用于样本的高压冷冻和X射线晶体衍射的模块化样本保持器制造技术

本发明专利技术涉及用于样本的高压冷冻和/或X射线晶体衍射的模块化样本保持器(10’)，其包括彼此可连接且彼此可分离的样本保持元件(100’)和延伸元件(200’)；样本保持元件(100’)包括小管(120’)和基部元件(110’)，其中小管(120’)适于保持样本，基部元件(110’)适于保持小管(120’)，其中从基部元件(110’)的底部到小管(120’)的顶部的距离是距离d1；延伸元件(200’)适于与基部元件(110’)连接，其中当延伸元件(200’)与基部元件(110’)彼此连接时，从延伸元件(200’)的底部到小管(120’)的顶部的距离是第二距离d2；其中第二距离d2大于第一距离d1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于样本的高压冷冻和X射线晶体衍射的模块化样本保持器
本专利技术涉及用于高压冷冻和X射线晶体衍射的模块化样本保持器，还涉及使用这种模块化样本保持器的用于样本的高压冷冻和X射线晶体衍射的方法。
技术介绍
X射线晶体衍射是一种识别晶体的原子和/或分子结构的方法。样本由X射线辐射束瞄准，X射线辐射束被样本的晶体结构衍射。通过测量衍射束的角度和强度，可以产生晶体内电子密度的三维模型。根据该电子密度，可以确定晶体中原子的平均位置，以及它们的化学键、它们的无序和各种其他信息。用于X射线晶体衍射的X射线辐射可以例如由同步加速器产生。X射线晶体衍射可以用于确定大生物分子(诸如蛋白质)的结构。为了在X射线晶体衍射期间减少X射线诱导的对蛋白质晶体的辐射损伤，可以在X射线晶体衍射之前通过高压冷冻将样本冷却至低温温度。高压冷冻(HPF)是一种用于在高压下快速冷冻含水样本或制剂的方法。通过高压冷冻，实现样本的玻璃化(即，没有形成冰晶的冷冻)，在该过程中，水从液态转变为无定形状态而不会引起冰晶成核。因此，可以实现样本的低温固定或低温静止。样本的细胞成分可以固定而不会引入显著的结构变化。关于蛋白质晶体的高压冷冻的详细描述，参考Burkhardt,Anja(伯克哈特，安雅)等人的“FastHigh-PressureFreezingofProteinCrystalsinTheirMotherLiquor(在母液中快速高压冷冻蛋白质晶体)”ActaCrystallographicaSectionF:StructuralBiologyandCrystallizationCommunications68.Pt4(2012):495-500.PMC.Web，2016年8月24日。对于样本的高压冷冻，通常使用第一样本保持器。在冷冻过程之后，样本必须与第一样本保持器分离，并且必须放置在第二样本保持器上以进行X射线晶体衍射。不同样本保持器之间的这种运输是复杂且耗时的过程，并且产生损坏和污染样本的危险。期望最小化运输工作力度并且降低在高压冷冻和X射线晶体衍射的步骤之间损坏或污染样本的危险。
技术实现思路
这个目的通过根据独立权利要求的特征的模块化样本保持器以及用于样本的高压冷冻和/或X射线晶体衍射的方法实现。根据从属权利要求以及根据附图的以下描述和实施例，本专利技术的其他优点和实施例将变得显而易见。根据本专利技术的模块化样本保持器和根据本专利技术的方法的优点和实施例以类似的方式由以下内容引起。根据本专利技术的模块化样本保持器特别适用于包含生物分子或由生物分子组成的样本，特别是蛋白质晶体，其晶体结构应当在X射线晶体衍射过程中分析。用于X射线晶体衍射的X射线辐射尤其可以通过同步加速器产生。根据本专利技术的第一方面，模块化样本保持器包括样本保持元件和延伸元件，它们彼此可连接，反之亦然，彼此可分离。样本保持元件包括小管和基部元件。小管适于保持样本，特别是在小管的顶部。为此目的，小管可以包括相应的保持元件，例如环。基部元件适于保持小管，特别是在小管的底部，即在小管的不保持样本的端部。小管特别是可以牢固地附接至基部元件或者从基部元件可拆卸。基部元件特别包括用于小管的相应保持元件，其可以例如布置在基部元件的顶部。小管特别是垂直于或基本垂直于基部元件的顶表面布置。从基部元件的底部到小管顶部的第一距离是d1。该第一距离d1的特别地被确定尺寸以配合在用于样本保持元件的高压冷冻的高压冷冻单元中。