JP2002503538A - Kinetic controlled crystallization method and apparatus and crystals obtained by them - Google Patents
Kinetic controlled crystallization method and apparatus and crystals obtained by themInfo
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Abstract
(57)【要約】 分子の結晶化を動力学的に制御するための方法および装置であって、この装置は、沈殿剤溶液中で分子を保持するための結晶化チャンバ(単数または複数)(14)、1つ以上の沈殿剤溶液貯槽(16、18)、連絡通路(17、19)(これらはそれぞれ、結晶化チャンバ(単数または複数)と各沈殿剤溶液貯槽とを繋ぐ)、ならびに、移送機構(20、21、22、24、26、28)(これは、各沈殿剤溶液貯槽と結晶化チャンバ(単数または複数)との間で沈殿剤溶液をそれぞれ移送するために配置される)を備える。これらの移送機構は、結晶化チャンバ(単数または複数)中の沈殿剤溶液の容量を一定に維持するために連動される。結晶化チャンバ(単数または複数)内の沈殿剤の濃度を調整するため、異なる濃度の沈殿剤溶液は、結晶化チャンバ(単数または複数)の内外へ移送され、結晶化プロセスの正確な制御を達成する。この方法および装置が効果的に使用され、宇宙空間の微小重力条件のような減少した重力条件下、および、強力な磁場によって誘導されるような減少または高められた有効な重力の条件下で結晶を成長させる。 (57) Abstract: A method and apparatus for kinetically controlling the crystallization of a molecule, the apparatus comprising: a crystallization chamber (s) for holding the molecule in a precipitant solution; 14) one or more precipitant solution reservoirs (16, 18), communication passages (17, 19), each of which connects the crystallization chamber (s) to each precipitant solution reservoir, and Transfer mechanism (20, 21, 22, 24, 26, 28), which is arranged to transfer the precipitant solution between each precipitant solution reservoir and the crystallization chamber (s), respectively. Is provided. These transfer mechanisms are interlocked to keep the volume of the precipitant solution in the crystallization chamber (s) constant. To adjust the concentration of the precipitant in the crystallization chamber (s), different concentrations of the precipitant solution are transferred into and out of the crystallization chamber (s) to achieve precise control of the crystallization process I do. This method and apparatus can be used effectively to reduce the crystallinity under reduced gravity conditions such as microgravity conditions in space, and under reduced or increased effective gravity conditions induced by strong magnetic fields. Grow.
Description
【0001】 (発明の要旨) 本発明は、動力学的に制御された結晶化システム(Dynamically
Controlled Crystallization System)(D
CCS)であり、これは、正確におよび動力学的に分子結晶化プロセス(mol
ecular crystallization process)を制御する
ために使用され得る装置および方法を含む。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a dynamically controlled crystallization system.
Controlled Crystallization System) (D
CCS), which accurately and kinetically processes the molecular crystallization (mol
Includes devices and methods that can be used to control the equatorial crystallization process.
【0002】 本発明は、さらに、リアルタイムで遠隔から分子結晶化プロセスをモニタおよ
び制御するために使用され得る。The invention can further be used to remotely monitor and control the molecular crystallization process in real time.
【0003】 本発明は、さらに、所定の様式で分子結晶化プロセスを制御するために使用さ
れ得る。[0003] The present invention can further be used to control the molecular crystallization process in a predetermined manner.
【0004】 本発明は、分子結晶化プロセスの開始、終了または反転(reversal)
を可能にする。The present invention relates to the initiation, termination or reversal of a molecular crystallization process.
Enable.
【0005】 本発明は、分子結晶化方法および装置の可動部のサイズおよび数を縮小するこ
とを可能にする。[0005] The present invention makes it possible to reduce the size and number of movable parts of a molecular crystallization method and apparatus.
【0006】 本発明は、密封系(sealed system)における分子結晶の生成を
可能にする。[0006] The present invention allows for the production of molecular crystals in a sealed system.
【0007】 本発明は、地球の重力場(earth’s gravitational f
ield)の約0倍から地球の重力場の約20倍までの範囲の実重力およびシミ
ュレートした重力の条件下での、分子結晶を生成するために、そして同一の装置
を用いて地球の重力場において結晶を生成するために、使用され得る。[0007] The present invention provides an earth's gravity field.
field) to produce molecular crystals under conditions of real and simulated gravity ranging from about 0 times to about 20 times the Earth's gravitational field and using the same equipment Can be used to produce crystals in the field.
【0008】 本発明は、結晶化チャンバにおける圧力を変化させることなく、密封系におい
て結晶化パラメータを制御することを可能にする。The present invention allows for controlling crystallization parameters in a closed system without changing the pressure in the crystallization chamber.
【0009】 本発明は、大きくて秩序だった分子結晶を生成するために要求される時間を最
適化するために使用され得る。The present invention can be used to optimize the time required to produce large and ordered molecular crystals.
【0010】 本発明は、より少ない実験および実質的により少ない反応物(例えば、タンパ
ク質)を使用する間、結晶化条件を最適化するために使用され得る。[0010] The present invention can be used to optimize crystallization conditions while using less experimentation and substantially fewer reactants (eg, proteins).
【0011】 本発明は、本明細書中で使用される「動力学的な制御」であり、以下を意味す
る:(1)結晶化プロセスは随意に開始され得る、(2)分子結晶の成長に重要
ないくつかの条件(例えば、pH、伝導率、および温度)は、結晶化チャンバ内
で測定され得る、(3)結晶成長に影響を与える条件を変化させることに関する
決定を、結晶核生成および結晶成長をモニタすることに基づいて、行われ得る、
(4)これらの条件は、結晶化プロセスの間の任意の時間で、非常に正確に制御
され得る、(5)この結晶化プロセスは、所望の場合、調節または停止され得る
、(6)このプロセスは、望むならば、反転され得る。The present invention is “kinetic control” as used herein, which means that (1) the crystallization process can be initiated at will, (2) the growth of molecular crystals Some conditions (eg, pH, conductivity, and temperature) that are important to the crystallization nucleation can be measured in the crystallization chamber, and And based on monitoring crystal growth,
(4) These conditions can be very precisely controlled at any time during the crystallization process, (5) The crystallization process can be adjusted or stopped if desired, (6) The process can be reversed if desired.
【0012】 これらの目的を達成するために、本発明の第1の局面は、以下を備える:少な
くとも1個の結晶化チャンバであって、これは、溶液(これは反応物分子を含む
)を保持するためであって、この溶液は、透過性膜によって試薬溶液(第1の濃
度で沈殿剤を含む)から分離された、結晶化チャンバ;少なくとも1個のソース
貯槽(source reservoir)であって、これは、第2の濃度で沈
殿剤を有する試薬溶液を含み、この試薬溶液は、上記の結晶化チャンバ内の試薬
溶液と連絡通路(communication passage)を介して結合
されている、ソース貯槽;および少なくとも1個のドレイン貯槽(drain
reservoir)であって、これは、結晶化チャンバ内の試薬溶液と別の連
絡通路を介して結合されている、ドレイン貯槽;ならびに移送機構(trans
fer mechanisms)であって、これは、少なくとも1個のソース試
薬溶液貯槽と結晶化チャンバとの間で、試薬溶液をそれぞれ移送させ、そして同
時に結晶化チャンバから少なくとも1個のドレイン貯槽へ試薬溶液を移送させる
ように構成された、移送機構。この移送機構は、一列に並んで、等量の沈殿物溶
液を結晶化チャンバの中へおよび外へ同時に移送させるように作動し、それによ
って時間に対して結晶化チャンバ内の試薬溶液中の沈殿剤の濃度が変化し得る。
この様式で、結晶化チャンバ内の試薬溶液中の沈殿剤の濃度は、時間に関して最
適な結晶化条件を提供するように、動力学的に調節され得る。To achieve these objects, a first aspect of the present invention comprises: at least one crystallization chamber, which contains a solution, which contains reactant molecules. For retention, the solution being a crystallization chamber; at least one source reservoir, separated from the reagent solution (containing the precipitant at a first concentration) by a permeable membrane; A source reservoir comprising a reagent solution having a precipitant at a second concentration, the reagent solution being coupled to the reagent solution in the crystallization chamber via a communication passage; And at least one drain reservoir
a drain reservoir, which is coupled to the reagent solution in the crystallization chamber via a separate communication passage; and a transfer mechanism.
fer mechanisms, which respectively transfer the reagent solution between at least one source reagent solution reservoir and the crystallization chamber, and simultaneously transfer the reagent solution from the crystallization chamber to the at least one drain reservoir. A transfer mechanism configured to transfer. This transfer mechanism operates in line to simultaneously transfer an equal volume of the precipitate solution into and out of the crystallization chamber, thereby reducing the precipitation in the reagent solution within the crystallization chamber over time. The concentration of the agent can vary.
In this manner, the concentration of the precipitant in the reagent solution in the crystallization chamber can be kinetically adjusted to provide optimal crystallization conditions over time.
【0013】 本発明はまた、2個以上の対のソース/ドレイン貯槽(それぞれは、異なる試
薬溶液を含む)は、別々の溶液連絡手段を介して、結晶化チャンバ内の試薬溶液
へそれぞれ結合され、これは、試薬溶液を、それぞれの対の試薬貯槽について、
ソース貯槽から結晶化チャンバへ、そして結晶化チャンバからそれぞれのドレイ
ン貯槽へ、直列に移送する、別々の溶液移送手段によってなされる。この対のソ
ース貯槽およびドレイン貯槽は、順次に、すなわち1回に1対で操作され得、移
送間の結晶化チャンバ内の試薬溶液の拡散媒介混合(diffusion−me
diated mixing)のために放置される時間を伴い、従って、結晶化
チャンバ内の試薬および反応溶液中の沈澱剤濃度は、制御される様式でも、変化
される。The present invention also provides that two or more pairs of source / drain reservoirs, each containing a different reagent solution, are each coupled to a reagent solution in the crystallization chamber via separate solution communication means. This means that for each pair of reagent reservoirs,
This is done by separate solution transfer means, transferring in series from the source reservoir to the crystallization chamber and from the crystallization chamber to the respective drain reservoirs. The source and drain reservoirs of this pair may be operated sequentially, ie, one pair at a time, and diffusion-mediated mixing of the reagent solution in the crystallization chamber during transfer.
With time left for diated mixing, the concentrations of reagents in the crystallization chamber and the precipitant in the reaction solution are also varied, in a controlled manner.
【0014】 本発明はまた、溶液連絡手段を介して直列で2個以上の結晶化チャンバを用い
て、この直列の第1結晶化チャンバ試薬溶液へ結合されている少なくとも1個の
ソース試薬溶液貯槽を用いて、ならびにこの直列の最後の結晶化チャンバの試薬
溶液へ結合されている少なくとも1つのドレイン貯槽を用いて、構成され得る。
ソース貯槽から第1結晶化チャンバへの、および最後の結晶化チャンバからドレ
イン貯槽への試薬溶液の直列の移送容積は、この直列の各結晶化チャンバから次
への試薬溶液の等量の容積の移動という結果になり、これによって、一連の結晶
化チャンバにわたる試薬溶液中の濃度勾配の沈澱剤が達成される。The present invention also provides at least one source reagent solution reservoir coupled to the first crystallization chamber reagent solution in series using two or more crystallization chambers in series via solution communication means. As well as with at least one drain reservoir coupled to the reagent solution of the last crystallization chamber in the series.
The serial transfer volume of the reagent solution from the source reservoir to the first crystallization chamber and from the last crystallization chamber to the drain reservoir is an equal volume of the next reagent solution from each crystallization chamber in the series. This results in a migration, whereby a gradient of precipitant in the reagent solution over a series of crystallization chambers is achieved.
【0015】 本発明はまた、2個以上の結晶化チャンバがマニホルド溶液連絡手段を介して
少なくとも1つのソース試薬溶液貯槽へ結合され、そしてまた、溶液連絡手段を
介して、1つ以上のドレイン貯槽に直接的にまたは間接的に結合されるように構
成され得、従って、同容積の試薬溶液が、ソース貯槽から各2個以上の異なる結
晶化チャンバへ同時に移送され得る。[0015] The present invention also provides that two or more crystallization chambers are coupled to at least one source reagent solution reservoir via manifold solution communication means and also one or more drain reservoirs via solution communication means. Can be configured to be directly or indirectly coupled to, so that the same volume of reagent solution can be simultaneously transferred from the source reservoir to each of two or more different crystallization chambers.
【0016】 異なる結晶化チャンバ内の反応物が、結晶化に影響を及ぼす異なる沈澱剤濃度
の範囲および他のパラメータを経験するように、本発明の結晶化チャンバを構成
することによって(例えば、複数の直列で、すなわち2次元および3次元の配列
で)、本発明は、プロセスの間の1個以上の沈澱剤の濃度の制御された改変を可
能にし、これによって、結晶成長の条件、結晶化プロセスの最適化、終了または
反転、および分子結晶の保存を達成する結果となる。従って、本発明は、単に移
送機構を操作することによって、結晶化プロセスが容易に制御されることを可能
とする。By configuring the crystallization chamber of the present invention such that reactants in different crystallization chambers experience different ranges of precipitant concentrations and other parameters that affect crystallization (eg, multiple The present invention allows for controlled modification of the concentration of one or more precipitants during the process, thereby providing conditions for crystal growth, crystallization, This results in optimizing the process, terminating or reversing, and preserving the molecular crystals. Thus, the present invention allows the crystallization process to be easily controlled simply by operating the transfer mechanism.
【0017】 本発明の別の重要な特徴は、本発明がリアルタイムの遠隔制御された操作性能
を有し、そして通常の地球の重力条件下で、および実際のまたはシミュレートし
た重力場が地球の重力場よりも大きいあるいは小さい環境において容易に使用さ
れ得ることである。Another important feature of the present invention is that the present invention has real-time, remotely controlled maneuverability, and that under normal earth gravity conditions, and where actual or simulated gravity fields It can be easily used in environments larger or smaller than the gravitational field.
