschnittenen Seitenansicht;

Figur 6B das Reaktionsgefäß von Figur 5 in einer abgewandelten Ausführung in einer entlang der Linie Vl-Vl geschnittenen Seitenansicht;

Figur ? ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht;

Figur 8 eine Reaktionsgefäßeinheit in Form einer Mikrotiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht;

Figur 9 eine Zentrifugiervorrichtung mit zwei Reaktionsgefäßeinheiten wie in Figur 8 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht zur Veranschaulichung von Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung;

Figur 10 ein befülltes Reaktionsgefäß entsprechend Figur 1 in einer Reaktionsgefäßeinheit und eine Magnetvorrichtung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 11 ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht;

Figur 12 ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht;

Figuren 13A-13C ein befülltes Reaktionsgefäß in einer geschnittenen Seitenansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 14 ein Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht.

Alle zeichnerischen Darstellungen sind schematisch zu verstehen. Größenverhältnisse können zur Verdeutlichung verzerrt sein. Richtungs- und Lagebezeichnungen beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die gewöhnliche Verwendung des Erfindungsgegenstands. Soweit nicht anders angegeben, bezieht sich die Angabe „horizontal" auf eine Ebene von Öffnungen 6, durch welche Reaktionsgefäße 1 einer Reaktionsgefäßeinheit 20 zu befüllen oder zu leeren sind, und bezieht sich die Angabe „vertikal" auf eine Richtung, die rechtwinklig zur Horizontalen steht. Eine Reaktionsgefäßeinheit 20 weist wenigstens ein Reaktionsgefäß 1 auf (Figuren 1-7, 10). Das Reaktionsgefäß 1 kann bei alleinstehender Verwendung auch als Reaktionsgefäßeinheit im Sinne der Erfindung verstanden werden. Das Reaktionsgefäß 1 weist einen Aufnahmeraum 2 zur Aufnahme einer Flüssigkeit und eine Kapillarkavität 3, die in den Aufnahmeraum 2 mündet, auf. Der Aufnahmeraum 2 weist eine umlaufende Seitenwandung 4 und eine Bodenwandung 5 auf. Ein oberer Rand der Seitenwandung 4 kann eine Öffnung 6 des Aufnahmeraums 2 bilden. Die Kapillarkavität 3 mündet über eine Mündung 7 an der Bodenwandung 5 in den Aufnahmeraum 2. Die Kapillarkavität 3 weist von der Mündung 7 abgehende Wandungen 8 auf, die so eng voneinander beabstandet sind, dass eine Flüssigkeit, die sich in der Kapillarkavität 3 befindet, durch Kapillarwirkung in der Kapillarkavität 3 gehalten wird.

Die Kapillarwirkung tritt in engen Gefäßen auf und kann durch ein Kräftegleichgewicht zwischen der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und einer Grenzflächenspannung zwischen der Flüssigkeit und einer Gefäßoberfläche verstanden werden. Grundsätzlich kann eine Flüssigkeit zwischen engen Wandungen durch Kapillarwirkung aufsteigen und eine konkave Oberfläche bilden, wenn die Flüssigkeit das Material der Wandung benetzt, oder absteigen und eine konvexe Oberfläche bilden, wenn die Flüssigkeit das Material der Wandung nicht benetzt. Die Kapillarwirkung hängt dabei neben der Oberflächenspannung und dem Kontaktwinkel auch von der Dichte der Flüssigkeit, dem Radius oder dem Wandabstand des Gefäßes und der Schwerebeschleunigung ab. Beispielsweise wird die Steighöhe h einer Flüssigkeitssäule in einem zylindrischen Gefäß beschrieben durch die Gleichung

Dabei ist o die Oberflächenspannung, 0 der Kontaktwinkel, p die Dichte der Flüssigkeit, g die Schwerebeschleunigung und r der Radius des Gefäßes.

Da die Kapillarkavität 3 in den Aufnahmeraum 2 mündet und die Wandungen 8 der Kapillarkavität 3 so eng voneinander beabstandet sind, dass eine Flüssigkeit in der Kapillarkavität 3 durch Kapillarwirkung gehalten wird, kann beim Leeren des Reaktionsgefäßes 1 ein genau definiertes Residualvolumen in der Kapillarkavität 3 zurück gehalten werden, während der Aufnahmeraum 2 zuverlässig geleert wird. Die Leerung kann beispielsweise durch Zentrifugieren, wie nachstehend genauer beschrieben wird, oder auf andere Weise, etwa durch Aspiration / Pipettierung erfolgen.

Die Bodenwandung 5 des Aufnahmeraums 2 kann flach ausgebildet sein (Figur 1). Zur Erleichterung der Entleerung des Aufnahmeraums 2 wie auch des Versammelns in der Kapillarkavität 3 kann die Bodenwandung 5 auch konisch zur Mündung 7 der Kapillarkavität 3 abfallen (Figuren 2, 13A-13C, 14) oder U-förmig ausgebildet sein (nicht näher dargestellt), um eine Art Trichter zur Kapillarkavität 3 hin zu bilden. Ein Schrägungswinkel y der Bodenwandung 5 gegenüber der Ebene der Mündung 7 der Kapillarkavität 3 (diese Ebene ist senkrecht zur Vertikalen V und damit eine horizontale Ebene) ist auf den Anwendungsfall abzustimmen, er kann vorteilhaft zwischen 5° und 75° liegen. Eine Kante 9 zwischen der Bodenwandung 5 und der Seitenwandung 4 des Aufnahmeraums 2 kann scharf oder gerundet sein, wobei gerundete Kanten eine Leerung des Aufnahmeraums 2 erleichtern können. Die Seitenwandung 4 des Aufnahmeraums 2 bildet im dargestellten Ausführungsbeispiel einen quadratischen Querschnitt aus (Figuren 3, 4, 5, 7), weist also insbesondere mehrere Seitenwände 16 auf, die in Kanten 17 aufeinanderstoßen und die insgesamt geschlossene Seitenwandung 4 bilden (vgl. Figur 3). Dies ist aber keine Einschränkung der Erfindung. In Abwandlungen kann der Querschnitt des Aufnahmeraums 2 auch rechteckig oder allgemein polygonalen, beispielsweise rautenförmigen oder hexagonal, oder rund, oval, elliptisch oder beliebig gekrümmt sein. Die Kanten 17 zwischen den einzelnen Seitenwänden 16 können scharf oder gerundet ausgebildet sein, wobei gerundete Kanten 17 eine Leerung des Aufnahmeraums 2 erleichtern können.

Die Kapillarkavität 3 kann im Querschnitt rund (Figur 3) oder quadratisch (Figur 4) oder oval (Figur 7) ausgebildet sein oder jede andere geeignete Querschnittsform aufweisen. Die Mündung 7 der Kapillarkavität 3 kann in der Mitte der Bodenwandung 5 angeordnet sein, wie es bei den in Fig. 1 bis 8 gezeigte Ausführungsbeispielen der Fall ist. In Abwandlungen kann die Mündung 7 der Kapillarkavität 3 auch außermittig in der Bodenwandung 5 des Aufnahmeraums 2 angeordnet sein.

Eine Kante 10 (vgl. Figuren 1, 2) zwischen den Wandungen 8 der Kapillarkavität 3 und der Bodenwandung 5 des Aufnahmeraums 2 können scharf oder gerundet ausgebildet sein. Hier kann eine scharfe Kante 10 ein Zurückhalten der Flüssigkeit in der Kapillarkavität 3 durch Kapillarwirkung erleichtern.

Die Kapillarwirkung ist durch den Wandabstand zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 18 oder Wandabschnitten 19 der Wandung 8 der Kapillarkavität 3 bestimmt, wobei die Oberflächenbeschaffenheit und die Oberflächenspannung der Flüssigkeit auch erheblichen Einfluss auf die Kapillarwirkung haben. Der Wandabstand zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 18 oder Wandabschnitten 19 der Kapillarkavität 3 ist also so bemessen, dass Flüssigkeit durch Kapillarwirkung zwischen den gegenüberliegender Seitenwänden 18 oder Wandabschnitten 19 der Kapillarkavität 3 gehalten wird. Je nach Flüssigkeit und Beschaffenheit der Wandung 8 der Kapillarkavität 3 kann der Wandabstand beispielsweise grob zwischen 0,1 mm und 2,0 mm liegen. Geeignete Obergrenzen und Untergrenzen wurden oben genannt, wobei die konkret gewählte Obergrenze von der erwarteten oder gewünschten Kapillarwirkung bestimmt sein wird und die konkret gewählte Untergrenze vom Anwendungsfall bestimmt sein wird. Für die Anwendung ist auch das Verhältnis des Wandabstands der Kapillarkavität 3 zum Wandabstand des Aufnahmeraums 2 selbst maßgeblich. Wenn die Kapillarkavität 3 zu weit im Verhältnis zum Aufnahmeraum ist, kann es schwierig sein, einen technisch nutzbaren Unterschied in der Kapillarwirkung zu verwirklichen. Die Kapillarwirkung der Kapillarwirkung 3 ist daher stets im Verhältnis zu einer grundsätzlich denkbaren, dann aber deutlich kleineren Kapillarwirkung im Aufnahmeraum 2 zu verstehen. Die Kapillarwirkung des Aufnahmeraums 2 kann auch dadurch weiter verringert werden, dass die Seitenwandung 4 des Aufnahmeraums 2 sich zur Öffnung 6 hin um einen Öffnungswinkel ß gegenüber der Vertikalen V weitet (Figur 14). Der Öffnungswinkel ß kann beispielsweise zwischen 0,5° und 5° liegen, um eine Kapillarwirkung deutlich herabzusetzen.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Kapillarkavität 3 aus zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 18, deren Abstand zur Ausübung der Kapillarwirkung bemessen ist, und einer zwischen den Seitenwänden 18 verlaufenden Bodenwand 12 ausgebildet, wobei die Bodenwand 12 gekrümmt ist und in der Kante

11 an der Mündung 7 in der Bodenwandung 5 des Aufnahmeraums 2 endet (Figuren 5, 6A). Die Bodenwandung bildet im Querschnitt einen glatten durchgehenden Bogen (Fig. 6A).

Somit hat die Kapillarkavität 3 in diesem Ausführungsbeispiel eine längliche Querschnittsform, insbesondere an der Mündung 7. Manchmal kann es wünschenswert sein, zunächst de Aufnahmeraum 2 zu leeren und danach auch das in der Kapillarkavität 3 verbliebene Residualvolumen zu entfernen. Dies ist in diesem Ausführungsbeispiel besonders einfach, indem das durch Kapillarwirkung in der Kapillarkavität 3 gehaltene Fluidvolumen mittels eines Flüssigkeitsstrahls oder Druckluft entlang der gekrümmten Bodenwand 12 ausgespült wird. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Kapillarkavität 3 die zwei gegenüberliegenden Seitenwände 18, deren Abstand zur Ausübung der Kapillarwirkung bemessen ist, und eine zwischen den Seitenwänden 18 verlaufende ebene Bodenwand 13 sowie zwei von der ebenen Bodenwand 13 an einer Kante 15 schräg abgehende und zwischen den Seitenwänden 18 verlaufende Stirnwände 14 aufweisen, wobei die schrägen Stirnwände 14 in der Kante 11 an der Mündung 7 in der Bodenwandung 5 des Aufnahmeraums 2 enden (Figuren 5, 6B). Die Wirkung der erleichterten Entleerung der Kapillarkavität 3 entspricht der Variante mit gekrümmter Bodenwand 12, wobei die Wirkung umso ausgeprägter ist, je flachwinkligem die Stirnwände 14 verlaufen.

Wenn die Leerung des Reaktionsgefäßes 1 durch Zentrifugieren erfolgt, bestimmt die Ausrichtung der Kapillarkavität 3 zur Drehrichtung, ob das Residualvolumen in der Kapillarkavität 3 gehalten wird oder mit ausgeschleudert wird. Wenn die Seitenwände 18 der Kapillarkavität 3 rechtwinklig zur Drehrichtung ausgerichtet sind, wird das Residualvolumen in der Kapillarkavität 3 gehalten. Wenn die Seitenwände 18 der Kapillarkavität 3 mit der Drehrichtung ausgerichtet sind, wird das Residualvolumen aus der Kapillarkavität 3 ausgeschleudert. Daher ist die Reaktionsgefäßeinheit bevorzugt so ausgebildet, dass die Seitenwände 18 der Kapillarkavität quer zur Drehrichtung beim Zentrifugieren ausgerichtet sind.

In einer Abwandlung kann eine Kapillarkavität auch ausgebildet werden durch eine an beliebiger Stelle in dem Aufnahmeraum befindliche Struktur, die aus dem Boden oder den Seitenwänden hervortritt. Eine solche Kapillarkavität kann beispielsweise durch eine Ringstruktur mit engem Durchmesser oder durch parallele Wände, die einen Kapillarspalt ausbilden, verwirklicht werden.

Damit kann beispielsweise vorteilhaft ein Release-System gebildet werden, also ein System zur zeitlich verzögerten Abgabe eines Zielstoffs in eine in dem Aufnahmeraum befindliche Flüssigkeit. Dabei wird die Kapillarkavität wie oben beschrieben gefüllt, anschließend der Aufnahmeraum mit einer anderen Flüssigkeit gefüllt. Anstelle sich unverzüglich mit der Flüssigkeit zu vermischen, kann der Zielstoff langsam in die Flüssigkeit übergehen, etwa durch Diffusion. Ein Anwendungsfall ist beispielsweise eine Testreihe zur Langzeitwirkung eines Medikaments auf eine Zellkultur. Zielstoff in der Kapillarkavität ist das Medikament oder Reagenz , das mit den Zellen interagieren soll und dessen Wirkung beispielsweise auf das Zellwachstum getestet wird. Eine Nährlösung mit der Zellkultur füllt den Aufnahmeraum. Die Zellen können auch adhärent sein, d.h., dass sie an der Oberfläche des Aufnahmeraums haften. Alternativ können die Zellen auch in einer zweiten Kapillarkavität gehalten werden. Bei dem Experiment soll das Reagenz mit den Zellen in Kontakt gebracht werden. Je nach Ausgestaltung der Kapillare kann dieses Release-System das Reagenz sofort freigeben oder aber über einen längeren Zeitraum. Durch Ausüben einer Zentrifugalkraft kann das Release-System und die Abgabe des Reagenz gesteuert werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Kapillarkavität mit dem Reagenz oben (in Radialrichtung außen) offen ist, etwa zwei vertikale Rippen in einer Seitenwand. Falls die Zellen in einer zweiten Kapillarkavität gehalten werden, ist es vorteilhaft, wenn die Haltewirkung dort größer ist als in der Kapillarkavität mit dem Reagenz. Um dabei ein Austreten der Nährflüssigkeit aus dem Aufnahmeraum während der Zentrifugation zu verhindern, kann ein Deckel vorgesehen sein, der den Aufnahmeraum zumindest für diese Zeit dicht verschließt.

Zur Verbesserung der Kapillarwirkung beim Handhaben von wässrigen Flüssigkeiten kann die Kapillarkavität 3 hydrophil beschichtet sein. Zur Erleichterung der Entleerung des Aufnahmeraums 2 kann der Aufnahmeraum hydrophob beschichtet. Das kann beispielsweise durch Verwenden von PTFE sein, allgemein durch Substanzen, die in Gegenwart von Wasser Kontaktwinkel von ca. 90° oder größer aufweisen.

Figur 11 zeigt eine Abwandlung eines Reaktionsgefäßes 1, bei der die Wandungen 8 der Kapillarkavität 3 zur Mündung 7 hin eine Aufweitung aufweisen. Mit anderen Worten, die Wandungen 8 weisen im Bereich der Mündung 7 einen Abstand d2 auf, der größer als ein Abstand dl im Bereich der Bodenwand 13. Die Aufweitung ermöglicht eine Steuerung des entnommenen Volumens aus der Kapillarkavität 3 über die Zentrifugalkraft beim Zentrifugieren, da ein Kräftegleichgewicht zwischen Zentrifugalkraft und Haltekraft vom Wandabstand und dem Spreizungswinkel zwischen den Wänden abhängt. Vorzugsweise ist die Kapillarkavität so ausgebildet, dass sie sich allmählich bzw. etwa gleichmäßig von der Bodenwand 13 zur Mündung 7 aufweitet, so dass die horizontale Querschnittsfläche der Kapillarkavität 3 in Richtung zur Mündung 7 zunehmend größer wird. Hierdurch kann mit unterschiedlichen Zentrifugalkräften die Kapillarkavität unterschiedlich stark entleert werden.

Eine ähnliche Wirkung kann erzielt werden, wenn die Wandungen der Kapillarkavität zur Mündung der Kapillarkavität hin eine Beschichtung mit abnehmender hydrophiler oder lipophiler Wirkung aufweisen. In einer Variante der oben genannten Abwandlung können die Wandungen 8 gekrümmt sein um die Aufweitung zu verwirklichen (Figur 12). Ein Krümmungsradius r der Wandung 8 kann dabei konstant oder im Verlauf der Wandung 8 variabel sein.

Die Kapillarkavität 3 ist ein Beispiel für einen Rückhaltebereich, der durch Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit so beschaffen ist, dass aufgrund einer Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und dem Rückhaltebereich und einer Kohäsion innerhalb der Flüssigkeit der Rückhaltebereich gegenüber dem umgebenden Bereich eine erhöhte Haltewirkung auf die Flüssigkeit ausübt, so dass eine vorbestimmte geringe Menge an Flüssigkeit beim Entfernen der Flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum zurückgehalten werden kann. Es ist auch denkbar, einen solchen Rückhaltebereich an einer Boden- oder Seitenwand des Aufnahmeraums allein durch eine erhöhte Haftwirkung mit der Flüssigkeit im Vergleich mit dem umgebenden Bereich der Boden- oder Seitenwand zu erzeugen, etwa durch unterschiedliche hydrophil/hydrophobe oder lipophil/lipophobe Ausbildung, durch unterschiedliche Beschichtung, Aufrauung, Glättung, etc.. Dabei wird es vorteilhaft sein, die Größe eines solchen Bereichs auf das gewünschte Residualvolumen hin auszulegen, sodass sich beispielsweise ein Tropfen definierter Größe ausbildet, der an dem Bereich haftet und möglichst kompakt bleibt, ohne in mehrere Teiltropfen zu zerfallen.

Es ist auch denkbar, mehrere Rückhaltebereiche in einem Aufnahmeraum vorzusehen. Die Rückhaltebereich können gleich ausgebildet sein, um mehrere Teilvolumina gleicher Art aufzunehmen, oder von unterschiedlicher Art, um beispielsweise Teilvolumina oder Zielstoffe unterschiedlicher Art aufzunehmen oder zu halten. Beispielsweise kann

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Reaktionsgefäßeinheit 20 in Form einer Mikrotiterplatte mit einem Rahmen 21, der eine Vielzahl von einzelnen Reaktionsgefäßen 1 umfasst (Figur 8). Die einzelnen Reaktionsgefäße 1 einer Mikrotiterplatte 20 werden auch als Näpfchen oder Kavitäten (engl. „wells") bezeichnet, die meist in einem vorgegebenen, regelmäßigen Raster von Zeilen und Spalten angeordnet sind. Das Raster gibt eine Staffelung in der Anzahl der Reaktionsgefäße 1 vor und bestimmt damit auch das mögliche Füllvolumen. In solchen Mikrotiterplatten werden im Zusammenhang mit zellbasierten Assays Zellen einzeln oder in Zellverbünden kultiviert. Wie eingangs beschrieben, soll beim Waschen der Mikrotiterplatten in der Regel die zelluläre Struktur in dem Reaktionsgefäß verbleiben, während der Überstand abgenommen und beispielsweise durch frisches Medium ersetzt wird. Dies ist mit dem erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßeinheit besonders gut möglich, indem eine Mikrotiterplatte bereitgestellt wird, bei der im Boden jedes Näpfchens eine Kapillarkavität ausgebildet ist.

Mikrotiterplatten gibt es in verschiedenen Größen und Ausgestaltungsformen. Die Grundfläche entspricht dabei meist den von der Society for Biomolecular Screening (SBS) empfohlenen ANSI- Standards von L = 27,76 mm x B = 85,48 mm x H = 14,35 mm, wobei die Höhe variieren kann. Übliche Größen sind in nachstehender Tabelle angegeben:

Die Benennung einer Mikrotiterplatte richtet sich nach der Anzahl der Näpfchen. So wird eine Mikrotiterplatte mit 24 Näpfchen etwa als 24-Well-Titerplatte bezeichnet, eine Mikrotiterplatte mit 384 Näpfchen als 384-Well-Titerplatte u.s.w. Die Näpfchen können unterschiedliche Bodenformen aufweisen, etwa als F-Boden (Flachboden), C-Boden (Flachboden mit minimal abgerundeten Kanten), V-Boden (konisch zulaufender Boden) und U-Boden (U-förmige Vertiefung). Die Näpfchen können unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, etwa rund, oval, elliptisch, quadratisch, rautenförmig, hexagonal, wobei mehreckige Formen auch abgerundete Kanten aufweisen können.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reaktionsgefäßeinheit 20 eine 96-Well-Titerplatte mit acht in Richtung der Breite B angeordneten Zeilen und zwölf in Richtung der Breite B angeordneten Spalten. Ein Abstand der Reaktionsgefäße 1 von x ist in Längen- wie in Breitenrichtung gleich, die Erfindung ist darauf aber nicht beschränkt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Reaktionsgefäße 1 bzw. deren Aufnahmeraum 2 jeweils von rundem Querschnitt, und die in der Bodenwandung des Aufnahmeraums 2 jeweils eingelassenen Kapillarkavitäten 3 sind ebenfalls von rundem Querschnitt. Die Erfindung ist aber hierauf nicht beschränkt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Reaktionsgefäßeinheit 20 nur teilweise voll ausgezeichnet, während jenseits einer Risslinie Konturen nur gestrichelt und Reaktionsgefäße 1 nur durch ihre Mittelpunkte angedeutet sind.

Die bekannten Zentrifugen zum Waschen von Mikrotiterplatten sind so ausgebildet, dass die Rotationsachse der Zentrifuge parallel zur Längenrichtung der jeweiligen Mikrotiterplatte ist. Daher ist es zweckmäßig, dass die oben erläuterten länglichen Kapillarkavitäten auch parallel zur Längenrichtung der Mikrotiterplatte ausgerichtet sind.

In Mikrotiterplatten werden im Zusammenhang mit zellbasierten Assays Zellen angezogen. Die Zellen verbinden sich auf der Oberfläche (sie werden adhärent) und müssen früher oder später einem Medienwechsel unterzogen werden, da das Nährmedium die Zellen sonst vergiftet oder anderweitig unbrauchbar wird. Es existieren erfinderische Verfahren, die ein Zentrifugen-basiertes Waschen von Mikrotiterplatten ermöglichen, wie etwa in den eingangs genannten US 2021/138485 Al und US 11,117,142 B2 beschrieben. In letzter Zeit werden in der Pharmaindustrie zunehmend Zellverbände zu Testzwecken benutzt. Das sind Sphäroide oder Organoide, also Zellen im Verband (bis einige hundert). Diese werden ebenfalls in Mikrotiterplatten angezogen, wobei deren glatte Oberfläche aber oft verhindert, dass die Zellen anhaften. Damit schweben die Sphäroide und Organoide frei in Lösung. Um Medienwechsel durchzuführen, möchte man die Zellverbände gerne fixieren, damit Medien gewechselt werden können, ohne die Zellen zu verlieren. Dazu können verschiedene Matrices eingesetzt werden, die in die Platte gegossen werden, so dass die Zellen darin gefangen sind und wachsen können. Ein Beispiel ist die Matrix GrowDex (www.Growdex.com). Ein Näpfchen ist beispielsweise ein Drittel mit Matrix gefüllt, darüber stehen zwei Drittel Nährmedium. Die Matrices haben in etwa gelartige Eigenschaften und kleben in der Platte, allerding nicht besonders fest. Beim Zentrifugen-basierten Waschen möchte man nur das Medium aus der Platte waschen, ohne die Zellen (einschließlich Matrix) mit auszuwaschen. Ab einer gewissen Zentrifugalbeschleunigung würde das Gel aber ebenfalls aus der Platte geschleudert werden.

Auf eine solche Reaktionsgefäßeinheit 20 in Form einer Mikrotiterplatte, die mittels Zentrifuge gewaschen wird, ist die vorliegende Erfindung sehr gut anwendbar. Für ein bestimmtes System aus Kapillarkavität 3 und Flüssigkeit kann ein Grenzwert für eine von der Mündung 7 der Kapillarkavität 3 weg wirkende Beschleunigung bestimmt werden, unterhalb welcher die Kapillarwirkung überwiegt. Wenn die Mikrotiterplatte als Reaktionsgefäßeinheit 20 unter Beibehaltung des Residualvolumens in der Kapillarkavität 3 geleert werden soll, kann die Drehzahl der Zentrifuge auf einen Wert festgelegt werden, der sicher unterhalb des Grenzwertes liegt. Ebenso vorteilhaft wirkt sich die Kapillarkavität 3 der Reaktionsgefäß3 1 aus, wenn das Reaktionsgefäß 1 auf andere Weise geleert wird, wie etwa mittels einer Pipettiervorrichtung.

An Prototypen hat sich gezeigt, dass die Grenzdrehzahl bei wässrigen Lösungen mit unbeschichteten Mikrotiterplatten aus Polycarbonat typischerweise im Bereich von einigen 100 U/min liegen und vorzugsweise nicht größer als 1000 U/min und insbesondere nicht größer als 800 U/min oder 500 U/min oder 300 U/min ist.

Mikrotiterplatten wie auch andere Arten von Reaktionsgefäßeinheiten oder Reaktionsbehälter können vorteilhaft aus Kunststoff ausgebildet sein und können durch an sich bekannte Herstellungsverfahren wie etwa Spritzgießen oder dergleichen hergestellt sein. Insbesondere kann die Reaktionsgefäßeinheit 20 in Form der Mikrotiterplatte mit allen Reaktionsgefäßen 3 einstückig ausgebildet sein. Die Erfindung ist jedoch weder auf die Werkstoffwahl noch auf die einstückige Ausbildung beschränkt.

Ein Verfahren zum selektiven Entfernen einer Flüssigkeit aus dem Reaktionsgefäß 1 einer Reaktionsgefäßeinheit 20 unter Verwendung einer Zentrifuge 30 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung (Figur 9).