因此，样本保持元件经过专门设计和确定尺寸以用于特定类型的高压冷冻单元。为了进行样本的高压冷冻，优选地，可以仅使用样本保持元件而不连接到延伸元件。然而，样本保持元件本身通常不能用于X射线晶体衍射单元，因为样本保持元件不适合对应的晶体衍射单元。通常，样本保持元件对于这些单元来说太小。因此，为了进行样本的X射线晶体衍射，样本保持元件和延伸元件彼此连接。为此，延伸元件适于连接到基部元件，特别是连接到基部元件的底表面。当延伸元件和基部元件彼此连接时，从延伸元件的底部到小管顶部的第二距离是d2。第二距离d2大于第一距离d1。第二距离d2特别地被确定尺寸以配合在用于进行样本的X射线晶体衍射的X射线晶体衍射单元中。如此组装的模块化样本保持器可以经过专门设计和确定尺寸以用于特定类型的X射线晶体衍射单元。特别地，延伸元件经过专门设计和确定尺寸，以将样本保持元件(其本身不能用于X射线晶体衍射)改造为可用在对应的X射线晶体衍射单元中的样本保持器。根据本专利技术的第二方面，模块化样本保持器包括样本保持元件和筒，它们彼此可连接，反之亦然，彼此可分离。类似于以上描述，该样本保持元件包括适于保持样本的小管和适于保持小管的基部元件。筒在其内部包括封装元件。小管和封装元件形成为使得小管可以放置在封装元件内。该封装元件尤其可以构造为筒内的空腔，特别是管状空腔。因此，样本保持元件设计为配合到筒中。所述封装元件的直径特别是仅略大于小管的直径。在冷冻过程之后，连接的样本保持元件和筒可以储存在储存区域中。为了X射线晶体衍射，样本保持元件与筒分离。因此，样本保持元件经过专门设计和确定尺寸以完美地配合到筒中。样本保持元件和筒的组合专门设计用于特定类型的高压冷冻单元。为了进行样本的高压冷冻，样本保持元件和筒彼此连接。本专利技术使得能够以简单的方式用相同的样本保持器来进行样本的高压冷冻和随后的X射线晶体衍射。与本专利技术相反，根据现有技术，首先使用第一样本保持器冷冻样本，该第一样本保持器只能用于相应的高压冷冻单元中；然后，样本必须与第一样本保持器分离并且必须放置在第二样本保持器上，该第二样本保持器只能用于相应的X射线晶体衍射单元中。该第二样本保持器可以插入晶体衍射单元，并且可以进行X射线晶体衍射。与此相反，根据本专利技术，样本不必在不同的样本保持器之间运输，这种运输是复杂且耗时的过程，并且产生损坏或污染样本的危险。本专利技术还涉及(第一)系统，其包括根据本专利技术第一方面的模块化样本保持器和用于进行样本的X射线晶体衍射的X射线晶体衍射单元。本专利技术还涉及(第二)系统，其包括根据本专利技术第二方面的模块化样本保持器和用于高压冷冻样本的高压冷冻单元。最后，本专利技术还涉及一种包括第一系统和第二系统的组合系统。在根据本专利技术的方法的过程中，保持样本的样本保持元件与筒连接。连接的筒和样本保持元件放置在相应的高压冷冻单元中。通过高压冷冻单元进行样本的高压冷冻。然后，冷冻的样本可以在晶体衍射过程中立即分析。替代地，冷冻的样本可以储存在有利的低温储存区域中，该区域例如可以用液氮冷却到低温温度。为此目的，连接的样本保持元件和筒可以运输到并储存在相应的储存区域中。从那里，收集样本保持元件并将其运输到晶体衍射单元。为了进行X射线晶体衍射，冷冻的样本保持元件与筒分离并且与延伸元件连接。连接的样本保持元件和延伸元件形成模块化样本保持器，并且放置在相应的X射线晶体衍射单元中，通过X射线晶体衍射单元进行冷冻样本的X射线晶体衍射。延伸元件可以直接在冷冻后与样本保持元件连接，并且组合的样本保持元件、筒和延伸元件可以储存在低温储存区域中。替代地，可以储存连接的样本保持元件和筒。替代地，只有样本保持元件可以储存在储存区域中，并且可以在从储存区域收集之后与延伸元件连接。