【0018】 本発明はまた、結晶成長のプロセスにおける複雑な変数のセットが厳密に検査
され、操作され、そして制御されることを可能とし、従って、重力は唯一の変数
である。操作の簡潔さおよび容易さのために、本発明は、スペースシャトルおよ
び国際宇宙ステーションに乗っての飛行のための費用抑制の点では、保守的であ
る。本発明の使用は、お金および価値ある宇宙飛行士の時間の両方を節約して使
用する。本発明は、多くのセットの実験のために空間ステーション上に留まり得
、一方で、結晶化チャンバは、宇宙で生成された分子結晶と共に地球へ戻り得る
。新しいチャンバ、チュービングおよびシリンジが、予め荷物を積まれた次の飛
行で送達され得る。さらに、本発明は容易に小型化され、これによって、これは
、本明細書中で開示される実施例中に示される実施態様よりもなおより小型にさ
れ、従って、全体の装置は、宇宙へおよび宇宙から移動するのになおより高価で
はなくなり得る。The present invention also allows a complex set of variables in the process of crystal growth to be scrutinized, manipulated and controlled, so gravity is the only variable. Because of the simplicity and ease of operation, the present invention is conservative in terms of cost control for flying on the Space Shuttle and the International Space Station. Use of the present invention saves and uses both money and valuable astronaut time. The present invention can remain on a space station for many sets of experiments, while the crystallization chamber can return to earth with molecular crystals generated in space. New chambers, tubing and syringes can be delivered on the next flight pre-loaded. Furthermore, the present invention is easily miniaturized, which makes it even smaller than the embodiments shown in the embodiments disclosed herein, and thus the entire device is And can be even less expensive to move from space.
【0019】 本発明は、さらに、高磁場(すなわち、16テスラより大きい)での反磁性か
ら得られる効果的な引力が、0から地球の重力場の20倍までの範囲である条件
下で、タンパク質および他の分子の制御された結晶化を動力学的に実施するため
の方法を提供する。The present invention further provides that, under conditions where the effective attraction resulting from diamagnetism at high magnetic fields (ie, greater than 16 Tesla) ranges from 0 to 20 times the Earth's gravitational field, Methods for performing controlled crystallization of proteins and other molecules kinetically are provided.
【0020】 本発明の別の重要な特徴は、本装置が小型であり、空気へ容易に密封されるこ
とである。本システムを密封することによって、結晶化チャンバ内の流体流およ
び透析膜のふるい特性への悪影響が空気圧力によって生じることなしでの、操作
が可能となる。密封によって、さらなる実験のためのシステムサンプル内の溶液
の汚染が防止される。Another important feature of the present invention is that the device is small and easily sealed to air. Sealing the system allows operation without adverse effects on fluid flow in the crystallization chamber and sieving characteristics of the dialysis membrane caused by air pressure. The seal prevents contamination of the solution in the system sample for further experiments.
【0021】 本発明のさらなる特徴は、移動パーツがほとんどなく、そして電力要求量が低
く、短縮された時間で結晶を生成することである。A further feature of the present invention is that it has few moving parts, has low power requirements, and produces crystals in a reduced time.
【0022】 (発明の詳細な説明) 本発明の特定の実施態様および好ましい方法および材料が本明細書中に記載さ
れるが、本発明は、記載される特定の方法論、手順、および材料に限定されない
。本明細書中で記載されたものと類似または等価の方法、材料、および装置が、
本発明の実施および試験において首尾よく使用され得ること、本明細書中で記載
されるような本発明はさらなる改変が可能であり、この適用は、一般に本発明の
原理に従う任意の種々の改変、使用、または適応を網羅することを意図し、そし
てこれには、本発明が属する分野で公知のまたは慣用的なものである、本開示か
らの逸脱を含み、そして本明細書中に記載される本質的な特徴に適用され得、そ
して添付の特許請求の範囲に従うことが理解される。本明細書で記載した全ての
刊行物、特許、および特許出願は、本発明と関連して使用され得るこれらの刊行
物、特許、および特許出願で報告された材料および方法論の記載および開示の目
的で、参照として援用した。他に定義しないならば、本明細書中で使用される全
ての技術的および科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理
解されるのと同一の意味を有する。本明細書中および添付の特許請求の範囲内で
使用されるように、単数形の「1つの(a)」、「1つの(an)」および「こ
の(the)」は、文脈が明確に他で示唆しない限り、複数形の言及を含む。例
えば、「結晶化される分子」は、複数のこの分子を含む。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION While certain embodiments and preferred methods and materials of the present invention are described herein, the present invention is limited to the particular methodology, procedures, and materials described. Not done. Methods, materials, and devices similar or equivalent to those described herein,
While the invention can be used successfully in the practice and testing of the invention, the invention as described herein is capable of further modifications, and this application will generally apply to any of the various modifications, in accordance with the principles of the invention. It is intended to cover any uses, or indications, including any deviations from the present disclosure, which are known or conventional in the art to which this invention belongs, and are described herein. It is understood that essential features can be applied and are subject to the appended claims. All publications, patents, and patent applications mentioned herein are intended to describe and disclose the materials and methodologies reported in those publications, patents, and patent applications that may be used in connection with the present invention. And was incorporated as a reference. Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. As used herein and in the appended claims, the singular forms "a,""an," and "the" refer to the parts having the same meaning. Unless otherwise indicated, plural references are included. For example, "a molecule to be crystallized" includes a plurality of this molecule.
【0023】 本発明は、結晶成長のモニタリングおよび結晶化条件の動力学的制御を可能に
する、分子結晶生成のための装置および方法を含み、これによって、大きくて高
品質の結晶が比較的短時間で生成される。本発明の方法および装置は、約10〜
30個の原子の小さな有機化合物から、1万個の原子を含む大きな高分子複合体
までのサイズの範囲の分子を結晶化させるために、使用され得る。続く記載は、
しばしばタンパク質を結晶化させる本発明の方法および装置を使用すること言及
するが、しかし、本明細書中で記載される方法および装置は、タンパク質以外の
分子(例えば、小さな有機分子および中間サイズの分子(例えばオリゴヌクレオ
チドおよびオリゴペプチド))を結晶化させるのにも首尾よく使用され得る。The present invention includes an apparatus and method for molecular crystal production that allows for monitoring of crystal growth and kinetic control of crystallization conditions, whereby large, high quality crystals are relatively short. Generated in time. The method and apparatus of the present invention may comprise from about 10
It can be used to crystallize molecules ranging in size from small organic compounds of 30 atoms to large macromolecular complexes containing 10,000 atoms. The following description is
Often mention is made of using the methods and devices of the present invention to crystallize proteins, however, the methods and devices described herein may be used for molecules other than proteins, such as small organic molecules and intermediate size molecules. (Eg, oligonucleotides and oligopeptides) can also be used successfully to crystallize.
【0024】 本明細書中で使用される用語「反応物」は、結晶化される予定の分子のことを
言う。As used herein, the term “reactant” refers to a molecule that is to be crystallized.
【0025】 本明細書中で使用される「沈澱剤」および「試薬」は、結晶化される分子の溶
解度に影響を与え、そしてこれらの濃度に依存して結晶化プロセスにおける結晶
成長を促進または阻害し得る化合物のことを言う。沈澱剤である化合物の例は、
塩、ポリエチレングリコール、および小さな有機分子(Durbin,S.&F
eher,G,Ann.Rev.Phys.Chem.(1996)47:17
3)である。As used herein, “precipitants” and “reagents” affect the solubility of the molecule to be crystallized and, depending on their concentration, promote or promote crystal growth in the crystallization process. Refers to compounds that can be inhibited. Examples of compounds that are precipitants are
Salts, polyethylene glycols, and small organic molecules (Durbin, S. & F
eher, G, Ann. Rev .. Phys. Chem. (1996) 47:17.
3).
【0026】 本明細書中で使用される用語「試薬溶液」は、1個以上の沈澱剤を含む溶液の
ことを言う。As used herein, the term “reagent solution” refers to a solution containing one or more precipitants.
【0027】 図1は、本発明のタンパク質結晶化装置10を示す。装置10は、剛性ベース
プレート12、結晶化が起る結晶化チャンバ14、シリンジ16、シリンジ18
、リードスクリュー22、ヨーク24、ならびにガイドロッド26および28を
備える。結晶化される反応物分子を含む溶液は、結晶化チャンバ14内に除去可
能に配置される。シリンジ16は、導管として作用するチューブ17によって、
結晶化チャンバ14に結合される。シリンジ18は、導管として役立つチューブ
19によって、結晶化チャンバ14に結合される。シリンジ16および18は、
以下に詳細に記載されるように、試薬溶液貯槽として役立つ。シリンジ16およ
びシリンジ18のプランジャーは、対面しており、以下に記載されるようにイン
ターロックとして役立つヨーク24へ結合される。さらに、ヨーク24は、ガイ
ドロッド26および28上でスライドするように、配置される。リードスクリュ
ー22は、アライニングカップリング21によってモータ20のシャフトへ結合
され、ねじ山を切ったブッシングによってヨーク24を係合される。シリンジ1
6、シリンジ18、ガイドロッド26およびガイドロッド28は、示すように、
マウンティングブロック30およびスクリュー31によって、ベースプレート1
2へ固定して結合される。マウンティングブロック32は、スクリュー31によ
ってベースプレート12へ固定され、リードスクリュー22の回転を可能とする
ためのベアリングを有し、一方、リードスクリュー22はベースプレート12へ
軸的に固定される。さらに、結晶化チャンバ14およびステッピングモータ20
はまた、スクリュー31によってベースプレート12へ固定される。スプリング
29は、一方の末端でスクリュー31によってベースプレート12へ結合され、
そして別の末端でヨーク24へ結合され、ヨーク24をリードスクリュー22の
ねじに抗して一方向に付勢し、これによってヨーク24が以下に記載のように直
線的に動く場合のバックラッシを最小化する。本発明は、スプリング29なしで
首尾よく動作し、そしてその使用は任意である。FIG. 1 shows a protein crystallization apparatus 10 of the present invention. Apparatus 10 includes a rigid base plate 12, a crystallization chamber 14 where crystallization occurs, a syringe 16, a syringe 18
, A lead screw 22, a yoke 24, and guide rods 26 and 28. The solution containing the reactant molecules to be crystallized is removably disposed within the crystallization chamber 14. The syringe 16 is provided by a tube 17 acting as a conduit
Coupled to the crystallization chamber 14. The syringe 18 is connected to the crystallization chamber 14 by a tube 19 serving as a conduit. Syringes 16 and 18
Serves as a reagent solution reservoir, as described in detail below. The plungers of the syringe 16 and the syringe 18 face each other and are coupled to a yoke 24 which serves as an interlock as described below. Further, the yoke 24 is arranged to slide on the guide rods 26 and 28. The lead screw 22 is coupled to the shaft of the motor 20 by an aligning coupling 21 and the yoke 24 is engaged by a threaded bushing. Syringe 1
6, the syringe 18, the guide rod 26 and the guide rod 28
The mounting plate 30 and the screw 31 allow the base plate 1
2 and fixedly connected. The mounting block 32 is fixed to the base plate 12 by screws 31 and has a bearing for allowing rotation of the lead screw 22, while the lead screw 22 is axially fixed to the base plate 12. Further, the crystallization chamber 14 and the stepping motor 20
Is fixed to the base plate 12 by a screw 31. The spring 29 is connected to the base plate 12 by a screw 31 at one end,
At the other end it is coupled to the yoke 24 to bias the yoke 24 in one direction against the threads of the lead screw 22, thereby minimizing backlash when the yoke 24 moves linearly as described below. Become The present invention operates successfully without the spring 29, and its use is optional.
【0028】 本発明によって結晶化され得る反応分子には、高分子(例えば、タンパク質、
タンパク質と組み合わせての核酸、脂質および糖脂質へ結合したタンパク質)が
挙げられるが、これらに限定されない。反応分子が膜結合タンパク質である場合
、界面活性剤が、マイクロシリンジなどによって、適切な時に結晶化チャンバへ
導入され得、この膜からタンパク質を分離する。反応分子にはまた、小さな分子
(例えば、薬物分子、補因子、アミノ酸、ヌクレオチド、ホルモンならびに他の
情報伝達および調節分子、ならびに前述のアナログ)が挙げられる。本発明を使
用することによって結晶化され得る中間のサイズの分子には、ペプチド、タンパ
ク質フラグメント、およびオリゴヌクレオチドが挙げられるが、これらに限定さ
れない。大きな高分子複合体(例えばウイルス)もまた、本発明を使用して結晶
化され得る。The reactive molecules that can be crystallized according to the present invention include macromolecules (eg, proteins,
Nucleic acids in combination with proteins, lipids and proteins linked to glycolipids). If the reactive molecule is a membrane-bound protein, a detergent can be introduced into the crystallization chamber at an appropriate time, such as with a microsyringe, to separate the protein from the membrane. Reactive molecules also include small molecules, such as drug molecules, cofactors, amino acids, nucleotides, hormones and other signaling and regulatory molecules, and analogs described above. Intermediate size molecules that can be crystallized by using the present invention include, but are not limited to, peptides, protein fragments, and oligonucleotides. Large macromolecular complexes (eg, viruses) can also be crystallized using the present invention.
【0029】 結晶化チャンバ14は、反応物分子を保持するが、より小さな分子を通過させ
るためのシステムを備える。所定の値について分子量をカットオフする透過性膜
、多孔性ダイヤフラム、または透過性シーブをこの箇所に用い得る。例えば、膜
は透析バッグまたは透析膜からなるシートであってもよい。いかなる場合であっ
ても、分子量のカットオフは、結晶化チャンバ内の反応物分子の分子量よりも小
さくあるべきであり、そして結晶化チャンバ外の反応物分子の運動を大きく減少
させるべきである。しかし、膜またはシーブは、より小さな沈殿剤分子(例えば
、イオンおよび非イオン性溶質)の運動の妨げにはあまりなるべきではない。あ
る実施形態において、結晶化されるべき反応物高分子を含有する溶液が透析サッ
ク15内に詰められる。透析サック15は、高分子を保持するための結晶化チャ
ンバ内に直接配置される。そして図1に模式的に示すように、試薬溶液を透析サ
ック15の周りに配置して結晶化チャンバを完全に充填する。好適な実施形態に
おいて、結晶化チャンバは、透析膜等のふるい分け膜を備え、ふるい分け膜は結
晶化チャンバを2つの隔室に分ける。2つの隔室の内1つは反応溶液を含み、他
方は試薬溶液を含む。例えば、結晶化チャンバは窪みを含む上部カバーを備え得
る。カバーそれ自体が、この目的のために窪んでいてもよいし、またはカバーが
この目的のために窪んだボタン型の凸部を備えてもよい。好ましくは、カバーは
結晶化のための反応物分子を含む溶液を入れる隔室として機能する窪みを備える
。次いで窪みが上述の膜によって覆われる。弾性Oリング、ガスケット、または
他の保持具を用いて適所に膜を保持し得る。結晶化チャンバの好適な実施形態を
図3に示す。円柱状の凸部を備える透明な上部カバー49が内部カバー41に一
致し、このときカバー49の中央凸部が中央の孔に一致、且つ部分的にカバー4
1の中空円柱状の凸部に通じ、窪み42を形成する。そしてカバー49は3つの
ネジで適所に固定される。窪み42は、結晶化されるべき分子を含む反応溶液で
充填される。開口部は、Oリング44で適所に保持される透析膜43で覆われる
。あるいは、内部カバー41の穿孔処理された円柱状の凸部の底にある開口部が
、Oリング44で適所に保持される透析膜43で閉塞される。そして結晶化チャ
ンバ46の下部にある貯槽45が所望の試薬で充填される。次いで内部カバーが
下部46に配置され、透析膜の露出した表面が試薬溶液と完全に接触し、結晶化
チャンバ内に気泡は存在しない。そして内部カバーが3つのネジで適所に固定さ
れる。反応溶液(例えば、結晶化されるべきタンパク質を含む溶液)が、内部カ
バーの上部にある孔を通じて窪みに加えられる。窪みはそのベースとして透析膜
の上部表面を有する。次いで透明な上部カバー49が内部カバー上に配置される
。このとき内部カバーの中央凸部は、その内部カバーの中央孔に一致し、透明な
上部カバー49が3つのネジで適所に固定される。カバーシール47によって溶
液がチャンバから外へ漏れるのを防ぐ。2つのカバーが構築される場合に形成さ
れる窪み42の体積は、内部カバーを通じる孔の直径、および内部カバーから延
びる中空円柱状の凸部の長さと上部カバーから延びる中実円柱状の凸部の長さの
差窪みによって決定される。窪み42の体積は、約10マイクロリットルから5
00マイクロリットルまたはそれ以上の範囲に及び得る。下部チャンバにある試
薬溶液貯槽45の体積は、約50マイクロリットルから10ミリリットルまたは
それ以上の範囲に及び得る。好適な実施形態において、窪み42の体積は約50
マイクロリットル、試薬溶液貯槽45の体積は1ミリリットルである。本発明は
また、結晶化チャンバ内に反応物分子を保持する他の方法を含み、その方法は当
業者にとって容易に明白となる。The crystallization chamber 14 holds the reactant molecules but includes a system for passing smaller molecules. A permeable membrane, porous diaphragm, or permeable sieve that cuts off the molecular weight for a given value may be used at this point. For example, the membrane may be a dialysis bag or a sheet comprising a dialysis membrane. In any case, the molecular weight cutoff should be less than the molecular weight of the reactant molecules in the crystallization chamber and should greatly reduce the motion of the reactant molecules outside the crystallization chamber. However, the membrane or sieve should not significantly impede the movement of smaller precipitant molecules (eg, ionic and non-ionic solutes). In one embodiment, a solution containing the reactant polymer to be crystallized is packed into dialysis sack 15. The dialysis sack 15 is placed directly in the crystallization chamber for holding the polymer. The reagent solution is then placed around the dialysis sack 15 to completely fill the crystallization chamber, as schematically shown in FIG. In a preferred embodiment, the crystallization chamber comprises a sieving membrane, such as a dialysis membrane, which divides the crystallization chamber into two compartments. One of the two compartments contains a reaction solution and the other contains a reagent solution. For example, a crystallization chamber can include a top cover that includes a depression. The cover itself may be recessed for this purpose, or the cover may comprise a button-shaped projection recessed for this purpose. Preferably, the cover comprises a recess which functions as a compartment for containing a solution containing reactant molecules for crystallization. The depression is then covered with the above-mentioned film. An elastic O-ring, gasket, or other retainer may be used to hold the membrane in place. A preferred embodiment of the crystallization chamber is shown in FIG. A transparent upper cover 49 having a columnar convex portion coincides with the inner cover 41. At this time, the central convex portion of the cover 49 coincides with the central hole, and the cover
A depression 42 is formed through the hollow columnar projection. The cover 49 is fixed in place with three screws. The depression 42 is filled with a reaction solution containing the molecules to be crystallized. The opening is covered with a dialysis membrane 43 held in place by an O-ring 44. Alternatively, the opening at the bottom of the perforated cylindrical protrusion of the inner cover 41 is closed by the dialysis membrane 43 held in place by the O-ring 44. Then, the storage tank 45 below the crystallization chamber 46 is filled with a desired reagent. An inner cover is then placed on the lower portion 46, the exposed surface of the dialysis membrane is in full contact with the reagent solution, and there are no bubbles in the crystallization chamber. The inner cover is then fixed in place with three screws. A reaction solution (eg, a solution containing the protein to be crystallized) is added to the well through a hole in the top of the inner cover. The depression has the upper surface of the dialysis membrane as its base. Then a transparent top cover 49 is placed on the inner cover. At this time, the center convex portion of the inner cover matches the center hole of the inner cover, and the transparent upper cover 49 is fixed in place with three screws. The cover seal 47 prevents the solution from leaking out of the chamber. When the two covers are constructed, the volume of the recess 42 formed is the diameter of the hole through the inner cover, the length of the hollow cylindrical protrusion extending from the inner cover, and the solid cylindrical protrusion extending from the upper cover. It is determined by the difference in length of the part. The volume of the depression 42 ranges from about 10 microliters to 5
It can range up to 00 microliters or more. The volume of the reagent solution reservoir 45 in the lower chamber can range from about 50 microliters to 10 milliliters or more. In a preferred embodiment, the volume of the depression 42 is about 50
The volume of the microliter and the reagent solution storage tank 45 is 1 milliliter. The present invention also includes other methods of retaining the reactant molecules in the crystallization chamber, which will be readily apparent to those skilled in the art.
【0030】 試薬溶液はシリンジ16内に詰められる(任意にシリンジ18にも詰められる
)。結晶化チャンバおよびシリンジ内で使用されるそれぞれの試薬溶液は、イオ
ン性または化学的特性を有する1つ以上の任意の沈殿剤を含み得、その沈殿剤に
より、適切な濃度においてタンパク質を結晶化し得る。結晶化チャンバおよび溶
液チャンバ内の試薬の相対濃度は、結晶化条件に基づいて変化し得る。本発明の
装置および方法を用いて、結晶化チャンバ内の試薬溶液の濃度を結晶化の所望の
濃度まで上昇または低下させる。The reagent solution is packed in a syringe 16 (optionally also in a syringe 18). Each reagent solution used in the crystallization chamber and the syringe may include one or more optional precipitants having ionic or chemical properties, which may crystallize proteins at appropriate concentrations. . The relative concentrations of the reagents in the crystallization chamber and the solution chamber can vary based on the crystallization conditions. Using the apparatus and method of the present invention, the concentration of the reagent solution in the crystallization chamber is raised or lowered to a desired concentration for crystallization.
【0031】 対の試薬溶液貯槽と結晶化チャンバとの間の試薬溶液を輸送する導管が、結晶
化チャンバの一部に連接される。結晶化チャンバは、十分離れた任意の点で試薬
溶液を含むので、ソース貯槽から結晶化チャンバ内に導入される試薬溶液が結晶
化チャンバからドレイン貯槽に通じる導管内に引き出される前に、結晶化チャン
バ内の試薬溶液と十分に混合する。例えば、図1は結晶化チャンバ14の同じ側
に接続されたシリンジ16および18それぞれからのチュービング17および1
9を示し、図3は結晶化チャンバの対向端に接続されたソースおよびドレイン試
薬溶液貯槽からのチュービングを示す。さらに明瞭にするために、図3は入口管
48のネジ込み挿入を示す切取図である。A conduit for transporting the reagent solution between the paired reagent solution reservoir and the crystallization chamber is connected to a portion of the crystallization chamber. The crystallization chamber contains the reagent solution at any point sufficiently far away that the crystallization occurs before the reagent solution introduced into the crystallization chamber from the source reservoir is drawn into the conduit leading from the crystallization chamber to the drain reservoir. Mix well with the reagent solution in the chamber. For example, FIG. 1 shows tubing 17 and 1 from syringes 16 and 18, respectively, connected to the same side of crystallization chamber 14.
9 and FIG. 3 shows tubing from source and drain reagent solution reservoirs connected to opposite ends of the crystallization chamber. For further clarity, FIG. 3 is a cutaway view showing the threaded insertion of the inlet tube 48.
【0032】 モータ20の始動によりリードスクリュー22を回転させ、それによりヨーク
24をガイドロッド26および28に沿って直線的にスライドさせる。ヨーク2
4の直線運動により、シリンジ16のプランジャーを一方向に移動させ、シリン
ジ18のプランジャーを同じ距離を経て反対方向に移動させる。2つのシリンジ
におけるプランジャーの同時に生じる反対運動により、一方のシリンジを結晶化
チャンバの試薬貯槽内に少量の試薬溶液を注入し、他方のシリンジは同じ貯槽か
ら同じ体積の溶液を取り除く。例えば、図1に示される矢印Xの方向にヨーク2
4を移動させる方向においてモータ20を始動させると、シリンジ16内に入れ
られている試薬溶液が結晶化チャンバ14内に移される。一方、同時に試薬溶液
が結晶化チャンバ14からシリンジ18内に移される。試薬溶液(それにより結
晶が形成する)内の沈殿剤の濃度が既知の場合、結晶化チャンバ14、シリンジ
16およびシリンジ18内の試薬溶液の沈殿剤のそれぞれの濃度が結晶化する前
に適切な異なる値に設定され得る。そして結晶化チャンバ14内の試薬溶液の沈
殿剤の濃度が、経時的に所望の様態でモータ20の動作によって時間に関して制
御され得る。次いで、結晶化チャンバ内の沈殿剤濃度を所望のサイズの結晶が得
られる濃度まで動力学的に調整するための最適時間が、経験的に決定され得る。The start of the motor 20 causes the lead screw 22 to rotate, thereby causing the yoke 24 to slide linearly along the guide rods 26 and 28. York 2
4 moves the plunger of the syringe 16 in one direction and the plunger of the syringe 18 in the opposite direction over the same distance. Simultaneous opposing movements of the plungers in the two syringes cause one syringe to inject a small amount of reagent solution into the reagent reservoir of the crystallization chamber and the other syringe to remove the same volume of solution from the same reservoir. For example, the yoke 2 is moved in the direction of the arrow X shown in FIG.
When the motor 20 is started in the direction in which the cartridge 4 is moved, the reagent solution contained in the syringe 16 is moved into the crystallization chamber 14. Meanwhile, the reagent solution is simultaneously transferred from the crystallization chamber 14 into the syringe 18. If the concentration of the precipitant in the reagent solution (which results in the formation of crystals) is known, the respective concentrations of the precipitant in the reagent solution in the crystallization chamber 14, syringe 16 and syringe 18 are adjusted to an appropriate level before crystallization. It can be set to different values. The concentration of the precipitant of the reagent solution in the crystallization chamber 14 can then be controlled over time by the operation of the motor 20 in a desired manner over time. The optimum time to dynamically adjust the precipitant concentration in the crystallization chamber to a concentration that yields crystals of the desired size can then be empirically determined.
【0033】 例えば、特定のタンパク質の場合、試薬溶液内の塩の濃度が約0.15M(モ
ル/リットル)で結晶化が促進されるということが見出されている。また、この
濃度に極めてゆっくりと近づけることが望ましく、所望の結果を得る場合には接
近速度が重要であることが見出されている。従って、好適な実施形態において、
結晶化チャンバ14およびシリンジ18は、結晶化が生じない十分に高濃度(例
えば、1Mの塩)の沈殿剤が入っている試薬溶液を初めに含み得る。そしてシリ
ンジ16は、結晶化を可能にする濃度より低い濃度で(例えば、0.1Mの塩)
沈殿剤が入っている試薬溶液を初めに含み得る。結晶化プロセスを開始するため
のこの構成の場合、モータ20が図1の矢印Xの方向にヨーク24を移動させる
ように起動され得、それにより少量の低濃度の試薬溶液をシリンジ16から結晶
化チャンバ14内へ移し、同時に高濃度の試薬溶液を結晶化チャンバ14からシ
リンジ18内に移す。この手順により結晶化チャンバ14内の沈殿剤の濃度が低
下することが分かる。モータ20が予めプログラムされた様態で所望のインクリ
メントで起動され、結晶化チャンバ14内の溶液の濃度を選択された時間に亘っ
て所望の値まで変化させ得る。好適な実施形態において、センサが結晶化チャン
バ内、シリンジ内、または溶液濃度、温度、位置、圧力もしくは他の変数を検出
するための適切な位置に配置され、1つ以上のモニタリングシステムを用いて、
結晶化チャンバ内の結晶の核生成および結晶成長をモニタする。結晶化プロセス
の間、このようなセンサおよびモニタリングシステムによってなされる測定を用
いて、動力学的な様態で結晶化プロセスの制御をする。次いで結晶化チャンバ1
4内の沈殿剤の濃度が、結晶を生成するための最適レベル(例えば、0.15M
の塩)に達したと決定される場合、モータ20が停止され得る。さらにモータ2
0を反対の方向(すなわち矢印Xの反対方向)にヨーク22を移動するように動
作させ、溶液がシリンジ18から結晶化チャンバ14へ、結晶化チャンバ14か
らシリンジ16へと流れ得る。それにより結晶化チャンバ14内の沈殿剤の濃度
が上昇する。この様態で、結晶化チャンバ14内の沈殿剤の濃度が微調整され、
結晶化プロセスを停止または後退させさえし得る値まで上昇または低下させ得る
。それにより結晶化プロセスの正確な動力学的制御を得る。For example, for certain proteins, it has been found that crystallization is promoted at a salt concentration of about 0.15 M (mol / L) in the reagent solution. It is also desirable to approach this concentration very slowly, and it has been found that the speed of approach is important in obtaining the desired result. Thus, in a preferred embodiment,
Crystallization chamber 14 and syringe 18 may initially contain a reagent solution containing a sufficiently high concentration (eg, 1 M salt) of a precipitant such that crystallization does not occur. Syringe 16 is then used at a concentration lower than that allowing crystallization (eg, 0.1 M salt).
A reagent solution containing a precipitant may be initially included. With this configuration for initiating the crystallization process, the motor 20 can be activated to move the yoke 24 in the direction of arrow X in FIG. 1 so that a small amount of the low concentration reagent solution is crystallized from the syringe 16. Transfer into the chamber 14 and at the same time transfer the highly concentrated reagent solution from the crystallization chamber 14 into the syringe 18. It can be seen that this procedure reduces the concentration of the precipitant in the crystallization chamber 14. The motor 20 can be activated in a desired increment in a pre-programmed manner to change the concentration of the solution in the crystallization chamber 14 to a desired value over a selected time. In a preferred embodiment, the sensor is located in the crystallization chamber, in a syringe, or in a suitable location for detecting solution concentration, temperature, position, pressure or other variables, and using one or more monitoring systems. ,
Monitor crystal nucleation and crystal growth in the crystallization chamber. Measurements made by such sensors and monitoring systems during the crystallization process are used to control the crystallization process in a dynamic manner. Next, crystallization chamber 1
4 is at the optimal level (eg, 0.15M) for producing crystals.
Motor 20 can be stopped. And motor 2
Operating the 0 to move the yoke 22 in the opposite direction (ie, opposite the direction of the arrow X), solution may flow from the syringe 18 to the crystallization chamber 14 and from the crystallization chamber 14 to the syringe 16. Thereby, the concentration of the precipitant in the crystallization chamber 14 increases. In this manner, the concentration of the precipitant in the crystallization chamber 14 is fine-tuned,
The crystallization process can be raised or lowered to a value that can even stop or retreat. Thereby, precise dynamic control of the crystallization process is obtained.
【0034】 任意の適切なモータが使用され得る。例えばモータ20はステッピングモータ
であってもよい(例えば、EPSON AMERICANによって製造される型
番STP42 ND 4BLVE−100)。同様に、以下に記述するように、
結晶化プロセスの所定のプログラマブル制御を促進させる任意のタイプのコント
ローラ(デジタルまたはアナログプログラマブルコントローラ等)を使用して、
モータ20を制御し得る(例えば、MODERN TECHNOLOGY,IN
C.によって製造されるMTSD−V1モータドライバ)。宇宙空間で使用する
場合、モータおよびコントローラを含む全ての構成要素が適切な監督機関によっ
て保証されるかまたは認証されなければならないかもしれない。[0034] Any suitable motor may be used. For example, motor 20 may be a stepper motor (e.g., model number STP42 ND 4BLVE-100 manufactured by EPSON AMERICAN). Similarly, as described below,
Using any type of controller (such as a digital or analog programmable controller) that facilitates certain programmable control of the crystallization process,
The motor 20 may be controlled (eg, MODERN TECHNOLOGY, IN
C. MTSD-V1 motor driver manufactured by the Company). For use in space, all components, including motors and controllers, may have to be certified or certified by appropriate regulatory bodies.
【0035】 図2は、モータ20を制御するためのコントローラ40の模式図であり、従っ
て結晶化プロセスである。コントローラ40は、制御回路50、入力コネクタ6
0、プログラミング端末70、ディスプレイ80、出力コネクタ90、および入
力コネクタ100から成る。制御回路50は、CPU(中央演算処理装置)52
、I/O回路56、クロック54、およびメモリ53を含む。制御回路50は、
通常のマイクロプロセッサ型のデバイス(パーソナルコンピュータまたは産業用
プログラマブルコントローラ等)であり得るか、または制御回路50は、例えば
、専用の固相、ハードワイヤ式デジタル、アナログあるいは機械的コントローラ
であってもよい。クロック54は、従来の様態で規則的な周期のパルスを生成し
、他の構成要素の動作のタイミングを供給する。メモリ53は、CPU52用の
操作命令を含み、結晶化プロセスを実行する。操作命令は、デジタルコントロー
ラの場合では、プログラムされたソフトウェア、アナログコントローラの場合で
は、ハードワイヤ式構成要素、または機械的コントローラの場合では、カムのよ
うな機械的要素の形式であり得る。I/O回路56は、CPU52と外部構成要
素(モータ20、プログラミング端末70、ディスプレイ80、および任意のセ
ンサまたはアクチュエータ等)との間のインターフェースを提供する。FIG. 2 is a schematic diagram of a controller 40 for controlling the motor 20, and thus is a crystallization process. The controller 40 includes a control circuit 50, an input connector 6
0, a programming terminal 70, a display 80, an output connector 90, and an input connector 100. The control circuit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 52
, I / O circuit 56, clock 54, and memory 53. The control circuit 50
It may be a conventional microprocessor-type device (such as a personal computer or an industrial programmable controller) or the control circuit 50 may be, for example, a dedicated solid-phase, hard-wired digital, analog or mechanical controller. . Clock 54 generates pulses with a regular period in a conventional manner and provides timing for the operation of other components. The memory 53 includes operation instructions for the CPU 52 and executes a crystallization process. The operating instructions may be in the form of programmed software in the case of a digital controller, hard-wired components in the case of an analog controller, or mechanical elements such as cams in the case of a mechanical controller. I / O circuit 56 provides an interface between CPU 52 and external components such as motor 20, programming terminal 70, display 80, and any sensors or actuators.
【0036】 入力コネクタ60は、モータ電圧(+M)、5ボルトD.C.ロジック電圧(
+5)、および接地(G)用の3つの入力接続を含む。コネクタ60の入力接続
がI/O回路56に接続される。出力コネクタ90は、モータ20の第1の巻線
(M1)、モータ20の第2の巻線(M2)、および接地(G)用の出力接続を
含む。コネクタ90の出力接続がI/O回路56および(a)(図1および図2
に示されるように)でステッピングモータ20に接続される。プログラミング端
末70は、I/O回路56を介してCPU52に接続され、操作命令がCPU5
2のメモリ53内に入力されるのを可能にする。プログラミング端末70は、キ
ーボート、タッチスクリーン、スイッチ配列、プッシュボタン等の任意の入力デ
バイスから成り得る。一旦操作命令がメモリ53内に格納されると、プログラミ
ング端末70がI/O回路56から連絡切断され得るか、またはI/O回路56
に接続されたままであり得る。ディスプレイ80はまた、I/O回路56を介し
てCPU52に接続され、コントローラ40の動作に関する動作パラメータまた
はその状態を表示するように機能する。例えば、ディスプレイ80は、CRT、
LCDディスプレイ、LEDディスプレイまたは同様のデバイスであり得る。当
然ディスプレイ80は任意である。The input connector 60 has a motor voltage (+ M), a 5 volt D.C. C. Logic voltage (
+5), and three input connections for ground (G). The input connection of the connector 60 is connected to the I / O circuit 56. The output connector 90 includes a first winding (M1) of the motor 20, a second winding (M2) of the motor 20, and an output connection for ground (G). The output connection of the connector 90 is connected to the I / O circuit 56 and (a) (FIGS. 1 and 2).
Is connected to the stepping motor 20). The programming terminal 70 is connected to the CPU 52 via the I / O circuit 56,
2 to be input into the memory 53. Programming terminal 70 may comprise any input device such as a keyboard, touch screen, switch arrangement, push buttons, and the like. Once the operating instructions are stored in the memory 53, the programming terminal 70 can be disconnected from the I / O circuit 56 or the I / O circuit 56
May remain connected to the The display 80 is also connected to the CPU 52 via the I / O circuit 56, and functions to display operation parameters related to the operation of the controller 40 or their states. For example, the display 80 is a CRT,
It can be an LCD display, LED display or similar device. Of course, the display 80 is optional.
【0037】 一旦操作命令が通常のプログラミング且つ格納技術を介してメモリ53内に格
納されると、適切な入力電圧が入力コネクタ60に供給され、出力コネクタ90
がステッピングモータ20に接続され、コントローラ40が時間に対して所定の
様態で動作するようにモータ20を制御し得、それにより所望の様態で結晶化プ
ロセスを制御する。当然、シリンジ16および18内、結晶化チャンバ14内の
試薬溶液における沈殿剤の初期濃度が既知であり、また結晶化チャンバ14、シ
リンジ16およびシリンジ18の体積が既知である場合、メモリ53内に格納さ
れた操作命令は、結晶化プロセスを制御するように構成され得る(すなわち、い
つでも所望の結晶化条件を提供するように、時間に対して動力学的な様態で結晶
化チャンバ14内の沈殿剤の濃度を制御する)。入力コネクタ100は、リミッ
トスイッチ、センサ等のさらなる入力をI/O回路56を介してCPU52に接
続するための入力I1−I4を含む。これにより閉ループ制御が結晶化プロセスの
状態または他の変数に基づいて達成され得る。さらに、これらの入力はスイッチ
等に接続され、CPU52の動作を起動、終了、中断、または変更し得る。当然
、メモリ53内に格納された操作命令が任意の所望の動作および外部入力または
外部出力によりプログラムされ得る。Once the operating instructions have been stored in memory 53 via conventional programming and storage techniques, the appropriate input voltage is provided to input connector 60 and output connector 90
Is connected to the stepping motor 20, and the controller 40 can control the motor 20 to operate in a predetermined manner with respect to time, thereby controlling the crystallization process in a desired manner. Naturally, if the initial concentrations of the precipitant in the reagent solution in the syringes 16 and 18 and the crystallization chamber 14 are known, and the volumes of the crystallization chamber 14, the syringe 16 and the syringe 18 are known, the memory 53 The stored operating instructions may be configured to control the crystallization process (i.e., the precipitation in the crystallization chamber 14 in a kinetic manner with respect to time to provide the desired crystallization conditions at any time). Control the concentration of the agent). Input connector 100 includes inputs I 1 -I 4 for connecting further inputs such as limit switches, sensors, etc. to CPU 52 via I / O circuit 56. This allows closed loop control to be achieved based on the state of the crystallization process or other variables. Further, these inputs are connected to switches and the like, and can activate, terminate, suspend, or change the operation of CPU 52. Of course, the operating instructions stored in memory 53 can be programmed with any desired operation and external inputs or outputs.
【0038】 上述のように、1つ以上のセンサが結晶化チャンバに接続され、閉ループ制御
を可能にするようにフィードバックされ得る。例えば、沈殿剤が塩である場合、
結晶化チャンバ14内の塩溶液の電気抵抗または他の電気特性を測定するセンサ
を用いて、結晶化チャンバ内の溶液の濃度を示し得る。なぜなら塩溶液の電気特
性は、濃度が変化するに従い変化するためである。また結晶化溶液内の試薬溶液
のpHおよび温度を測定するさらなるセンサが、結晶化チャンバ14に取り付け
られ得る。イオン強度およびpHを測定する本発明における使用に適したセンサ
は、例えばMicroelectronics,Inc.,40Harvey
Rd.,Bedford,NHから入手可能である。本発明における仕様に適し
た温度センサは、例えばColorado大学Boulder,COのBios
erve Space Technologiesから入手可能である。図4は
、本発明の結晶化チャンバの好適な実施形態の上面図であり、pH参照プローブ
62、導電性プローブ63、pH測定プローブ64、および温度プローブ65の
アタッチメントの構成を示す。また、入口管66、出口管67、および結晶化チ
ャンバの上部を固定するネジ68が示される。図1は、単一の結晶化チャンバ1
4を備える本発明の装置の実施形態を模式的に示す。イオン強度センサ33、p
Hセンサ34および温度センサ35が結晶化チャンバ14に取り付けられている
。リード線36、37および38がセンサを結晶化チャンバ14内の試薬溶液と
接触するイオン強度、pH、および温度プローブに接続する。出力ライン56、
57、および58がイオン強度、pH、および温度の情報をコントローラ(図2
の40)に運び、図2に示される1つ以上の入力I1−I4に対応する。As mentioned above, one or more sensors may be connected to the crystallization chamber and fed back to enable closed loop control. For example, if the precipitant is a salt,
Sensors that measure the electrical resistance or other electrical properties of the salt solution in the crystallization chamber 14 may be used to indicate the concentration of the solution in the crystallization chamber. This is because the electrical properties of the salt solution change as the concentration changes. Additional sensors that measure the pH and temperature of the reagent solution in the crystallization solution may also be mounted on the crystallization chamber 14. Sensors suitable for use in the present invention for measuring ionic strength and pH are described, for example, in Microelectronics, Inc. , 40 Harvey
Rd. , Bedford, NH. Temperature sensors suitable for the specifications in the present invention are, for example, Bios from Colorado University Boulder, CO
Available from erve Space Technologies. FIG. 4 is a top view of a preferred embodiment of the crystallization chamber of the present invention, showing the configuration of the attachment of the pH reference probe 62, the conductive probe 63, the pH measurement probe 64, and the temperature probe 65. Also shown are an inlet tube 66, an outlet tube 67, and a screw 68 that secures the top of the crystallization chamber. FIG. 1 shows a single crystallization chamber 1
4 schematically shows an embodiment of the device of the invention comprising Ion intensity sensor 33, p
An H sensor 34 and a temperature sensor 35 are mounted on the crystallization chamber 14. Leads 36, 37 and 38 connect the sensor to ionic strength, pH, and temperature probes that come into contact with the reagent solution in crystallization chamber 14. Output line 56,
57 and 58 control ionic strength, pH, and temperature information (FIG. 2).
40) corresponding to one or more of the inputs I 1 -I 4 shown in FIG.
【0039】 本発明の好適な実施形態において、結晶化チャンバ内の結晶の核生成および結
晶成長が、分子結晶の成長の当業者にとって公知のいずれかの方法でモニタされ
る。例えば、結晶化チャンバが透明なカバーを有し得、結晶の核生成および結晶
成長が、適切な拡大デバイス(例えば顕微鏡)を備えた結晶化チャンバ内の試薬
貯槽または透析サックの内容物を観察することによってモニタされ得る。結晶化
チャンバ14の内部を映し出す観察デバイスおよび視覚記録デバイスは示されな
いが、このようなデバイスを通常用いて、結晶の核生成および結晶成長を評価し
、当業者によって本発明と共に容易に使用され得る。このようなデバイスは、静
止写真を撮るためのカメラ、ビデオ記録デバイス、拡大デバイス、ビデオ記録デ
バイスを備えたタンデム型の拡大デバイスを含み得る(しかしこれらに限定され
ない)。あるいは、早期の結晶成長を、光ファイバのリード線を試薬溶液に向け
る(これによって光をその溶液に向ける)ことによって検出し、そして光散乱を
測定する(例えば、DurbinおよびFeher,1996年184頁を参照
されたい)。タンパク質の結晶化が試薬溶液から生じるに従い、試薬溶液の電解
特性が変化する。その結果、結晶の核生成が、キャパシタのプレートとして機能
する導電性ワイヤを試薬溶液内に導入することによって検出され得る。この様態
で生成されるRLC発信器の周波数の変化が結晶成長の現れとなる。In a preferred embodiment of the present invention, crystal nucleation and crystal growth in the crystallization chamber are monitored in any manner known to those skilled in molecular crystal growth. For example, a crystallization chamber can have a transparent cover, and crystal nucleation and crystal growth observe the contents of a reagent reservoir or dialysis sac in the crystallization chamber with a suitable magnification device (eg, a microscope). Can be monitored by Observation and visual recording devices that reflect the interior of the crystallization chamber 14 are not shown, but such devices are commonly used to assess crystal nucleation and crystal growth and can be readily used by those skilled in the art with the present invention. . Such devices may include (but are not limited to) a camera for taking still pictures, a video recording device, a magnifying device, a tandem type magnifying device with a video recording device. Alternatively, early crystal growth is detected by directing the optical fiber leads to a reagent solution (and thereby directing light to the solution) and measuring light scattering (eg, Durbin and Feher, 1996, p. 184). Please refer to). As protein crystallization occurs from a reagent solution, the electrolytic properties of the reagent solution change. As a result, crystal nucleation can be detected by introducing a conductive wire into the reagent solution that functions as a plate for the capacitor. A change in the frequency of the RLC oscillator generated in this manner is an indication of crystal growth.
【0040】 好適な実施形態において、シリンジが試薬溶液を入れるために使用され、シリ
ンジのプランジャーをヨークによって移動し、試薬溶液を結晶化チャンバ(単数
または複数)内におよび結晶化チャンバから移す。2つ以上の対のソースおよび
ドレインシリンジを有する実施形態において、各対のシリンジが異なるモータ駆
動ヨークに接続されるので、互いに独立して動作し得る。しかし、結晶化チャン
バへおよび結晶化チャンバから試薬溶液を送達するための任意の構成が使用され
得る。例えば、各対が電気的または機械的にインターロックされるポンプを有す
る2つ以上の貯槽を使用してもよいし、または単一の貯槽あるいはシリンジを用
いて、いくらかの過剰な試薬溶液を貯槽内にまたは大気に排出してもよいし、ま
たはバルブ構成が使用されてもよい。任意の溶液連絡手段を試薬溶液貯槽と結晶
化チャンバとの間の試薬溶液を導く溶液の導管として用いてもよい。例えば、プ
ラスチック、ガラス、または金属のチュービング、あるいはチップ(例えばシリ
コン)内の流体輸送チャネルが、本発明に適している。コントローラ内でプログ
ラムされるソフトウェアインターロックまたは任意の他の機械的インターロック
等の任意の機構を用いて、結晶化チャンバへおよび結晶化チャンバから試薬溶液
の移送を調整し得る。さらに、試薬溶液は試験管、ビーカー、または他の適した
容器に移送され得、その中に結晶化されるべき分子を含む溶液で充填した透析バ
ックが配置される。次いで、試験管、ビーカー、または他の適した容器が、上述
のように結晶化チャンバとして機能し得、このとき選択された試薬溶液が透析バ
ッグを保持する溶液の中におよび溶液からポンプでくみ出されるか、または注入
され、結晶を結晶化チャンバに生成する透析バッグの周りの溶液の組成を結晶を
生成する組成に動力学的に変化させる。In a preferred embodiment, a syringe is used to contain the reagent solution, the plunger of the syringe is moved by the yoke, and the reagent solution is moved into and out of the crystallization chamber (s). In embodiments having more than one pair of source and drain syringes, each pair of syringes is connected to a different motor drive yoke, so that they can operate independently of each other. However, any configuration for delivering the reagent solution to and from the crystallization chamber can be used. For example, two or more reservoirs, each pair having a pump that is electrically or mechanically interlocked, may be used, or a single reservoir or syringe may be used to store some excess reagent solution. Emission into or to the atmosphere, or a valve configuration may be used. Any solution communication means may be used as a solution conduit for guiding the reagent solution between the reagent solution reservoir and the crystallization chamber. For example, plastic, glass, or metal tubing, or fluid transport channels in a chip (eg, silicon) are suitable for the present invention. Any mechanism, such as a software interlock or any other mechanical interlock programmed in the controller may be used to coordinate the transfer of the reagent solution to and from the crystallization chamber. Further, the reagent solution can be transferred to a test tube, beaker, or other suitable container, in which is placed a dialysis bag filled with a solution containing the molecules to be crystallized. A test tube, beaker, or other suitable container may then serve as the crystallization chamber, as described above, wherein the selected reagent solution is pumped into and out of the solution holding the dialysis bag. The composition of the solution around the dialysis bag, which is dispensed or injected and produces crystals in the crystallization chamber, is dynamically changed to a composition that produces crystals.
【0041】 上述のように、本発明の装置は、複数の独立に制御されるシリンジのセットを
含み得る。シリンジのセットは結晶化チャンバに取り付けられる。このような実
施形態において、第1のシリンジのセットが結晶化チャンバに取り付けられ、核
生成および結晶成長を促進するために適切な沈殿剤を含む溶液を送達し得る。そ
して第2のシリンジのセットが同じ結晶化チャンバに取り付けられ、長期に亘っ
て結晶を安定化させ且つ保管するための適切な塩を含む溶液を送達し得る。一旦
適切なサイズの結晶が第1のシリンジのセットを用いて沈殿剤の濃度を変化させ
ることによって生成すると、結晶化チャンバ内の塩溶液を安定化させる所望の濃
度になるまで、第2のシリンジのセットからの流体が極めて狭い穴のアクセス管
(<0.2mm)または他の適切な出口を介して結晶化チャンバの試薬貯槽内に
収容され、一方この領域から等体積の流体が、極めて狭い穴(<0.2mm)ま
たは他の適切な出口を介してチャンバのこの領域からポンプで同時にくみ出され
得る。As mentioned above, the device of the present invention may include a set of multiple independently controlled syringes. A set of syringes is attached to the crystallization chamber. In such embodiments, a first set of syringes may be attached to the crystallization chamber and deliver a solution containing a precipitant suitable to promote nucleation and crystal growth. A second set of syringes can then be attached to the same crystallization chamber to deliver the appropriate salt-containing solution for stabilizing and storing the crystals over time. Once the appropriately sized crystals are generated by varying the concentration of the precipitant using the first set of syringes, the second syringe is used until the desired concentration stabilizes the salt solution in the crystallization chamber. From the set is contained in the reagent reservoir of the crystallization chamber via a very narrow hole access tube (<0.2 mm) or other suitable outlet, while an equal volume of fluid from this area is It can be pumped out of this area of the chamber simultaneously through a hole (<0.2 mm) or other suitable outlet.
【0042】 前述の開示は、図1に示される単一の結晶化チャンバを有する本発明の実施形
態を記述する。有用なサイズおよび質の結晶を生成する条件が既知である場合、
単一の結晶化チャンバを有する装置を用いて、結晶化チャンバ内の1つ以上の沈
殿剤(例えば、塩)の濃度を制御された調整された様式で効率的に変化させ結晶
を与える条件を与え得る。それにより、結晶を成長させるために必要とされる時
間を短縮または最適化し得る。単一の結晶化チャンバを有する装置はまた、種々
の条件下(例えば、異なる重力場または異なる温度)において結晶成長を比較す
るのに有用である。The foregoing disclosure describes an embodiment of the present invention having a single crystallization chamber as shown in FIG. If the conditions to produce crystals of useful size and quality are known,
Using an apparatus having a single crystallization chamber, the conditions for efficiently changing the concentration of one or more precipitants (eg, salts) in the crystallization chamber in a controlled and controlled manner to provide crystals. Can give. Thereby, the time required to grow the crystal may be reduced or optimized. An apparatus having a single crystallization chamber is also useful for comparing crystal growth under different conditions (eg, different gravitational fields or different temperatures).
【0043】 所定のタンパク質または他の分子が良好に配列した結晶となる結晶化条件は、
あまり知られていないか、または最適化されていない。この場合において、複数
の結晶化チャンバを備え、異なった結晶化チャンバ内の複数の溶液パラメータの
変化が可能な本発明の装置の実施形態を用いて良好な結晶の成長を促進する条件
を見つけ得る。The crystallization conditions that result in a crystal in which a given protein or other molecule is well arranged include:
Little known or not optimized. In this case, conditions that promote good crystal growth may be found using embodiments of the apparatus of the present invention that include multiple crystallization chambers and that allow multiple solution parameter changes in different crystallization chambers. .
【0044】 図5は、小さな直径のチュービングにより互いに連接される直列の結晶化チャ
ンバを模式的に示す。第1および最後の結晶化チャンバがチュービングを介して
選択された濃度の試薬溶液を含むシリンジに連接される。図5で参照されるソー
ス貯槽およびドレイン貯槽が図1のシリンジ16および18に対応し、同様の機
能を果たす。一実施形態において、直列の結晶化チャンバ全てが最初に同じ反応
物溶液および試薬溶液を含む。各微量の溶液がソースシリンジから直列の第1の
セルへ注入され、等価な体積の溶液が各セルから次の隣接する一連のセルへと「
下流」に導くチュービングへと移され、さらに最後のセルからドレインシリンジ
へと移される。各微量のソースシリンジから注入される高濃度の沈殿剤を含む試
薬溶液が、第1のセル内で試薬溶液と混合し、希釈されるので、第1のセルから
第2のセルへ移された試薬溶液は、第1のセル内に注入された微量の試薬溶液よ
りも低濃度の沈殿剤を有する。移された試薬溶液の希釈が、同様の様態で直列の
各次のセルにおいて生じる。従って、沈殿剤濃度の増加速度は、ソース貯槽に隣
接する結晶化チャンバ内で最も速く、直列の各連続するチャンバにおいて連続的
に低下する。セル内の沈殿剤濃度の完全な制御をするために、試薬溶液が制御さ
れた移送中以外はセル間を流れないかあるいは拡散しないということが重要であ
る。「クロスフロー」を防ぐために、極めて小さな直径のチュービングがセルを
連結するために用いられる。あるいは、液体がセル間に移送されている間のみ開
状態であるバルブが、セル間のチュービングのライン内に挿入され得る。FIG. 5 schematically shows crystallization chambers in series connected by small diameter tubing. The first and last crystallization chambers are connected via tubing to a syringe containing a reagent solution of a selected concentration. The source and drain reservoirs referenced in FIG. 5 correspond to the syringes 16 and 18 of FIG. 1 and perform similar functions. In one embodiment, all crystallization chambers in series initially contain the same reactant and reagent solutions. Each trace of solution is injected from the source syringe into the first cell in series, and an equivalent volume of solution is transferred from each cell to the next adjacent series of cells.
It is moved to tubing leading "downstream" and from the last cell to the drain syringe. The reagent solution containing a high concentration of precipitant injected from each trace source syringe was mixed with the reagent solution in the first cell and diluted, and thus was transferred from the first cell to the second cell. The reagent solution has a lower concentration of precipitant than the trace reagent solution injected into the first cell. Dilution of the transferred reagent solution occurs in each subsequent cell in series in a similar manner. Thus, the rate of increase of the precipitant concentration is fastest in the crystallization chamber adjacent to the source reservoir and decreases continuously in each successive chamber in series. For complete control of the precipitant concentration in the cells, it is important that the reagent solution does not flow or diffuse between cells except during controlled transfer. Very small diameter tubing is used to connect the cells to prevent “cross flow”. Alternatively, a valve that is open only while liquid is being transferred between cells may be inserted into the tubing line between cells.
【0045】 図6は、本発明の実施形態を模式的に示す。本発明の実施形態における試薬溶
液は、ソース貯槽からマニホルドを介して複数の結晶化セルに移され、複数の結
晶化セルの各々が最初の反応物および/または試薬溶液において変化され得る。
この実施形態の場合、1つ以上の沈殿剤の濃度が調整された様態でセル全てにお
いて同時に変化するので、結晶化プロセスは、異なる初期条件を有する結晶化チ
ャンバのセットにおいてモニタされ得る。FIG. 6 schematically shows an embodiment of the present invention. The reagent solution in embodiments of the present invention is transferred from a source reservoir via a manifold to a plurality of crystallization cells, each of the plurality of crystallization cells may be changed in an initial reactant and / or reagent solution.
For this embodiment, the crystallization process can be monitored in a set of crystallization chambers with different initial conditions, as the concentration of one or more precipitants changes simultaneously in all of the cells in a regulated manner.
【0046】 本発明はまた、多くの異なる動力学的に制御された条件下において結晶化を分
析するために、上述のような技術による二次元または三次元のマトリクスにおけ
る結晶化チャンバの構成を含む。図7は、結晶化チャンバの2−Dマトリクスを
模式的に示す。2つの異なる溶液(各溶液が1つ以上の沈殿剤を含む)がセルの
行および列を介して沈殿剤の独立に制御された濃度勾配を生成するために異なる
方向にポンプでくみ出される。各ソースおよびドレインシリンジは、タンデム型
に動作し、異なるソース/ドレイン対が連続的に動作される。セル間のクロスフ
ローは、小さな穴のチュービングを用いてセルを連結することによって防がれ、
必要であれば、流体が移される場合にのみ開いているセル間のライン内のバルブ
に連結して防がれる。The present invention also includes configuring a crystallization chamber in a two-dimensional or three-dimensional matrix according to the techniques described above to analyze crystallization under a number of different kinetically controlled conditions. . FIG. 7 schematically shows a 2-D matrix of the crystallization chamber. Two different solutions (each solution containing one or more precipitants) are pumped in different directions through the rows and columns of the cell to create independently controlled concentration gradients of the precipitants. Each source and drain syringe operates in tandem, with different source / drain pairs being operated sequentially. Cross-flow between cells is prevented by connecting the cells using tubing with small holes,
If necessary, it is prevented by connecting a valve in the line between the cells that is open only when fluid is transferred.
【0047】 同様の様態で、複数の結晶化チャンバ内の1つ以上のさらなる沈殿剤濃度を変
化させることによる結晶化の効果は、2つ以上のマトリクス(例えば「スタック
」)の結晶化チャンバを連結することによって認められ、沈殿剤濃度の1つ以上
の勾配が確立される第3の次元を形成し得る。第1のマトリクスの結晶化チャン
バ内へおよび最後のマトリクスのチャンバからさらなる試薬溶液のフローを制御
するソースおよびドレインシリンジが、タンデム内で作動され、2‐Dマトリク
スのシリンジに関して上述した様態で他のシリンジのセットに対して順次に作動
される。当然、結晶化を分析するために使用され得る上述の本発明の構成の無数
の改変および組み合わせが存在する。結晶化の分析は、例えば所定の次元におけ
る同じセルまたは異なるセルへ連結される複数かつ独立に制御されるソースシリ
ンジを使用すること、および結晶化チャンバ内の初期条件を変化させることによ
る。本明細書中に記載の方法および装置のこのような改変が分子結晶を生成する
当業者の能力の範囲内において容易であり、また本発明に含まれる。In a similar manner, the effect of crystallization by changing the concentration of one or more additional precipitants in multiple crystallization chambers is to reduce the crystallization chambers of two or more matrices (eg, “stacks”). Recognized by joining, one or more gradients of precipitant concentration may be established to form a third dimension. Source and drain syringes that control the flow of additional reagent solutions into and out of the crystallization chamber of the first matrix and from the chamber of the last matrix are operated in tandem and operate in a manner similar to that described above for the 2-D matrix syringe. Activated sequentially for a set of syringes. Of course, there are countless modifications and combinations of the above-described configurations of the invention that can be used to analyze crystallization. Analysis of crystallization is, for example, by using multiple and independently controlled source syringes connected to the same or different cells in a given dimension, and by changing the initial conditions in the crystallization chamber. Such modifications of the methods and apparatus described herein are readily within the ability of those skilled in the art to produce molecular crystals and are included in the present invention.
【0048】 分子結晶を生成するための1つ以上の化学沈殿剤の濃度制御に加えて、本発明
の方法は、結晶成長に影響し得る、または結晶成長を促進させ得る、あるいは成
長した結晶の質を改良し得る物理的パラメータの制御を可能にし且つ含む。例え
ば、温度は結晶成長に影響する重要な物理的パラメータであり、本発明は、結晶
化チャンバ内の溶液の温度を制御するデバイスの使用を含む。結晶化温度を制御
するデバイスの例は、ペルチェ冷却器、温度制御容器、およびシステム内に組み
込まれた加熱コイルを含む。In addition to controlling the concentration of one or more chemical precipitants to produce molecular crystals, the methods of the present invention can affect or promote crystal growth, or reduce the growth of crystal growth. Enables and includes control of physical parameters that can improve quality. For example, temperature is an important physical parameter affecting crystal growth, and the present invention involves the use of a device to control the temperature of the solution in the crystallization chamber. Examples of devices for controlling the crystallization temperature include Peltier coolers, temperature control vessels, and heating coils integrated into the system.
【0049】 上述のように、結晶成長に影響する別の重要な物理的パラメータは重力である
。宇宙空間内で行われた結晶化の実験は、より大きく且つより同構造の結晶が、
地球の重力場の影響を排除することによる微小重力(1/1000gから1/1
0,000g)環境で成長され得るということを示している。以下の実施例2は
宇宙空間の微小重力環境においてタンパク質の結晶を生成する際の本発明の成功
した動作を示す。本発明の装置は、宇宙空間内の遠心分離機によって回転させ、
結晶化チャンバ内の反応物分子を宇宙空間内に存在する微小重力より大きいが、
通常の地球の重力より小さい重力にさらし得る。あるいは、遠心分離機を宇宙空
間内または地球上で使用して、結晶化チャンバ内の反応物分子を通常の地球の重
力より大きな重力にさらし得る。As mentioned above, another important physical parameter affecting crystal growth is gravity. Crystallization experiments conducted in outer space have shown that larger and more similar crystals
Microgravity (1 / 1000g to 1/1) by eliminating the influence of the earth's gravitational field
0,000 g). Example 2 below illustrates the successful operation of the present invention in producing protein crystals in the microgravity environment of space. The device of the present invention is rotated by a centrifuge in outer space,
Although the reactant molecules in the crystallization chamber are larger than the microgravity existing in space,
Can be exposed to gravity less than the normal earth's gravity. Alternatively, a centrifuge may be used in space or on Earth to expose the reactant molecules in the crystallization chamber to gravity greater than normal Earth gravity.
【0050】 また宇宙空間内の減少した重力内で結晶を成長することにより得られる利点は
、極めて大きな磁場内で誘起される反強磁性効果から得られるような、減少した
実効重力場において結晶を成長させることによって得られ得る。強磁場において
、反強磁性によって磁場内の分子の電子は磁石の強さおよび磁石の中心からの分
子の距離に依存する反発力または引力を受ける。十分に強い磁場において、磁場
の中心に対する位置があり、ここで物質はゼロ実効重力(geff=0)を経て、 さらにこの物質は浮揚する(Beaugnonら、Nature(1991年)
349:470)。磁石の中心に関して異なる位置に移動させる場合、物質はゼ
ロと通常の地球の重力との間の範囲の実効重力を受ける。磁石の中心に対して他
の位置においては、物質は、磁場の強さに依存して、地球表面の重力の1から2
0倍の範囲の実効重力を受ける。また、本発明の装置および方法を宇宙空間の微
小重力環境で使用することを可能にする同様にリアルタイム、遠隔制御による操
作能力、小型であること、および使用の容易さによってまた、本発明が制限され
た環境内で効果的に使用されるのを可能にする。制限された環境内で極めて高い
磁場を生成して、地球表面の重力のゼロから約20倍の範囲の実効重力場におい
て結晶を成長する。強い反強磁性力を生成し得る磁場で結晶を成長することによ
り得られるさらなる利点は、このような磁場における分子が同じ方向に配列する
傾向があり、秩序化した結晶の成長を促進するという点にある。The advantage gained by growing crystals in reduced gravity in space is also that crystals can be grown in reduced effective gravitational fields, such as obtained from antiferromagnetic effects induced in extremely large magnetic fields. It can be obtained by growing. In a strong magnetic field, antiferromagnetism causes the electrons of the molecules in the magnetic field to undergo a repulsive or attractive force that depends on the strength of the magnet and the distance of the molecule from the center of the magnet. In a sufficiently strong magnetic field, there is a position with respect to the center of the magnetic field, where the material goes through zero effective gravity (g eff = 0) and the material floats further (Beaugnnon et al., Nature (1991))
349: 470). When moved to a different position with respect to the center of the magnet, the material experiences an effective gravity in the range between zero and normal Earth gravity. At other positions with respect to the center of the magnet, the material will have between one and two
Subject to zero times the effective gravity. Also limited by the real-time, remote-controlled maneuverability, compactness, and ease of use that allow the devices and methods of the present invention to be used in the microgravity environment of outer space. To be used effectively within a defined environment. Extremely high magnetic fields are generated in a restricted environment to grow crystals in an effective gravitational field ranging from zero to about 20 times the gravity of the Earth's surface. A further advantage gained by growing crystals in magnetic fields that can produce strong antiferromagnetic forces is that molecules in such fields tend to align in the same direction, promoting the growth of ordered crystals. It is in.
【0051】 異なる実効重力の範囲下において結晶を成長するために、サポートストリップ
72によって支持される結晶化チャンバ71の垂直方向のアセンブリが図8に示
されるように高磁場(例えば16T)の穴73内に配置される。各結晶化チャン
バは、約1mlの体積の反応物貯槽からなる。反応物貯槽は上述のように透析膜
を介して試薬チャンバ(数mm3の体積)と連絡する。このため、各結晶化チャ ンバが異なるgeff値であり、また異なる磁場値である。所定の磁場値の場合、 結晶化チャンバがスタック全体を調節することによってgeff=0条件に位置さ れ得る。スタックは浮揚しないということに留意することが重要である。正確に
述べると、1mmより短い距離に亘ってはほとんど力を受けないgeff=0の場 合、特定のセル内には反応物の微結晶が存在する。スタックにおける各チャンバ
は、図8に示すような位置の場合のgeffの段階的な変化を試す。磁石の中心の 上のチャンバがgeff<gとなり、磁石の中心の下ではgeff>gとなる。中心に
あるチャンバは、磁場が存在する(但しgeff=g)場合のコントロール実験を 示す。図8に示される第1の結晶化チャンバ71は、入口管74によって試薬溶
液ソース貯槽に連結されている。小さな直径のチュービングが、各結晶化チャン
バを直列の次の結晶化チャンバに連結し、直列の最後のチャンバがリターンチュ
ーブ75によってドレイン貯槽に連結される。この結晶化チャンバの構成は、図
5に示すものと同様である。この直列のチャンバを通して1つ以上の沈殿剤を含
む試薬溶液のフローを制御することにより、沈殿剤の濃度勾配が直列の結晶化チ
ャンバに亘って確立され得る。この手段により、沈殿剤濃度および実効重力場の
両方が変化する多因性の環境において結晶の成長を可能にする。さらに、全磁場
はまた変化し得る。全磁場は約16から33テスラの間で変化し得る。これは、
geff=(2から6)gおよびgeff=0点を磁石の中心からさらに離れてシフト
させる。16Tより小さな磁場の場合、geff=0条件が維持され得ないが、2 g<geff<gの条件に対するより微小な変化が得られ得る。In order to grow crystals under different effective gravity ranges, the vertical assembly of the crystallization chamber 71 supported by the support strip 72 may be provided with a high magnetic field (eg, 16T) hole 73 as shown in FIG. Is placed within. Each crystallization chamber consists of a reactant reservoir with a volume of about 1 ml. Reactant reservoir in communication with the reagent chamber through the dialysis membrane, as described above (volume of a few mm 3). Thus, each crystallization chamber has a different g eff value and a different magnetic field value. For a given field value, the crystallization chamber can be positioned at g eff = 0 by adjusting the entire stack. It is important to note that the stack does not levitate. To be precise, for g eff = 0 with little force over a distance less than 1 mm, there are microcrystals of the reactant in a particular cell. Each chamber in the stack attempts a step change in g eff for the position as shown in FIG. The chamber above the center of the magnet has g eff <g and below the center of the magnet g eff > g. The center chamber shows a control experiment when a magnetic field is present (where g eff = g). The first crystallization chamber 71 shown in FIG. 8 is connected to a reagent solution source reservoir by an inlet tube 74. Small diameter tubing connects each crystallization chamber to the next in the series and the last chamber in the series is connected by a return tube 75 to the drain reservoir. The configuration of this crystallization chamber is the same as that shown in FIG. By controlling the flow of the reagent solution containing one or more precipitants through the series chamber, a concentration gradient of the precipitant can be established across the crystallization chambers in series. This measure allows for crystal growth in a multifactorial environment where both the precipitant concentration and the effective gravitational field change. Further, the total magnetic field can also vary. The total magnetic field can vary between about 16 and 33 Tesla. this is,
Shift the g eff = (2 to 6) g and g eff = 0 points further away from the center of the magnet. For fields smaller than 16T, the g eff = 0 condition cannot be maintained, but smaller changes can be obtained for the condition 2 g <g eff <g.
【0052】 本発明の一実施形態において、磁石は水冷式抵抗磁石であり、コントローラは
、磁気穴の温度を一旦定常状態に達すると、10℃と40℃との間の温度になる
ように調節し、結晶成長に影響するさらなる物理的パラメータを制御し得る。異
なる実施形態において、磁石は極低温の容器内で冷却保存される超伝導磁石であ
り、超伝導磁石は、対象の磁場領域をコントローラによって選択された温度(例
えば、室温)に近づけるために、核磁気共鳴(NMR)分光者または臨床用の磁
気共鳴影像法(MRI)専門医によって使用される磁石と同様である。In one embodiment of the present invention, the magnet is a water-cooled resistance magnet, and the controller adjusts the temperature of the magnetic hole to a temperature between 10 ° C. and 40 ° C. once the steady state is reached. And may control additional physical parameters that affect crystal growth. In a different embodiment, the magnet is a superconducting magnet that is cooled and stored in a cryogenic vessel, the superconducting magnet being adapted to bring a magnetic field region of interest closer to a temperature selected by the controller (eg, room temperature). Similar to magnets used by magnetic resonance (NMR) spectrographers or clinical magnetic resonance imaging (MRI) specialists.
【0053】 (実施例) カルボキシペプチダーゼ−A(CPA)およびコンカナバリン−A(CON−
A)の結晶が、本発明の方法および装置を用いて通常の地球の重力条件下(1g
)で生成された。本発明を用いて、リボヌクレアーゼSの結晶を1gの地球上お
よびスペースシャトル(Flight STS‐95)の機内の微小重力環境の
両方において成長させた。実験に使用された装置における結晶化チャンバは1m
lの体積を有する。Example Carboxypeptidase-A (CPA) and Concanavalin-A (CON-
The crystals of A) are grown under normal earth gravity conditions (1 g) using the method and apparatus of the present invention.
). Using the present invention, crystals of ribonuclease S were grown both on the earth and in the microgravity environment of the space shuttle (Flight STS-95) onboard. The crystallization chamber in the equipment used for the experiment was 1 m
1 volume.
【0054】 (実施例1) CPAの結晶化 CPAを用いた実験において、タンパク質をpH7.5の1.2MのLiCl
溶液50マイクロリットル、タンパク質濃度12mg/mlで透析バッグ内に配
置した。次いで透析バッグを結晶化チャンバ内に配置し、残りの結晶化チャンバ
をpH7.5の1.2MのLiCl溶液で充填した。シリンジの1つにpH7.
5の0.1MのLiCl溶液を詰め、結晶化チャンバ内に注入した。いくつかの
試行をこれらの初期条件下で行った。各試行毎にシリンジから結晶化チャンバへ
移した異なる量の塩溶液を使用した。各試行において、結晶化チャンバから移さ
れる塩溶液の量は、上述のように結晶化チャンバに移した塩溶液の量と等量であ
った。それぞれの混合時間は1分以下であった。Example 1 Crystallization of CPA In an experiment using CPA, the protein was converted to 1.2 M LiCl pH 7.5.
The solution was placed in a dialysis bag at 50 microliters with a protein concentration of 12 mg / ml. The dialysis bag was then placed in the crystallization chamber and the remaining crystallization chamber was filled with a 1.2 M LiCl solution at pH 7.5. PH 7 in one of the syringes.
5 of a 0.1 M LiCl solution was injected into the crystallization chamber. Several trials were performed under these initial conditions. Different amounts of salt solution were transferred from the syringe to the crystallization chamber for each trial. In each trial, the amount of salt solution transferred from the crystallization chamber was equivalent to the amount of salt solution transferred to the crystallization chamber as described above. Each mixing time was less than one minute.
【0055】 CPAに対する結晶化試験の結果を以下の表Iに示す。The results of the crystallization test on CPA are shown in Table I below.
【0056】[0056]
【表1】 試行1および2は、大きな結晶を生成するほど十分に、結晶化チャンバ内の塩
溶液の濃度を下げなかったことが示され得る。しかしながら、試行3〜5におい
て、より大量の低濃度の塩溶液が結晶化チャンバに移送され、従って、塩溶液の
濃度は、タンパク質が溶液から析出して大きな結晶を形成し得る範囲内に下げら
れた。試行3〜5の結果を結晶化の従来の透析方法を使用するコントロール試行
と有利に比較した。コントロール試行において、50μl透析バッグをCPA(
1.2MのLiCl中、12mg/mlの濃度)、pH7.5で、充填した。次
いで、透析バッグを、pH7.5、0.1M LiCl(1ml)中に吊り下げ
た。コントロール試行によって大きな結晶が得られたが、これは動力学的にまた
は遠隔操作によって制御され得なかった。なぜなら、一旦、透析バッグが塩溶液
に入れられると、結晶化条件を変更することができなかったからである。[Table 1] It can be shown that runs 1 and 2 did not reduce the concentration of the salt solution in the crystallization chamber enough to produce large crystals. However, in trials 3-5, a larger amount of the low concentration salt solution was transferred to the crystallization chamber, and thus the concentration of the salt solution was reduced to a range where proteins could precipitate out of solution and form large crystals. Was. The results of trials 3-5 were advantageously compared to control trials using a conventional dialysis method of crystallization. In a control trial, 50 μl dialysis bag was loaded with CPA (
(Concentration of 12 mg / ml in 1.2 M LiCl), pH 7.5. The dialysis bag was then hung in pH 7.5, 0.1 M LiCl (1 ml). Control trials resulted in large crystals, which could not be controlled kinetically or remotely. This is because once the dialysis bag was placed in the salt solution, the crystallization conditions could not be changed.
【0057】 (実施例2) 宇宙空間におけるリボヌクレアーゼの結晶化 リボヌクレアーゼSタンパク質をSigmaケミカルカンパニーから購入した
。このタンパク質を、25%の硫酸アンモニウム、25%の塩化ナトリウム、0
.1MのNa−アセテートの溶液(pH5.0中に、24mg/mlの濃度)に
溶解し、そして同一の溶液に対して一晩透析した。この濃度において、タンパク
質の結晶化は、沈殿剤溶液の約75%全塩飽和(total salt sat
uration)で開始する。このレベルに、漸進的な速度で、本発明のCon
trolled Crystallization System(DCCS)
での透析を介し、そして、懸滴における蒸気拡散(vapor diffusi
on in hanging drops)を介して到達した。全ての溶液は、
標準25%飽和硫酸アンモニウムおよび0.1MのNa−アセテート、pH5.
0を含んだ。全ての場合において、唯一、変化された沈殿剤は、塩化ナトリウム
であった。結晶化は一般に、NaClの濃度が47−52%飽和に達したときに
起こる。予備的な懸滴試行をHamptonリサーチからのリンブロプレート(
linbro plate)中で実施した。貯槽を、沈殿を与えると期待される
濃度で沈殿剤を含む溶液で充填した。それらを250μlの飽和硫酸アンモニウ
ム、40μlの2.5M Na−アセテート、470−600μlの飽和NaC
l、そして水(1mlの容量まで)を混合することによって調製した。NaCl
の量を広い範囲でスキャンして選択し、最良の結晶を与える値を発見した。等し
い容量(5μl)のタンパク質溶液および貯槽溶液をシリコン処理したカバース
ライド(これも、Hampton Researchから)上で混合することに
よって、懸滴を形成した。この滴を室温(24℃)で保った。閉じた系における
蒸気拡散のプロセスによって、徐々に、この滴中の塩濃度を貯槽のレベルにまで
増加させ、そして、核生成が生じた。他の試行を、本発明のDCCSを使用して
実施した。本実施例で用いられる方法では、ソースシリンジを結晶化が期待され
るレベルの沈殿剤溶液で充填した。この貯槽をより低レベルの同様の溶液で充填
した。これは、標準成分およびわずか35−40%の塩化ナトリウムを含み得る
。この濃度はあまりにも低いので、リボヌクレアーゼS結晶の核生成ができない
。また、これらのユニットを試行中ずっと室温で維持した。モータがソースシリ
ンジプランジャーを押すにつれて、このシリンジの中身を結晶化チャンバの試薬
貯槽に移し、そして、その貯槽中の沈殿剤濃度をソースシリンジ溶液の濃度まで
次第に増加させた。次いで、結晶化チャンバ内の試薬溶液中の沈殿剤を透析膜を
横切って反応物チャンバ内に、その中で沈殿剤濃度が試薬溶液の沈殿剤濃度に達
するまで分散させ、そして核生成を起こした。Example 2 Crystallization of Ribonuclease in Outer Space Ribonuclease S protein was purchased from Sigma Chemical Company. This protein is made up of 25% ammonium sulfate, 25% sodium chloride, 0%
. Dissolved in a 1 M solution of Na-acetate (24 mg / ml in pH 5.0) and dialyzed against the same solution overnight. At this concentration, protein crystallization is about 75% total salt saturation of the precipitant solution.
uration). At this level, the Con
trolled Crystallization System (DCCS)
Via dialysis with acetic acid and vapor diffusion in hanging drops
on in hanging drops). All solutions are
Standard 25% saturated ammonium sulfate and 0.1 M Na-acetate, pH 5.
0 was included. In all cases, the only changed precipitant was sodium chloride. Crystallization generally occurs when the concentration of NaCl reaches 47-52% saturation. Preliminary hanging drop trials were performed on Limbro plates (from Hampton Research).
linbro plate). The reservoir was filled with a solution containing a precipitant at a concentration expected to give a precipitate. They were combined with 250 μl of saturated ammonium sulfate, 40 μl of 2.5 M Na-acetate, 470-600 μl of saturated NaC
1 and water (up to a volume of 1 ml). NaCl
The amount of was selected by scanning over a wide range and finding the value that gave the best crystals. Hanging drops were formed by mixing equal volumes (5 μl) of protein solution and reservoir solution on siliconized cover slides (also from Hampton Research). The drops were kept at room temperature (24 ° C.). The process of vapor diffusion in a closed system gradually increased the salt concentration in the drop to the level of the reservoir and nucleation occurred. Other trials were performed using the DCCS of the present invention. In the method used in this example, the source syringe was filled with a level of precipitant solution at which crystallization was expected. The reservoir was filled with a lower level of a similar solution. It may contain standard components and only 35-40% sodium chloride. This concentration is too low to allow nucleation of ribonuclease S crystals. Also, these units were maintained at room temperature throughout the trial. As the motor pushed the source syringe plunger, the contents of the syringe were transferred to a reagent reservoir in the crystallization chamber, and the precipitant concentration in that reservoir was gradually increased to the concentration of the source syringe solution. The precipitant in the reagent solution in the crystallization chamber was then dispersed across the dialysis membrane into the reaction chamber, where the precipitant concentration reached the precipitant concentration of the reagent solution, and nucleation occurred. .
【0058】 期待したとおり、両方の方法が同様の結晶を生成し、そして、再現された。塩
化ナトリウム濃度が約53%飽和において、一晩で小さな結晶がわずかに現れ得
る。これらは、結果、大きさが約0.1mmであり、そして、通常は標準的な結
晶形状を有さなかった。それらの端部は、直線ではなかった。恐らく、成長があ
まりにも早かったためである。核生成があまりにも迅速である場合、その結果は
、副標準形態(sub−standard morphology)を有する、
非常に多くの不十分な大きさの結晶である。より良好な沈殿剤濃度は、約47−
50%塩化ナトリウムである。これらのレベルにおいて、核生成によって、約1
〜5個の結晶を得、そのうちの幾つかは、1mmを越えて成長し、これは理想的
である。DCCSユニットによって、さらに数個多い結晶を得た。なぜならば、
タンパク質チャンバの容量が懸滴の容量よりもかなり大きいからである。このユ
ニット内の50μlチャンバは、1.2mgのタンパク質を含むのに対し、10
μlの懸滴は、わずか0.12mgのRNアーゼSタンパク質しか含まなかった
。As expected, both methods produced similar crystals and were reproduced. At a sodium chloride concentration of about 53% saturation, small crystals may appear slightly overnight. These resulted in a size of about 0.1 mm and usually did not have a standard crystal shape. Their ends were not straight. Probably because it grew too fast. If nucleation is too rapid, the result is that it has a sub-standard morphology,
Too many undersized crystals. A better precipitant concentration is about 47-
50% sodium chloride. At these levels, about 1
Obtain ~ 5 crystals, some of which grow beyond 1 mm, which is ideal. Several more crystals were obtained with the DCCS unit. because,
This is because the volume of the protein chamber is much larger than the volume of the hanging drops. The 50 μl chamber in this unit contains 1.2 mg of protein whereas 10
The μl hanging drop contained only 0.12 mg of RNase S protein.
【0059】 (宇宙空間実験のセットアップ) スペースシャトルディスカバリーのSTS−95ミッションに関する、最終D
CCS調製について、充填は研究室試行における充填と同様であった。4つのD
CCSユニットを、ベイモジュール(bay module)を使用したSpa
sce Habに対して充填し、そして6つのDCCSを充填し、地上のSpa
sce Hab施設(Cape Canaveral、Florida)に残し
た。6つの地上のユニットのうち、4つのユニットは、陽性コントロールであり
、そして24℃のインキュベーター内に入れた。他の2つのユニットを予備のユ
ニットとして、持って行き、そして、研究室のベンチ上でインキュベーターの外
に置いた。また、これらを約24℃に保った。フライトユニットに関するソース
シリンジにおける条件は、F00ユニットにおいて47%の塩化ナトリウム、F
01において50%、F02において53%、F03において53%であった。
そして、開始貯槽を35%の塩化ナトリウムで充填した。6つの地上ユニットを
以下のように充填した:インキュベーター中、G00において47%塩化ナトリ
ウム、G04において47%、G01において50%、そして、G02において
53%、そして、G03において50%、そして、インキュベーターの外側の2
つにおいて53%。貯槽を最初に35%で充填した。STS−95のミッション
の長さは、10日間であった。コンピュータープログラムを作動させ、そしてシ
リンジを、ミッションの最初の3.5日間動かした。従って、タンパク質を含む
溶液を3.5日間かけて期待した核生成点に到達させ、そして残りの時間をかけ
て結晶を成長し続けた。(Setup of Space Experiment) Final D concerning the STS-95 mission of Space Shuttle Discovery
For CCS preparation, filling was similar to filling in the laboratory trial. Four D
The CCS unit is connected to a Spa module using a bay module.
sce Hab, and 6 DCCSs, the ground Spa
sce Hab facility (Cape Canaveral, Florida). Of the six above-ground units, four were positive controls and were placed in a 24 ° C. incubator. The other two units were taken as spare units and placed outside the incubator on a laboratory bench. These were kept at about 24 ° C. The conditions in the source syringe for the flight unit were 47% sodium chloride in the F00 unit, F
01 was 50%, F02 was 53%, and F03 was 53%.
The starting reservoir was then filled with 35% sodium chloride. Six ground units were charged as follows: in the incubator, 47% sodium chloride at G00, 47% at G04, 50% at G01, and 53% at G02, and 50% at G03, and at the incubator. Outer 2
53% in one. The reservoir was initially filled at 35%. The length of the STS-95 mission was 10 days. The computer program was activated and the syringe was run for the first 3.5 days of the mission. Thus, the solution containing the protein was allowed to reach the expected nucleation point over 3.5 days and continued to grow the crystal over the remaining time.
【0060】 (結晶の回収、写真、分析およびマウンティング) ミッション後、DCCSユニットを、次いで、フロリダから船便でメリーラン
ド州、Gaithersburgにある、the Center for Ad
vanced Research in Biotechnology(CAR
B)へ輸送し、そこで開封した。これらの結晶を膜を通して顕微鏡を使用し数え
た。まず、これらの結晶を、それらの成長環境中に残存する間に、透析膜を通し
、Nikon FXカメラを使用して写真を撮った。これによって、結晶が成長
したチャンバ内における場所の比較、ならびに、このプロセス中にダメージが生
じる場合、移動される前の結晶の外観の比較が可能となる。次に、この手順は、
元のタンパク質チャンバから結晶を取り出す工程、および懸滴における人工母液
中に結晶を入れる工程を包含する。この母液溶液は、60%の塩化ナトリウム、
24%の硫酸アンモニウム、および1Mの酢酸ナトリウムから構成される。成長
チャンバ内で浮遊している結晶を単にカバースライド上へと反転させ、チャンバ
から注ぎ出した。しかし、チャンバの種々の壁部および膜に固着して成長した結
晶は、ファイバーループ(fiberloop)を備えた表面から優しく剥離さ
れ、そして、物理的に懸滴に入れられなければならなかった。この時点で、結晶
の大きさを、顕微鏡を用いて測定した。また、形態および欠陥の観察を実施し、
記録した。次いで、この懸滴環境の間、同一のカメラを用いて再度写真を撮影し
、そしてデジタル画像ファイルに移した。一旦、フィルム上に十分記録され、そ
して、溶液中で安定化されると、これらの結晶をX−線回折解析用、1.0mm
、シリコン処理ガラスキャピラリーにマウントした。Crystal Recovery, Photographs, Analysis and Mounting After the mission, the DCCS unit was then shipped by sea from Florida to the Center for Ad, Gaithersburg, MD.
advanced Research in Biotechnology (CAR
Transported to B) where it was opened. These crystals were counted through the membrane using a microscope. First, these crystals were photographed using a Nikon FX camera through a dialysis membrane while remaining in their growth environment. This allows for a comparison of the location in the chamber where the crystal was grown, as well as the appearance of the crystal before it was moved if damage occurred during the process. Next, this step:
Removing the crystals from the original protein chamber and placing the crystals in the artificial mother liquor in hanging drops. This mother liquor solution contains 60% sodium chloride,
Consists of 24% ammonium sulfate, and 1M sodium acetate. The crystals floating in the growth chamber were simply inverted onto the cover slide and poured out of the chamber. However, the crystals that grew stuck to the various walls and membranes of the chamber gently detached from the surface with the fiberloop and had to be physically put into hanging drops. At this point, the size of the crystals was measured using a microscope. In addition, observation of morphology and defects,
Recorded. Photos were then again taken using the same camera during this hanging drop environment and transferred to a digital image file. Once well recorded on the film and stabilized in solution, these crystals were used for X-ray diffraction analysis, 1.0 mm
Mounted on a siliconized glass capillary.