Die Zentrifuge 30 ist nur mit den für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teilen dargestellt. Die Zentrifuge 30 weist einen rahmenförmigen Rotor 31 auf, der auf einer Welle 32 drehfest befestigt ist. Die Welle 32 kann durch einen Motor (nicht näher dargestellt), in Drehung versetzt werden, um sich mit einer Winkelgeschwindigkeit co oder einer entsprechenden Drehzahl n um eine Zentrifugierachse 33 zu drehen, welche durch eine Steuereinheit (nicht näher dargestellt) steuerbar und regelbar ist, wobei sich der Rotor 31 mitdreht. Eine Abdeckung 34, die in Form eines Zylinderrohres ausgebildet sein kann und Teil eines nicht näher dargestellten Gehäuses sein kann, umgibt den Rahmen 31. Ein Träger 35 (engl.: Carrier) zur Aufnahme einer Reaktionsgefäßeinheit 20 ist in einem Aufnahmeabschnitt des Rotors 31 angeordnet. Insbesondere kann der Träger 35 zusammen mit einer Reaktionsgefäßeinheit 20 in Form einer Mikrotiterplatte durch eine Ladeeinheit (nicht näher dargestellt) von der Stirnseite des Rotors 31 in dessen Aufnahmeabschnitt geschoben werden, wobei der Aufnahmeabschnitt den Träger 35 in der Art einer Schiene aufnehmen und die Reaktionsgefäßeinheit 20 in der Art einer Klammer von radial außen halten kann.

Zur Anwendung des Verfahrens befindet sich die Flüssigkeit zunächst in einem Reaktionsgefäß 1 der Reaktionsgefäßeinheit 20 wie oben beschrieben. Sodann wird die Reaktionsgefäßeinheit 20 auf den Träger 35 gesetzt und in die Zentrifuge 30 geladen, wobei die Mündung 6 des Aufnahmeraums 2 des Reaktionsgefäßes 1 von der Zentrifugierachse 33 weg weist (obererTeil (A) in Figur 9). Schließlich wird der Rotor 31 mit der Reaktionsgefäßeinheit 1 in Drehung versetzt, wobei die Drehzahl n so geregelt wird, dass sie kleiner als eine Grenzdrehzahl ist, bei welcher die Kapillarwirkung der Kapillarkavität 3 gerade überwunden wird. Auf diese Weise kann bewirkt werden, dass die in der Kapillarkavität 3 befindliche Flüssigkeit darin verbleibt und die im Aufnahmeraum 2 befindliche übrige Flüssigkeit ausgeschleudert, also entfernt wird. Zu diesem Zweck kann die Zentrifuge 30 mit einem geeigneten Zeit-Drehzahl-Profil angesteuert werden. Die ausgeschleuderte Flüssigkeit kann im Innenraum der Abdeckung 34 aufgefangen und abgeführt werden. Sie kann auch in einer Fängerplatte oder sonstigen Fangvorrichtung gefangen werden, die mit ihrer wenigstens einen Öffnung vor dem Ausschleudern auf die Reaktionsgefäßeinheit 20 aufgesetzt wird, um die ausgeschleuderte Flüssigkeit wiederverwenden zu können. Der Träger 35 mit der gewaschenen Reaktionsgefäßeinheit 20 kann entnommen und die Reaktionsgefäßeinheit 20 mit dem in der Kapillarkavität 3 zurückgehaltenen Residualvolumen weiter verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Zielstoff wie etwa eine Zellenanordnung in einer Matrix in der Kapillarkavität 3 aufgenommen ist und verbrauchte Nährflüssigkeit aus dem Aufnahmeraum 2 durch das beschriebene Verfahren entfernt wurde, kann der Aufnahmeraum 2 mit neuer Nährflüssigkeit gefüllt werden und die Zellen weiter angezogen werden.

Selbstverständlich eignet sich das Verfahren auch zum Trennen beliebiger Flüssigkeitsvolumina.

Ein Verfahren zum Einbringen einer einen Zielstoff 41 enthaltenden Flüssigkeit 40 in ein Reaktionsgefäß 1 einer Reaktionsgefäßeinheit 20 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ebenfalls mit Hilfe der Zentrifugiervorrichtung 30 (Figur 9) durchgeführt werden kann.

Zur Ausführung des Verfahrens wird zunächst die Reaktionsgefäßeinheit 20 zur Aufnahme der Flüssigkeit 40 mitsamt dem Zielstoff 41 in einem der Reaktionsgefäße 1 verwendet (Figur 10). Der Zielstoff 41 kann, muss aber nicht, in einer Matrix 42 eingebettet sein. Ein Hilfsstoff 43 kann, muss aber nicht, ebenfalls in der Matrix 42 eingebettet sein. Sodann wird die Reaktionsgefäßeinheit 20 auf die Wanne 35 gesetzt und in die Zentrifuge 30 geladen, wobei die Mündung 7 der Kapillarkavität 3 des Reaktionsgefäßes 1 radial zu der Zentrifugierachse 33 weist (unterer Teil (B) in Figur 9). Dann wird der Rotor 31 mit der Reaktionsgefäßeinheit 1 in Drehung versetzt, wodurch eine in Richtung der Bodenwandung 5 des Aufnahmeraums 2 wirkende Zentrifugalbeschleunigung a wirkt, welche den Zielstoff 41, gegebenenfalls samt Matrix 42 und optionalem Hilfsstoff 43, vom Rest der Flüssigkeit 40 trennt und in die Kapillarkavität 3 des Reaktionsgefäßes 1 drängt. In diesem Fall kann die Drehzahl n der Zentrifugiervorrichtung 30 so geregelt werden, dass sie größer als eine zweite Grenzdrehzahl ist, bei welcher ein Widerstand, der sich aus einem in der Kapillarkavität 3 befindlichen Luft- oder Flüssigkeitsvolumen ergeben kann, zuverlässig aus der Kapillarkavität 3 gedrückt werden kann. Zu diesem Zweck kann die Zentrifugiervorrichtung 30 mit einem geeigneten Zeit-Drehzahl-Profil angesteuert werden. Die Wanne 35 mit der Reaktionsgefäßeinheit 20 kann dann entnommen und die Reaktionsgefäßeinheit 20 mit dem in der Kapillarkavität 3 aufgenommenen Zielstoff 41 weiter verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Zielstoff 41 wie etwa eine Zellenanordnung in der Matrix 42 in der Kapillarkavität 3 aufgenommen ist und die restliche Flüssigkeit 40 Nährflüssigkeit, kann das Reaktionsgefäß 1 bzw. die Reaktionsgefäßeinheit 20 zum Anziehen der Zellen verwendet werden. Bis zur vollständigen Entleerung der Reaktionsgefäße 1 kann Nährflüssigkeit stets bei Bedarf unter Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens entfernt und durch neue Nährflüssigkeit ersetzt werden, wobei der Zielstoff 41 zuverlässig in der Kapillarkavität 3 verbleibt. Die Zentrifuge 30 bildet zusammen mit der Anordnung der Reaktionsgefäßeinheit 1 mit radial zu der Zentrifugierachse 33 weisender Mündung 7 der Kapillarkavität 3 ein Leitsystem im Sinne der Erfindung, welches ausgebildet ist, um den Zielstoff in eine gewünschte Richtung zu bewegen.

Ein weiteres Verfahren zum Einbringen einer einen Zielstoff 41 enthaltenden Flüssigkeit 40 in ein Reaktionsgefäß 1 einer Reaktionsgefäßeinheit 20 ist eine Abwandlung des vorigen Ausführungsbeispiels der Erfindung, das sich durch das verwendete Leitsystem davon unterscheidet. Diese Abwandlung verwendet als Leitsystem einen Hilfsstoff 43, der magnetisch ist, und eine Magnetvorrichtung 44, welche zur Ausführung des Verfahrens angeordnet wird, um mit dem magnetischen Hilfsstoff 43 zu wechselwirken (Figur 10).

Wieder kann eine Flüssigkeit 40 mit einem Zielstoff 41 in die Reaktionsgefäß 1 einer Reaktionsgefäßeinheit 20 gefüllt und darin aufgenommen werden. Der Zielstoff 41 kann beispielsweise ein Zellverband wie ein Sphäroid oder ein Organoid sein, die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt. Der Hilfsstoff 43 kann beispielsweise magnetische Beads umfassen. Die Magnetvorrichtung 44 kann einen Elektromagneten 45, bestehend aus einem Ferritkern 46 und einer Wicklung 47, und eine Stromquelle 48 aufweisen. Zur Ausführung des Verfahrens kann der Elektromagnet 45 genau unter der Kapillarkavität 3 des Reaktionsgefäßes 1 angeordnet werden. In der Praxis kann auch die Magnetvorrichtung 44 stationär sein und das Reaktionsgefäß 1 zu der Magnetvorrichtung 44 so positioniert werden, dass die Kapillarkavität 3 des Reaktionsgefäßes 1 genau über dem Elektromagneten 45 zu liegen kommt. Insbesondere wenn das Reaktionsgefäß 1 Teil einer Reaktionsgefäßeinheit 20 wie etwa einer Mikrotiterplatte ist, kann die Magnetvorrichtung eine Vielzahl von Elektromagneten 45 aufweisen, die genau im Raster Näpfchen der Mikrotiterplatte angeordnet sind. Bei Einschalten der Stromquelle 48 wird der Ferritkern 46 polarisiert und kann eine magnetische Anziehungskraft auf den magnetischen Hilfsstoff 43 ausüben. Dieser wird dadurch in die Kapillarkavität 3 gedrängt und zieht die Matrix 42 mit dem Zielstoff 41 mit. An Stelle eines oder mehrerer Elektromagnete können auch ein oder mehrere Permanentmagnete verwendet werden.

Anstelle des magnetischen Hilfsstoffs 43 kann auch eine magnetische Eigenschaft des Zielstoffs 41 oder der Matrix 42 selbst ausgenutzt werden, um mit der Magnetvorrichtung 44 zu wechselwirken. Beispielsweise könnte der Zielstoff 41 ferritisches Material oder biomagnetisch aktive Zellen aufweisen. Da biomagnetische Phänomene oft sehr schwach ausgeprägt sind, kann eine entsprechende Auslegung der Magnetvorrichtung 44 erforderlich sein, um die erforderliche Wechselwirkung zu erzielen.

Eine weiteren Abwandlung des Verfahrens zum Einbringen einer einen Zielstoff enthaltenden Flüssigkeit in ein Reaktionsgefäß 1 einer Reaktionsgefäßeinheit 20 unterscheidet sich erneut durch das verwendete Leitsystem. Diese Abwandlung verwendet als Leitsystem einen Hilfsstoff 43, der elektrostatisch geladen ist, und eine Elektrodenvorrichtung 49, welche zur Ausführung des Verfahrens angeordnet wird, um mit dem Hilfsstoff 43 zu wechselwirken (Figur 10).

Wieder kann eine Flüssigkeit 40 mit einem Zielstoff 41 in die Reaktionsgefäße 1 einer Reaktionsgefäßeinheit 20 gefüllt und darin aufgenommen werden. Der Zielstoff 41 kann beispielsweise ein Zellverband wie ein Sphäroid oder ein Organoid sein, die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt. Der Hilfsstoff 43 kann beispielsweise ionisierte Partikel umfassen. Die Elektrodenvorrichtung 49 kann eine unter der Kapillarkavität 3 des Reaktionsgefäßes 1 verlaufende Elektrode 50 und eine Stromquelle (nicht näher dargestellt) aufweisen. Die Elektrode 50 kann im Boden des Reaktionsgefäßes 1 bzw. der der Reaktionsgefäßeinheit 20 integriert oder extern vorgesehen sein, wobei im letzteren Fall die Elektrode 50 zur Ausführung des Verfahrens unter der Kapillarkavität 3 des Reaktionsgefäßes 1 angeordnet werden muss. Bei Einschalten der Stromquelle übt die Elektrode 50 eine Anziehungskraft auf den elektrostatisch geladenen Hilfsstoff 43 aus. Dieser wird dadurch in die Kapillarkavität 3 gedrängt und zieht die Matrix 42 mit dem Zielstoff 41 mit.

Die Elektrode kann im Bereich der Kapillarkavität 3 eine flächige Ausdehnung aufweisen, während sie in Bereichen abseits der Kapillarkavität 3 dünn ist, sodass sich die elektrostatische Anziehung unter der Kapillarkavität 3 konzentriert. Insbesondere wenn das Reaktionsgefäß 1 Teil einer Reaktionsgefäßeinheit 20 wie etwa einer Mikrotiterplatte ist, kann die Elektrode 50 gitterartig ausgebildet sein, wobei Gitterknoten genau im Raster der Näpfchen der Mikrotiterplatte angeordnet sind und gegebenenfalls die oben beschriebene flächige Ausdehnung aufweisen.

Anstelle des elektrostatisch geladenen Hilfsstoffs 43 kann auch eine elektrostatische Eigenschaft des Zielstoffs 41 oder der Matrix 42 selbst ausgenutzt werden, um mit der Elektrodenvorrichtung 49 zu wechselwirken. Beispielsweise könnte der Zielstoff 41 geladene Zellen oder Moleküle aufweisen. Da derartige Ladungen oft sehr schwach ausgeprägt sind, kann eine entsprechende Auslegung der Elektrodenvorrichtung 49 erforderlich sein, um die erforderliche Wechselwirkung zu erzielen.

In diesem Ausführungsbeispiel mit allen seinen Abwandlungen kann nach dem erfolgreichen Einbringen des Zielstoffs der Überstand, also das nicht in der Kapillarkavität aufgenommene Restvolumen, mit dem oben beschriebenen Verfahren zum Trennen oder selektiven Entfernen aus dem Aufnahmeraum 2 entfernt werden. Dabei kann auch hier vorteilhaft eine Fangvorrichtung zum Auffangen der Restvolumina eingesetzt werden, um beispielsweise teure Reaktanzen wiederverwenden oder anderweitig verwenden zu können.

Für das grundsätzliche Verfahren zum Selektiven Entfernen sind auch weitere Anwendungen vorstellbar:

Wenn beispielsweise unterschiedliche g-Kräfte wirken während der Zentrifugation (das ist insbesondere bei kleinem Radius der Fall, denn radial weiter außen liegende Reaktionsgefäße werden stärker beschleunigt), dann ist es möglich, differenziell zu leeren oder einen Zielstoff differenziell in die Reaktionsgefäße einer Reaktionsgefäßeinheit einzubringen. Man kann sich auch eine Titrationsreihe entlang eines Gradienten der g-Kräfte vorstellen.

Umgekehrt ist eine Reaktionsgefäßeinheit denkbar, bei der die Kräfte durch unterschiedliche Haft- bzw. Kapillarwirkung so auftreten, daß der physikalisch vorhandene Gradient in der Zentrifugalbeschleunigung (durch den unterschiedlichen Radius) mittels geeigneter Ausbildung der Rückhaltebereiche genau ausgeglichen wird und die zurückbehaltenen Teilvolumina trotz dieses Gradienten überall das gleiche Maß aufweisen nach Zentrifugation.

Das Prinzip der Erfindung kann auch zur Bildung eines Systems zur kontrollierten und zeitlich verzögerten Abgabe eines Zielstoffs an eine Probe, ein sogenanntes Release-System, angewendet werden, zur einer Abwandlung kann auch ein Kapillarraum ausgebildet werden durch eine irgendwo im Aufnahmeraum befindliche Struktur, die aus dem Boden oder den Seitenwänden hervortritt und einen Kapillarspalt ausbildet.

Damit kann man folgendes tun: eine Kapillare irgendwo in der Platte befindlich wird gefüllt wie hierin beschrieben. Reagenz ist ein Stoff, der mit Zellen interagieren soll und dessen Wirkung beispielsweise auf das Zellwachstum getestet wird. Bei einem Zellexperiment wird in aller Regel das Reagenz mit den im Aufnahmeraum befindlichen Zellen in Kontakt gebracht. Die Zellen können auch adhärent sein, d.h., dass sie an der Oberfläche des Aufnahmeraums haften. Je nach Ausgestaltung der Kapillare kann dieses Release System das Reagenz sofort freigeben oder aber über einen längeren Zeitraum. Durch Ausüben einer Zentrifugalkraft kann das Release System und die Abgabe des Reagenzes gesteuert werden.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufreinigen von Zellen, die einen Zielstoff 41 bilden. Der Zielstoff 41 kann auch gleichermaßen Zellhaufen, Zellaggregate oder Organismen oder andere, insbesondere organische/biologische Stoffe, umfassen, nachstehend wird beispielhaft aber nur von Zellen gesprochen. Die Zellen befinden sich in einem Reaktionsgefäß 1 einer Reaktionsgefäßeinheit in Suspension in einer Flüssigkeit 40. Das Reaktionsgefäß 1 weist eine trichterförmige Bodenwandung 5 auf, die in einer Kapillarkavität 3 mündet. In einem konkreten Beispiel kann die Reaktionsgefäßeinheit beispielsweise im 96er Mikrotiterplattenformat ausgebildet sein. Dabei können die Reaktionsgefäße 1 einen Aufnahmeraum 2 von 200 pl Arbeitsvolumen und eine Kapillarkavität 3 von 5 pl Aufnahmevolumen aufweisen. Die Zellen sind zunächst im Aufnahmeraum 2 der Reaktionsgefäßeinheit 1 weitgehend gleichmäßig verteilt, in der Kapillarkavität können sich ebenfalls Zellen befinden, deren Verteilung der Verteilung im übrigen Aufnahmeraum 2 im Wesentlichen entspricht.

In vorgegebenen Zeitabständen oder zur Durchführung einer Testung an in Suspension befindlichen Zellen ist es erforderlich die Flüssigkeit 40 gegen frische Flüssigkeit 40 oder ein andere Flüssigkeit 40 auszutauschen, ohne dass die Zellen dazu aus dem Reaktionsgefäß 1 entnommen werden. Dieser Austausch wird als Aufreinigung bezeichnet.

Beim vorliegenden Verfahren wird in einem ersten Schritt die Reaktionsgefäßeinheit in einer Zentrifuge derart aufgenommen, dass die Kapillarkavität 3 von der Zentrifugierachse 33 weg weist (vgl. Anordnung (B) in Figur 9), und mit einer Winkelgeschwindigkeit coi in Drehung um eine Zentrifugierachse 33 gebracht. Dadurch wird eine Beschleunigung a auf die Suspension ausgeübt, wodurch sich die Zellen, unterstützt durch die Schräge der trichterförmigen Bodenwandung 5, in der Kapillarkavität 3 versammeln (Figur 13A). Die Winkelgeschwindigkeit coi ist im vorliegenden Beispiel so eingestellt, dass die Beschleunigung a bei 10 bis 30 g liegt, die Zentrifugation 2 bis 4 Minuten dauern. Am Ende dieses Schritts sind keine oder kaum Zellen mehr im Aufnahmeraum 2 oberhalb der Kapillarkavität 3 vorhanden.

In einem zweiten Schritt wird die Reaktionsgefäßeinheit in derselben oder einer weiteren Zentrifuge derart aufgenommen, dass die Kapillarkavität 3 zur Zentrifugierachse 33 weist (vgl. Anordnung (A) in Figur 9), und mit einer Winkelgeschwindigkeit CÜ2 in Drehung um die Zentrifugierachse 33 gebracht. Die Winkelgeschwindigkeit CÜ2 ist dabei so eingestellt, dass die die Flüssigkeit 40 unter der Wirkung der Beschleunigung a aus dem Aufnahmeraum 2 des Reaktionsgefäßes 1 ausgeschleudert wird, die Zellen in der Kapillarkavität 3, die sich noch immer, aber in viel höherer Konzentration, in Suspension befinden, durch Kapillarkräfte K in der Kapillarkavität 3 gehalten werden. Die Flüssigkeit 40 in dem Aufnahmeraum 2 trennt sich von der Flüssigkeit 40 mit den Zellen in der Kapillarkavität 3, in den Raum oberhalb der Kapillarkavität 3 strömt Atmosphäre 130, sodass sich eine Phasengrenze 131 bildet, welche die Mündung 7 der Kapillarkavität 3 überspannt und deren Oberflächenspannung zur Kapillarwirkung beiträgt (Figur 13B). Am Ende dieses Schritts ist der Aufnahmeraum 2 oberhalb der Kapillarkavität 3 vollständig von Flüssigkeit 40 geleert, und die Zellen befinden sich konzentriert in der Kapillarkavität. Der Entleerungsvorgang kann im vorliegenden Beispiel etwa 30 Sekunden dauern.

In einem dritten Schritt wird der Aufnahmeraum 2 des Reaktionsgefäßes 1 wieder mit Flüssigkeit 40 gefüllt. Dies geschieht im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Dispensiervorrichtung. Dabei wird die Flüssigkeit 40 in eine Dispensierdüse 132 in den Aufnahmeraum 2 dosiert. Ein Flüssigkeitsstrom 133 weist am Austritt der Dispensierdüse 132 eine Geschwindigkeit v auf. Bei dem vorliegenden Verfahren ist die Dispensierdüse 133 auf die Kapillarkavität 3 gerichtet, sodass die Zellen (41) aus der Kapillarkavität 3 ausgeschwemmt oder ausgespült werden und sich in der Flüssigkeit 40 im gesamten Aufnahmeraum 2 verteilen (Figur 13C). Die Geschwindigkeit ist dabei so bemessen, dass die Zellen zwar aus der Kapillarkavität 3 ausgespült werden, aber stets in Suspension in der Flüssigkeit 40 verbleiben, ohne dass die Flüssigkeit 40 aus dem Reaktionsgefäß 1 herausschwappt. Auch wenn in der Figur so dargestellt, ist es nicht erforderlich, dass die Dispensierdüse 132 in den Aufnahmeraum 2 ragt. Vielmehr kann die Dispensierdüse 132 auch oberhalb der Öffnung 6 des Aufnahmeraums 2 enden. Am Ende dieses Schritts sind die Zellen wieder weitgehend gleichmäßig in der Flüssigkeit 40 im Aufnahmeraum 2 verteilt. Der Vorgang des Auffüllens kann im vorliegenden Beispiel etwa 15 Sekunden dauern (vorzugsweise für alle in diesem Beispiel sechsundneunzig Reaktionsgefäße 1, die insbesondere Reihe für Reihe befüllt werden).

Mit diesem Verfahren kann der Stress für die Zellen beim Aufreinigen gegenüber herkömmlichen Verfahren, die etwa eine Pelletierung vorsehen, deutlich reduziert werden. Ein Verlust an Zellen, der beim Entleeren im zweiten Schritt eintreten kann, kann gering gehalten werden (unter 10%) und kann gegebenenfalls vor, nach oder während des Wiederbefüllens ersetzt werden.

Die Dispensiervorrichtung kann an der Zentrifuge angebaut sein, und die Reaktionsgefäßeinheit kann durch eine Beladungs- und Entladungseinrichtung der Zentrifuge bewegt werden, was eine exakte und effiziente Positionierung der Reaktionsgefäßeinheit bezüglich eines Rotationsraums der Zentrifuge und bezüglich der Dispensiervorrichtung ermöglicht. Die Reaktionsgefäßeinheit kann während der gesamten Verfahrens an oder in der Zentrifuge verbleiben. Eine Zentrifuge mit einer Beladungs- und

TI Entladungseinrichtung, die eine starre Verschiebestange zum Positionieren der Reaktionsgefäßeinheit im oder zum Entfernen der Reaktionsgefäßeinheit von einem Rotor der Zentrifuge aufweist, wobei die Verschiebestange mittels eines Linearmotors derart verschiebbar angeordnet ist, dass sie sich in einer Entladestellung im Rotorraum durch den Rotor hindurch erstreckt und in einer Beladestellung zumindest aus dem Bereich des Rotorraums herausgezogen ist, der vom Rotor bei einer Umdrehung beansprucht wird, ist in der WO 2017/125598 Al beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich vollumfänglich Bezug genommen wird. Eine mit einer solchen Beladungs- und Entladungseinrichtung ausgestattete Zentrifuge, bei der zudem eine Dispensiereinheit an einer Außenwand der Zentrifuge angebracht ist, mittels derer eine Reagenzienflüssigkeit einer darunter in der Entladestellung befindlichen Reaktionsgefäßeinheit zugeführt werden kann, ist in der nachveröffentlichten DE 10 2021 124 023.9 beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich vollumfänglich Bezug genommen wird.

Es versteht sich, dass die Versammlung der Zellen in der Kapillarkavität 3 auch durch andere Mittel als durch Zentrifugieren, wie etwa magnetisch, elektrostatisch oder dergleichen, wie zuvor beschrieben, erfolgen kann. Auch kann das Entfernen der Flüssigkeit 40 durch andere Mittel als durch Zentrifugieren, wie etwa Pipettierung erfolgen. Auch das Wiederbefüllen kann alternativ durch Pipettierung erfolgen.

Das vorstehende Verfahren zur Aufreinigung kann vorteilhaft im Zusammenhang mit Testverfahren verwendet werden, bei denen Zellen in Suspension getestet werden. Von der Suspension im aufgereinigten Zustand wird dafür ein Teilvolumen entnommen und einer Testvorrichtung zugeführt. Der Verlust an Zellen durch die Testung kann optional ersetzt werden.

Die Kapillarkavität 3 ist im Wesentlichen frei von Wandungen, um eine Verschattung gegenüber Dispensierstrahlen, Spülstrahlen oder dergleichen, welche Totzonen bilden könnten, in welchen ein Zielstoff unerwünscht beim Spülen verbleibt, zu vermeiden. Zur Erleichterung des Ausspülens oder Pipettierens kann am Boden der Kapillarkavität 3 aber eine zentrale, etwa pyramidenartige oder konische Erhebung 140 mit einer Spitze 141 vorgesehen sein (Figur 14). Dabei kann der restliche Boden der Kapillarkavität 3 um die Erhebung herum 140 möglichst kantenfrei ausgebildet sein, um eine möglichst laminare Strömung zu ermöglichen.

Die Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefasst werden:

Diese Anmeldung offenbart eine Reaktionsgefäßeinheit (20) mit wenigstens einem Reaktionsgefäß (1), welches einen Aufnahmeraum (2) zur Aufnahme einer Flüssigkeit (40) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (2) einen Rückhaltebereich aufweist, der eine solche Oberflächenbeschaffenheit und/oder Form aufweist, dass aufgrund einer Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und dem Rückhaltebereich und einer Kohäsion innerhalb der Flüssigkeit der Rückhaltebereich gegenüber dem umgebenden Bereich eine erhöhte Haltewirkung auf die Flüssigkeit (40) ausübt, so dass eine vorbestimmte geringe Menge an Flüssigkeit beim Entfernen der Flüssigkeit (40) aus dem Aufnahmeraum (2) durch Zentrifugieren am oder im Rückhaltebereich zurückgehalten wird. Weiter wird ein Verfahren zum selektiven Entfernen einer Flüssigkeit (40) aus einem Reaktionsgefäß (1) der Reaktionsgefäßeinheit (20) durch Zentrifugation offenbart. Ferner wird ein Verfahren zum Einbringen einer einen Zielstoff (41) enthaltenden Flüssigkeit (40) in ein Reaktionsgefäß (1) der Reaktionsgefäßeinheit (20) offenbart, wobei der Zielstoffs (41) zu dem Rückhaltebereich mittels eines Leitsystems durch Zentrifugation oder magnetische oder elektrostatische Wechselwirkung geleitet wird. Die Anmeldung offenbart ferner ein Verfahren zum Aufreinigen eines in einer Flüssigkeit (40) verteilten oder suspendierten Zielstoff (41), wie etwa Zellen, Zellhaufen, Zellagregate oder Organismen, und ein Verfahren zum Durchführen einer Testung an einem in einer Flüssigkeit (40) verteilten oder suspendierten Zielstoff (41) mit Hilfe der erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßeinheit (20).