相应的高压冷冻单元由申请人以商标名LeicaEMIC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于样本的高压冷冻和/或X射线晶体衍射的模块化样本保持器(10、10’)，包括样本保持元件(100、100’)和延伸元件(200、200’)，样本保持元件(100、100’)和延伸元件(200、200’)彼此可连接且彼此可分离；样本保持元件(100、100’)包括小管(120、120’)和基部元件(110、110’)，其中：‑小管(120、120’)适于保持样本，‑基部元件(110、110’)适于保持小管(120、120’)，‑其中从基部元件(110、110’)的底部到小管(120、120’)的顶部的距离是距离d1；延伸元件(200、200’)适于与基部元件(110、110’)连接，其中，‑当延伸元件(200、200’)和基部元件(110、110’)彼此连接时，从延伸元件(200、200’)的底部到小管(120、120’)的顶部的距离是第二距离d2；其中第二距离d2大于第一距离d1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.26 EP 16186050.71.一种用于样本的高压冷冻和/或X射线晶体衍射的模块化样本保持器(10、10’)，包括样本保持元件(100、100’)和延伸元件(200、200’)，样本保持元件(100、100’)和延伸元件(200、200’)彼此可连接且彼此可分离；样本保持元件(100、100’)包括小管(120、120’)和基部元件(110、110’)，其中：-小管(120、120’)适于保持样本，-基部元件(110、110’)适于保持小管(120、120’)，-其中从基部元件(110、110’)的底部到小管(120、120’)的顶部的距离是距离d1；延伸元件(200、200’)适于与基部元件(110、110’)连接，其中，-当延伸元件(200、200’)和基部元件(110、110’)彼此连接时，从延伸元件(200、200’)的底部到小管(120、120’)的顶部的距离是第二距离d2；其中第二距离d2大于第一距离d1。2.根据权利要求1所述的模块化样本保持器(10、10’)，其中第一距离d1被确定尺寸以配合在用于高压冷冻样本保持元件(100、100’)的高压冷冻单元中。3.根据权利要求1或2所述的模块化样本保持器(10、10’)，其中第二距离d2被确定尺寸以配合在用于进行样本的X射线晶体衍射的X射线晶体衍射单元中。4.一种用于样本的高压冷冻和/或X射线晶体衍射的模块化样本保持器(10、10’)，其特别是根据权利要求1至3中任一项所述的模块化样本保持器，包括样本保持元件(100、100’)和筒(300)，样本保持元件(100、100’)和筒(300)彼此可连接且彼此可分离；样本保持元件(100、100’)包括小管(120、120’)和基部元件(110、110’)，其中：-小管(120、120’)适于保持样本，-基部元件(110、110’)适于保持小管(120、120’)，筒(300)在其内部包括封装元件(320)，其中：-小管(120、120’)和封装元件(320)形成为使得小管(120、120’)能够放置在封装元件(320)内。5.根据权利要求4所述的模块化样本保持器(10、10’)，其中封装元件(320)被构造为筒内的空腔，特别是管状空腔。6.根据权利要求4或5所述的模块化样本保持器(10、10’)，其中筒(300)被构造为单件。7.根据权利要求4至6中任一项所述的模块化样本保持器(10、10’)，其中筒(300)包括连接手段(330)，尤其是磁性连接手段，以将筒(300)与样本保持元件的基部元件(110、110’)连接。8.根据权利要求4至7中任一项所述的模块化样本保持器(10、10’)，其中样本保持元件(100、100’)设计成配合到筒(300)中。9.根据前述权利要求中任一项所述的模块化样本保持器(10、10’)，其中小管(120、120’)的至少一部分由聚酰亚胺，尤其是Kapton制成。10.根据前述权利要求中任一项所述的模块化样本保持器(10、10’)，其中小管(120、120’)包括销(121、121’)和保持元件(122、122’)，其中销(121、121’)由金属材料制成，并且其中保持元件(122、122’)适于保持样本且由聚酰亚胺，尤其是Kapton制成。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖讷·沃格利施，茨韦塔·托莫瓦，保罗·武尔青格，海因茨·普兰克，齐格弗里德·坦基，
申请(专利权)人：徕卡显微系统有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT