DE2320943B2 - Vorrichtung fuer mikrobiologisches arbeiten - Google Patents

Vorrichtung fuer mikrobiologisches arbeiten

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DE2320943B2 DE19732320943 DE2320943A DE2320943B2 DE 2320943 B2 DE2320943 B2 DE 2320943B2 DE 19732320943 DE19732320943 DE 19732320943 DE 2320943 A DE2320943 A DE 2320943A DE 2320943 B2 DE2320943 B2 DE 2320943B2
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    • G01N33/52Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
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Description

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Der Nachweis und die Analyse von Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzen und Hefen, die zu Krankheiten bei Menschen und Tieren führen, ist von großer Bedeutung für die Diagnose derartiger Erkrankungen. Die Einfachheit des Nachweises sowie die Zuverlässigkeit und Stabilität der Prüfmillel beeinflussen weitgehend die Anwendbarkeit der Prüfmittel und damit den Erfolg bei der Behandlung der Krankheit.
Verfahren und Prüf mittel, wie sie heute zum Nachweis und der Analyse von Mikroorganismen allgemein angewandt werden, umfassen d;c Untersuchung verschiedener Substanzen und Bereiche des Körpers, die Mikroorganismen enthalten können, wie Blut. Urin. Speichel und Haut. Um das Vorhandensein oder Niehtvorhandensein von krankheitserzcugendcn Mi- *° kroorganismen und gegebenenfalls das Ausmaß der Infektion 711 bestimmen, werden bei diesen Untersuchungen Kultivierungsverfahren angewandt, die üblicherweise das Beimpfen eines geeigneten mikrobiologischen Wachstumsmediums, das Inkubieren des Systems unter standardisierten Bedingungen und die Beobachtung und Analyse der Kolonien des Mikroorganismuswachstunv> umfassen.
Bei einem üblich::n Kullivierungsverfahren wird Agargel oder ein ähnliches Gel in Petrischalen als Medium für die systematische Beimpfung, Inkubation und Analyse angewandt. Agargel ist besonders geeignet als Kultivierungsmcdiurn auf Grund seiner günstigen physikalischen Eigenschaften. Die Herstellung und Anwendung der Agargcl-Schalcn ist jedoch zeilraubend und die Stabilität des Systems ist bezüglich der Zeil wegen der Zerstörung des Mediums begrenzt. Außerdem stellt unter bestimmten Lagerbedingungen die Verunreinigung ein wesentliches Problem dar. Dadurch ist diese·. Verfahren auf Untersuchungen in sterilen Laboratorien beschränkt.
Verfahren, bei denen saugfähige Kissen wie Papicrstiickc. die mit einem Nährmediimi für die Mikroorganismen imprägniert sind, angewandt werden, wurden vor einiger Zeit entwickelt. Solche Kissen werden °5 nach dem Imprägnieren mit liei Nährstoffen getrocknet, wodurch die Stabilität gegenüber dem Verfahren mit Aeareel-Schalen verbessert wird. Der Nachweis von Mikroorganismen mit Hilfe solcher Prüfmittel umfaßt ein Beimpfen durch Eintauchen des Kissens in die zu untersuchende Flüssigkeit, Inkubieren unter stadardisierten Bedingungen und Beobachtung der entstehenden Mikroorganismuskolonien. Daher werden derartige Systeme häufig als »Eintauch-Inkubier-Ables«-Pfüfmittel bezeichnet. Halbquantitative Ergebnisse können möglich werden durch die Zugabe eines Farbindikators. Da die Kolonien jedoch innerhalb des gesamten Kissens und nicht nur auf der Oberfläche wachsen, sind die Morphologieuntersuchungen im allgemeinen begrenzt. Eine Entfernung reiner Kolonien für die weitere Analyse und Klassifizierung ist ebenfalls schwer möglich.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2115 674 ist eine Vorrichtung zum Aufsammeln und zur anschließenden Züchtung von Mikroorganismen bekannt, bei der ein Filter aus einem synthetischen polymeren Material über eine Haftmittelschicht mit einem. Nährstoffe für die Mikroorganismen enthaltenden, Absorptionskissen verbunden ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Morphologie der auf dieser synthetischen Filteroberfläche wachsenden Mikroorganismen nicht der klassischen Morphologie entspricht, wie sie mit Hilfe von Agar in Petri-Schalen erhalten wird. Dadurch wird eine Identifizierung der Mikroorganismen wesentlich erschwert. Außerdem bilden sich bei bestimmten Organismen wie solchen der Proteusart keine definierten Kolonien. Die Nährstoffe müssen aus dem Kissen durch die Haftmittelschicht hindurch auf die Filteroberfläche gelangen, wo sich die Mikroorganismen befinden. Hierdurch können leicht Störungen auftreten, indem die Nährstofi'zutuhr für verschiedene Stellen der Filteroberfläche ungleichmäßig ist und dadurch ein ungleichmäßiges Wachstum der Mikroorganismen auftritt. Beim Anfärben der auf der Filteroberfläehc gewachsenen Mikroorganismen tritt häufig nicht die von Agarplatten bekannte Färbung auf.
In der USA.-Patentschrift 33 37 416 ist eine Vorrichtung beschrieben bei der ein Stoffstück auf beiden Seiten mit einer feuchten Agarschicht bedeckt ist. Dieses Prüfmittel muß in hermetisch abgeschlossenen Behältern aufbewahrt werden und ist auch dann nur verhältnismäßig kurze Zeit stabil. Außerdem ist durch das Erfordernis des dichten Behälters und den hohen Wassergehalt in der Agarschicht und dem damit verbundenen hohen Gewicht der Transport und die Lagerung dieser Prüfmittel unbequem. Die USA.-Patentschrift 34 16 998 beschreibt trockene, mit einem Reagenz imprägnierte Agar-Folien. Diese Folien sind dünn und brüchig und nicht geeignet, selbst als Unterlage für das Baktcrienwachstum zu dienen. Wenn sieh die Agar-Folic noch auf einer Plastikfolie befindet, so dient die letztere lediglich dazu, die brüchige Agar-Folic zu unterstützen. Eine Rehydratisierung dieser Agar-Folien ist nur sehr schwer möglich und für die dort angegebenen Zwecke auch nicht vorgesehen. In »Miniaturized Microbiological Methods« (S. 65 bis 69) ist angegeben, eine Agarschicht auf Mikroskopiergläser aufzubringen und diese für die spätere Anwendung /u trocknen.
Es ist Aufgiibe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein Prüfrnittel zu entwickeln, das einfach herzustellen und anzuwenden, bezüglich der Zeit und der Umweitbedingungen stabil, zur Erleichterung von Lagerung und Transport kompakt und billig ist und zu zuverlässigen reproduzierbaren Ergebnissen führt. Ein solches Prüfmittel soll auch von unueschultem
Personal und außerhalb steriler Labors angewandt werden können. Ferner soll es außer zur Diagnose von Krankheiten für verschiedene andere industrielle oder medizinische Bereiche anwendbar sein, bei denen der Nachweis und die Bestimmung von Mikroorganismen erforderlich ist. Es soll ferner zur gleichmäßigen Bildung von Mikroorganismus-Kolonien führen, deren Morphologie der von Agarplatten her bekannten Morphologie entspricht, und die leicht zur weiteren Untersuchung und Züchtung von der Vorrichtung entfernt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung für mikrobiologische Arbeiten, bestehend aus einem im wesentlicher: flächigen absorbierenden Material und einer zweiten Schicht, wobei das absorbierende Material und die zweite Schicht über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind, die dadurch gekennzeichnet ist. daß die zweite Schicht mindestens eine im wesentlichen trockene rusammenhängende Gelschicht ist und die Zwischenschicht eine kontinuierliche Grenzschicht, die mit dem absorbierenden Material und der Gelschicht ein Ganzes bildet und aus dem absorbierenden Material und dem Gel besteht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Das absorbierende Material und/oder die Geloberschicht oder -Oberschichten können ein Reagenz oder Reagentien enthalten. Solche Reagentien sind mikrobiologische Nährmedien, Suspensionsmittel, Hintergrundfarbstoffe und/oder Farbindikatoren. Das erfindungsgemäße Prüfmittel für mikrobiologisches Arbeiten ist stabil, einfach und kompakt, leicht zu lagern und zu transportieren, billig und ermöglicht eine Entfernung der Mikroorganismuskolonien für die weitere Analyse. Außerdem sind bei Verwendung von Agar als Gel. das die Oberschicht oder -Oberschichten bildet, Morphologieuntersuchungen der entstehenden Mikroorganismen möglich, die vergleichbar sind mit den Ergebnissen, die man bei üblicherweise angewandten Agarschalen erhält. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann befestigt an oder auf andere Weise verbunden mit einem Träger oder Halter und \ersehen mil einem dicht abschließbaren Behälter sein und bildet mit diesem zusammen eine Einheit.
Das absorbierende Material besteht aus saugfähigem Papier, Stoff, Holz oder irgendeiner anderen geeigneten Substanz, die Flüssigkeit absorbieren und festhalten kann. Die Dimensionen des saugfähigen Materials können frei gewählt werden und das Material kann eine Vielzahl von Formen annehmen wie Platten. Zylinder usw. Das saugfähige Material kann mit mikrobiologischen Nährstoffen und Suspensionsmitteln und auch mit Fa.bindikatoren oder Hintergrundfarbstoffen imprägniert sein.
Die erste Schicht oder einzige Schicht, wenn keine Deckschicht vorhanden ist, des Gels über dem absorbierenden Material ist zusammenhängend und im wesentlichen trocken mit einem günstigen Dehydratisierungsbercich von ungefähr 6H bis W11. Bei Abwesenheit einer Gcldeckschicht dient diese Schicht, wie später näher erläutert wird, als Deckschicht und besitzt deren Eigenschaften. Wenn sie zusammen mit einer Geldeckschicht angewandt wird, was vorteilhaft ist. dient diese Schicht zum Abdichten der Oberfläche des absorbierenden Materials, wobei eine Grenzschicht aus absorbierendem Material und Gel und eine neue Oberfläche ccbildet wird, die selbsUersländlieh keine kleinen Löcher besitzt. Eine solche Oberfläche, die keine kleinen Löcher besitzt, ist für Mikroorganismen und organische Farbstoffe in nicht wäßrigen Lösungsmitteln undurchlässig, aber durchlässig für mikrobiologische Nährstoffe und Feuchtigkeit. Es hat sich gezeigt, daß bei der hier angegebenen wirksamen Dicke eine solche Durchlässigkeit stärker abhängt von der Konzentration des Gels als von der Dicke. Ein Konzentrationsbereich des Gels, der die gewünschte
ίο Durchlässigkeit dieser Gelschicht für Feuchtigkeit und mikrobiologische Nährstoffe ergibt, liegt bei ungefähr 1,4 bis 20 Gewichtsprozent im rehydratisieren Zustand und am günstigsten bei ungefähr 3 bis 15 Gewichtsprozent, wobei die Konzentration selbstverständlieh von dem jeweiligen verwendeten Gel abhängt. Der Dicken bereich beträgt ungefähr 0,05 bis I mm (am besten 0,1 bis 0,5 mm) im rehydratisieren Zustand, selbstverständlich wieder in Abhängigkeit von dem speziellen angewandten Gel.
»o Gele, die angewandt werden können, sind Gelatine. Agar, Gemische von Gelatine und Agar und Gemische von Gelatine und/oder Agar mit kolloidalen Substanzen wie Cellulosegummis. Alginaten. Albuminen bzw. Proteinen, Carrageenen und komplexen PoKsacchariden tnd Polypeptiden. Andere Gele und Gemische von gelartigen und kolloidalen Substanzen, die lyophil sind und die eine Oberfläche bilden, die keine kleinen Löcher enthält, können ebenfalls angewandt werden. Die Gelschicht kann auch ein Reagenz oder Reagentien einschließlich mikrobiologische Nährstoffe, Farbindikatoren oder Hintergrundfarbstoffe enthalten.
Die Grenzschicht zwischen saugfähigem Material und Gel nimmt auf Grund ihrer Art die Eigenschaften von beiden, nämlich dem absorbierenden Material und
S3 der Gelschicht an. Imprägnierungen, die sich in dem absorbierenden Material und/oder der Gelschicht befinden, finden sich daher auch in der Grenzschicht. Diese Grenzschicht dient dazu, die Wirkung zwischen dem absorbierenden Material und der Gelschicht bc-
i" züglch der darin enthaltenen Reagentien sowie der Beimpfung oder sterilen Flüssigkeit, die bei der Verwendung zugeführt wird zu erleichtern. Diese zusammenhängende Grenzschicht beschleunigt die Diffusion von Flüssigkeit und Nährstoffen und dient als LJbergangsschicht zwischen dem absorbierenden Material und der Gelschicht, so daß die günstigen Eigenschaften sowohl des absorbierenden Materials als auch der Gelschicht bezüglich des Mikroorganismuswachstums vereinigt sind, wodurch eine günstigere Struktur entsteht.
Die Geldeckschicht wird am besten laminar auf die erste Gelschicht aufgebracht, ist zusammenhängend und im wesentlichen trocken mit einer günstigen Dehydratisierung von ungefähr 68 bis 99",,, Die Oberfläche dieser Geldeckschicht dient als Träger für das Mikrcorganismuswachstum. Für die Konzentration des Gels und die Dicke dieser Deckschicht kommen die für die Oberschicht angegebenen Werte in Frage Die Dicke ergibt ein ausreichendes Volumen, um
die eingebauten Reagcntien wirksam zurückzuhalten
und diffundieren zu lassen, um das Wachstum des Mikroorganismus zu unterstützen, während sie im wesentlichen eine Rehydralisierung ermöglicht.
Es können eine oder mehrere Deckschichten angewandt, werden und es können die für die erste Oherschicht angegebenen Gele angewandt werden.
Als Reagcntien im vorstehenden Sinne sind auch zu nennen: Rinderlactose, Hirn- und Herzinfusion. Aziddextrose. Christensens Zubereitung. F.osinmclhylcn-
5 T 6
|>lau, Formiat, Ricinoleatbrühe, Tryptoseblutagar, M- oder auf einem Träger befestigt werden. Die Ar', der Hefebrühe, modifizierte Sabounnidbrühe usw. und Befestigung der laminatartigen Struktur auf dem Trägeren Variationen. Durch die Auswahl eines Nähr- ger muß selbstverständlich so sein, daß sie für die mediums und Hemmstoffgemisches, das für einen ein- Mikroorganismen nicht schädlich ist und die Diffutelnen Mikroorganismus spezifisch ist, ist es auch 5 sions- oder Absorptionseigenschaften des Prüfmittels möglich, das Vorhandensein oder Nichtvcrhandensein nicht verschlechtert.
eines bestimmten Mikroorganismus durch die Beob- Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können ange-
»chtur.g eines Wachstums oder Nichtwachstums nach- wandt werden durch Aufstreichen der zu untersuchen-
iuweisen. den Probe auf die rehydratisierte Struktur oder durch
Wie oben gesagt, können auch Farbindikatoren 10 einfaches Eintauchen in die Probe,
oder Hintergrundfarbstoffe enthalten sein. Der Aus- Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel
druck Farbindikator bezeichnet einen Frabstoff. der näher erläutert:
als Reaktion auf das Vorhandensein von Mikroorga- . . .
nismuswachstum eine Farbänderung ergibt. Als solcher ' P
kann er ein einfacher pH-Indikator, wie Phenolrot 15 26 Streifen Schleicher- und Schüll-Filterpapier Nr.
sein, der von gelborange nach leuchtend rosa umschlägt 470 wurden in einer Größe von 3 1 cm geschnitten
in Gegenwart von Mikroorganismen, die Harnstoff in und mit einer wäßrigen Lösung der folgenden Zusam-
|ler Verbindung zersetzen können. Es kann auch ein mensetzung imprägniert:
Oxidations-Reduktions-lndikator sein, wie eine der Tryptose-Blut-Aear "Ί0 e/1
verschiedenen Tetrazoliumverbindungen, z. B. 2.3,5- 20 Fleischextrakt 9«!
Triphenyltetrazoliumchlorid. der von farblos nach Natriumchlorid 5εΊ
intensiv rot umschlägt in Gegenwart der meisten Natriumalginat 2"'n
Mikroorganismen. Der Farbindikator dient zur Verstärkung der Lage der Mikroorganismuskolonien bei Das Imprägnieren wurde durch 5minütiges Eintauder Verwendung des Prüfmittels für halbquantitative 25 chen der Streifen in die oben angegebene Lösung und Bestimmungen. Andererseits bezeichnet Hintergrund- Durchleiten der Streifen durch eine Ausquetsch\orfarbstoff einen Farbstoff, der durch das Vorhandensein richtung und anschließend ungefähr I stündiges Trocküder Nichtvorhandensein von Mikroorganismen nicht nen bei 50 C durchgeführt. Eine erste Schicht, bebeeinflußt wird. Der Hintergrundfarbstoff ergibt einen stehend aus einer wäßrigen Lösung von 5"„ Agar und gefärbten Hintergrund zur Beobachtung der Kolonien- 30 0,2% Amaranthrot Hintergrundfarbstoff vurdc dann bildung von Mikroorganismen, die in Abwesenheit auch die eine Seite der trockenen, imprägnierten Paeines solchen Farbstoffs schwer zu beobachten ist, pierstreifen aufgesprüht. Die entstandene Grenzschicht wie im Falle von Mikroorganismuskolonien, die im aus imprägniertem Papier und Agar Farbstofflösung Avesentlichen transparent sind. Verschiedene Farbstoffe wurde ungefähr 1 h bei 5O0C getrocknet.
können hierbei verwendet werden wie Amaranthrot, 35 25 der Streifen wurden in 5 Gruppen von jeweils das einen roten Hintergrund für Mikroorganismen 5 Stück eingeteilt. Es wurde eine Deckschicht aus verergibt, schiedenen Gelen, die Reagentien enthielten, auf jede
Eine Ausführungsform umfaßt das Imprägnieren Gruppe aus 5 Streifen aufgerollt. Die Deckschicht be-
dcs absorbierenden Materials mit einem Reagenz, das stand aus einer wäßrigen Lösung der folgenden Zu-
ein Suspensionsmittel, wie inerte Gummis, Carrageene. 40 sammensetzung:
Alginate und verschiedene komplexe Polysaccharide Trvptose-Blut-Agar 30-/1
und Polypeptide umfaßt. Das Suspensionsmittel er Fleischextrakt 9 el
leichtert das Imprägnieren und dient dazu das Aus- Natriumchlorid'.'. [["'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. 5 g/l
laugen d^r Reagentien aus dem absorbierenden Mate- N, ■ i„:„„« v··
rial zu verhindern. 45 ^atnumaiginat
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Prüfmittel und den folgenden Konzentrationen der jeweiligen umfaßt zwei grundlegende Schritte, nämlich das Ab- Gele:
scheiden einer Gelschicht oder -schichten und das GruDDe 1 5°' Asar
Trocknen der entstehenden Struktur. Das absorbieren- Grunne ~> 20"' Gelatine/l 25" Aear
de Material oder die Gelschichten werden am besten 5° ^P^ - , Cemo^mr^IA"l Agar.
vor der Abscheidung der Geschieht oder -schichten G 4 , „ A,ginat/4o, Agar<
imprägniert Das Abscheiden der Gelschicht oder Gruppe 5 I % fötales Kalbsserum'5% Agar.
-schichten kann erreicht werden durch (auch mehrmaliges) Aufgießen, Eintauchen, Aufrollen oder Auf- Die entstandenen laminierten Strukturen wurden sprühen einer wäßrigen Lösung des Gels, so daß eine 55 dann ungefähr 1 h bei 501C getrocknet. 5 Prüf mittel. zusammenhängende Schicht entsteht, die mit der ersten eines aus jeder der 5 Gruppen, wurden in die vorher Schicht eine zusammenhängende Grenzschicht ergibt, hergestellten flüssigen Medien, enthaltend 102, 103, IO1, wie oben beschrieben. Die entstehende Struktur wi-J 105 und 10° einzelne Zellen von Eschcrichia coli pro dann nach einer von zahlreichen möglichen Methoden era3 eingetaucht und nach 5 bis 30 see. je nach dem getrocknet, wie durch ein geregeltes Trocknen im Ofen, 6o flüssigen Medium, entfernt. Überschüssige Flüssigkeit Trocknen bei Raumtemperatur bei vermindertem ließ man von den Prüfmittcln ablaufen. Die beimpften Druck usw. Ein Trocknungsverfahren wurde durchge- Prüfmittel wurden in einen sterilen, dicht vcrschiosseführt, indem n;an das Prüfmiucl Raumtemperatur bei nen Behälter gegeben und über Nacht bei 37'" C mkuherabgesetzten Feuchtigkeilsbedingungen (wie 5 bis biert. Auf allen beimpften Prüfmitteln wurden abgc-20°;', relative Feuchtigkeit) 10 bis 15 h aussetzte. Ein 6s grenzte transparente, runde, erhabene Mikroorganisschnelleres Trocknungsverfahren umfaßt eine Trock- muskolonien gegenüber dem amaranthroten Hinternung im Ofen bei 50°C innerhalb '/., bis 2 h. Das ent- grund beobachtet. Die Dichte auf der erhaltenen Oberttehende. im wesentlichen trockene Prüfmittel kann an fläche ergab eine ausreichend gleichmäßige Verteilung.
Trennung und Größe der Kolonien, um halbquantitativ zwischen 102 und 105 Mikroorganismen/2 cm3 zu unterscheiden. Die Deckschicht der Prüfmittel erlaubt ein Entfernen der Kolonien für eine weitere Analyse. Der restliche Streifen wurde mit einer Deckschicht, wie in Gruppe 1, versehen und anschließend I h bei 5OCC getrocknet. Es wurde dann steriles Wasser auf die Papierseite des Prüf mittels gegeben zur Rehydratisierung und die Oberfläche der Deckschicht wurde mit einer Probe einer Brühe von Escherichia coli beimpft. Dieses beimpfte Prüfmittel wurde anschließend in einen sterilen, dicht verschlossenen Behalter gegeben und über Nacht bei 37 C inkubiert. Es wurden abgegrenzte. transparente, runde, erhabene Mikroorganismuskolonien beobachtet, wie sie charakteristisch sind für Escherichia coli auf Agarplatten. Die Deckschicht des Prüfmittels erlaubte eine Entfernung der Kolonien für eine weitere Analyse.
•09 538/42·

Claims (2)

Patentar Sprüche:
1. Vorrichtung für mikrobiologische Arbeiten, bestehend aus einsm im wesentlichen flächigen absorbierenden Material und einer zweiten Schicht, wobei das absorbierende Material und die zweite Schicht über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht mindestens eine im wesentliehen trockene zusammenhängende Gelschicht ist und die Zwischenschicht eine kontinuierliche Grenzschicht, die mit dem absorbierenden Material und der Gelschicht ein Ganzes bildet und aus dem absorbierenden Material und dem Gel besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzfich mindestens eine im wesentlichen trockene zusammenhängende Deckschicht aus einem Gel besitzt, die sich über der ersten Gelschicht befindet.
DE19732320943 1972-04-26 1973-04-25 Vorrichtung für mikrobiologisches Arbeiten Expired DE2320943C3 (de)

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JPS4920386A (de) 1974-02-22
DE2320943A1 (de) 1973-11-08
GB1406180A (en) 1975-09-17
US3814670A (en) 1974-06-04
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