【0061】 (結果) STS−95の荷降しの際、全てのDCCSユニット(全く結晶を生成しなか
った2つの予備ユニットを除いて)中にリボヌクレアーゼ結晶を確認した。観察
したが、タンパク質チャンバ中に維持された結晶は、2つの成長環境における差
異を殆ど示さなかった。期待したとおり、ほぼ同一数の結晶が、対応する地上ユ
ニットおよび宇宙空間ユニットの各々において存在した。両方の環境において得
られた結晶の量は期待した曲線を辿った(表1を参照のこと)。沈殿剤濃度が高
くなればなるほど、核生成はより多くなり、そして結晶はより小さくなる。宇宙
空間において成長した結晶は、それらの地上の成長対応物に対してほぼ大きさが
等しかった。結晶収率(実際に結晶中に取り込まれたタンパク質の関数)はほぼ
同じであった。これら2つの主な違いは、回収時間がきた時に発見された。通常
、一般的な問題が地上ユニットにおいて生じた;地上で成長した結晶は、壁部お
よびチャンバの膜に固着し、そして、ダメージを与えることなく取り出すことは
困難であった。4つの地上ユニット全てに関して、約80%の結晶が固着し、そ
して、特に、最も大きくかつ最も良好な結晶は、回収することが最も困難であっ
た。微小重力下で成長した結晶は、その成長溶液中で、約80%が緩く、かつ、
浮遊していた。これらの結晶を、殆どまたは全く手を触れること必要なく、カバ
ーガラス上に「注ぎ」出した。(Results) Upon unloading of STS-95, ribonuclease crystals were found in all DCCS units (except for two spare units that did not produce any crystals). As observed, the crystals maintained in the protein chamber showed little difference in the two growth environments. As expected, approximately the same number of crystals were present in each of the corresponding ground and space units. The amount of crystals obtained in both environments followed the expected curve (see Table 1). The higher the precipitant concentration, the more nucleation and the smaller the crystals. Crystals grown in space were approximately equal in size to their terrestrial growth counterparts. The crystal yield (a function of the protein actually incorporated into the crystal) was about the same. These two major differences were discovered when the recovery time came. A common problem usually occurred in ground units; crystals grown on the ground adhered to the walls and chamber membranes and were difficult to remove without damage. For all four ground units, about 80% of the crystals settled, and in particular, the largest and best crystals were the most difficult to recover. Crystals grown under microgravity are about 80% loose in their growth solution and
It was floating. The crystals were "poured out" onto the cover glass with little or no need for touch.
【0062】[0062]
【表2】 地上および宇宙空間から得た結晶は一般に、外観上は同様であるが、幾つかの
差違が存在する。両方の環境から得た結晶は、典型的に、僅かに丸くなった2つ
の尖端を伴う、6つの十分に発達した面を有していた。地上での結晶は、よりし
ばしば、壁部に固着するので、それらは、完全性、すなわち、完全な形状を殆ど
有さない傾向がある。逆に、宇宙空間での結晶は、固着せず、かつ、自由に浮遊
したので、それらは、より良好で均一な全体の形状を有していた。しかしながら
、その浮遊が原因で、この宇宙空間の結晶は、場合によっては、縁部および尖端
部に小さなダメージを有したが、それらの分析に、顕著に干渉するほどではなか
った。[Table 2] Crystals obtained from ground and in space are generally similar in appearance, but there are some differences. Crystals from both environments typically had six well-developed faces with two slightly rounded tips. Because crystals on the ground adhere more often to the walls, they tend to have less integrity, ie, less than perfect shape. Conversely, crystals in space did not stick and floated freely, so they had a better and more uniform overall shape. However, due to its suspension, this space crystal, in some cases, had minor edge and tip damage, but did not significantly interfere with their analysis.
【0063】 期待したように、コンピュータプログラムが作動して、完了させた。全てのソ
ースシリンジは、からになり、ドレインシリンジが満杯となった。The computer program was running and completed as expected. All source syringes were empty and the drain syringes were full.
【0064】 (考察) このミッションは当初の目的を全て達し成功であった。大きな結晶を宇宙空間
および地上実験の両方から得た。トポグラフィー(topography)分析
には、少なくとも0.5mmの結晶を必要とし、両方の環境および種々の沈殿剤
の条件から得た幾つかの結晶が、この大きさで回収された。RNアーゼS結晶の
大きさおよび数は、予備実験(塩濃度の増加および大きさにおける減少に従って
、結晶の大きさおよび数が増加した)で観測された大きさおよび数に従った(表
1を参照のこと)。(Discussion) This mission achieved all of its original goals and was successful. Large crystals were obtained from both space and ground experiments. Topographic analysis required at least 0.5 mm of crystals, and some crystals from both environments and various precipitant conditions were recovered at this size. The size and number of RNase S crystals followed the size and number observed in preliminary experiments (crystal size and number increased with increasing salt concentration and decreasing in size) (see Table 1). See).
【0065】 主に観測された違いは、結晶が、地上ユニットにおいて、タンパク質チャンバ
の壁部に固着する一方で、微細重力下で成長した結晶の大半が、緩い結晶であっ
たことであった。これらの成長環境から、結晶が回収され得ない場合、大きさお
よび質は問題無い。この地上成長結晶は、宇宙空間で成長した結晶とほぼ同様に
成長し、そしてこれをフィルム上に捕獲する。しかしながら、回収時に生じたダ
メージによって、結晶は、分析の目的に対する質においてさらに低下した。クラ
ックがしばしば、生じ、そして、砕けた角部は、成長する表面から結晶を砕いて
離す場合に共通する問題であった。The main observed difference was that while the crystals adhered to the walls of the protein chamber in the ground unit, most of the crystals grown under microgravity were loose crystals. If crystals cannot be recovered from these growth environments, size and quality are not a problem. This ground-grown crystal grows much like a crystal grown in space and captures it on film. However, the damage that occurred during recovery further reduced the crystals in quality for analytical purposes. Cracks often occur and broken corners have been a common problem when breaking crystals away from the growing surface.
【0066】 上記の詳細な説明にて述べられた全ての刊行物、特許および出願は、本明細書
中に参考として援用される。本明細書中において、本発明が、先例に対し、先行
発明によるそのような開示を与えないことを認めるようには解釈されない。本発
明の記載された方法およびシステムの種々の改変および変化は、本発明の範囲お
よび精神から逸脱することなく当業者に明らかである。本発明は、特定の実施態
様と関連して記載されたが、特許請求の範囲に請求される本発明が、このような
特定の実施態様に限定されないこと、ならびに、本発明が属する当業者に明らか
である本発明を実施するために記載された方法の種々の改変は、上記の特許請求
の範囲内であることが意図される。All publications, patents and applications mentioned in the above detailed description are herein incorporated by reference. Nothing herein is to be construed as an admission that the present invention does not provide such disclosure by prior art to the preceding examples. Various modifications and variations of the described method and system of the invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. Although the present invention has been described in connection with specific embodiments, it is to be understood that the invention as claimed should not be limited to such specific embodiments, and that those skilled in the art to which the invention pertains will be described. Various modifications of the described methods for carrying out the invention which are obvious are intended to be within the scope of the following claims.
【図1】 図1は、本発明の結晶化装置の詳細な概略図である。FIG. 1 is a detailed schematic diagram of a crystallization apparatus of the present invention.
【図2】 図2は、結晶化装置の制御のためのコントローラーの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a controller for controlling a crystallization apparatus.
【図3】 図3は、結晶化チャンバの実施態様の詳細な模式図であって、ここで透析膜が
、上部アセンブリのチャンバの反応溶液を、下部の反応溶液から分離する。FIG. 3 is a detailed schematic diagram of an embodiment of a crystallization chamber, wherein a dialysis membrane separates the reaction solution of the upper assembly chamber from the lower reaction solution.
【図4】 図4は、結晶化チャンバの実施態様の詳細な上面図であって、これは、取り付
けられたイオン強度、pH、および温度プローブを示す。FIG. 4 is a detailed top view of an embodiment of a crystallization chamber, showing attached ionic strength, pH, and temperature probes.
【図5】 図5は、一連の結晶化チャンバを概略的に示し、これらの結晶化チャンバは互
いに小さな直径のチュービングによって接続されており、第1および最後の結晶
化チャンバは、チュービングを介して、ソース貯槽およびドレイン貯槽(例えば
シリンジ)へそれぞれ接続されている。FIG. 5 schematically shows a series of crystallization chambers, wherein the crystallization chambers are connected to each other by small diameter tubing, and the first and last crystallization chambers are connected via tubing. , A source reservoir and a drain reservoir (eg, a syringe).
【図6】 図6は、マニホルドを介してソース貯槽およびドレイン貯槽へ接続された結晶
化チャンバの行(row)を概略的に示す。FIG. 6 schematically illustrates a row of crystallization chambers connected to source and drain reservoirs via a manifold.
【図7】 図7は、結晶化チャンバの2−D行列(2−D matrix)を概略的に示
し、この行の結晶化チャンバは、マニホルドを介して1対のソース貯槽およびド
レイン貯槽へ接続されており、そしてこの列(column)の結晶化チャンバ
は、マニホルドを介して異なる対のソース貯槽およびドレイン貯槽へ接続されて
いる。FIG. 7 schematically illustrates a 2-D matrix of a crystallization chamber, the crystallization chamber in this row being connected via a manifold to a pair of source and drain reservoirs. And the crystallization chambers of this column are connected via manifolds to different pairs of source and drain reservoirs.
【図8】 図8は、磁石の孔内の一連の結晶化チャンバを概略的に示し、この磁石は、地
表での重力の0〜2倍の効果的な重力場を生じ得る。FIG. 8 schematically illustrates a series of crystallization chambers in the bore of a magnet, which can produce an effective gravitational field of 0 to 2 times the gravity at the surface.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成13年4月27日(2001.4.27)[Submission date] April 27, 2001 (2001.4.27)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0044[Correction target item name] 0044
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0044】 図5は、小さな直径のチュービング92により互いに連接される直列の結晶化
チャンバ91を模式的に示す。第1および最後の結晶化チャンバがチュービング
を介して選択された濃度の試薬溶液を含むソースシリンジ93およびドレインシ
リンジ94に連接される。図5で示されるソースおよびドレインシリンジ、すな
わち「貯槽」が図1のシリンジ16および18それぞれに対応し、同様の機能を
果たす。一実施形態において、直列の結晶化チャンバ全てが最初に同じ反応物溶
液および試薬溶液を含む。各微量の溶液がソースシリンジから直列の第1のセル
へ注入され、等体積の溶液が各セルから次の隣接する一連のセルへと「下流」に
導くチュービングへと移され、さらに最後のセルからドレインシリンジへと移さ
れる。各微量のソースシリンジから注入される高濃度の沈殿剤を含む試薬溶液が
、第1のセル内で試薬溶液と混合し、希釈されるので、第1のセルから第2のセ
ルへ移された試薬溶液は、第1のセル内に注入された微量の試薬溶液よりも低濃
度の沈殿剤を有する。移された試薬溶液の希釈が、同様の様態で直列の各次のセ
ルにおいて生じる。従って、沈殿剤濃度の増加速度は、ソース貯槽に隣接する結
晶化チャンバ内で最も速く、直列の各連続するチャンバにおいて連続的に低下す
る。セル内の沈殿剤濃度の完全な制御をするために、試薬溶液が制御された移動
中以外はセル間を流れないかあるいは拡散しないということが重要である。「ク
ロスフロー」を防ぐために、極めて小さな直径のチュービングがセルを連結する
ために用いられる。あるいは、液体がセル間に移動されている間のみ開状態であ
るバルブが、セル間のチュービング92のライン内に挿入され得る。FIG. 5 schematically shows a series of crystallization chambers 91 connected together by small diameter tubing 92. The first and last crystallization chambers are connected via tubing to a source syringe 93 and a drain syringe 94 containing a reagent solution of a selected concentration. The source and drain syringes or "reservoirs" shown in FIG. 5 correspond to the syringes 16 and 18 of FIG. 1, respectively, and perform similar functions. In one embodiment, all crystallization chambers in series initially contain the same reactant and reagent solutions. Each trace of solution is injected from the source syringe into the first cell in series, an equal volume of solution is transferred from each cell to tubing leading "downstream" to the next adjacent series of cells, and the last cell To the drain syringe. The reagent solution containing a high concentration of precipitant injected from each trace source syringe was mixed with the reagent solution in the first cell and diluted, and thus was transferred from the first cell to the second cell. The reagent solution has a lower concentration of precipitant than the trace reagent solution injected into the first cell. Dilution of the transferred reagent solution occurs in each subsequent cell in series in a similar manner. Thus, the rate of increase of the precipitant concentration is fastest in the crystallization chamber adjacent to the source reservoir and decreases continuously in each successive chamber in series. For complete control of the precipitant concentration in the cells, it is important that the reagent solution does not flow or diffuse between the cells except during controlled movement. Very small diameter tubing is used to connect the cells to prevent “cross flow”. Alternatively, a valve that is open only while liquid is being transferred between cells may be inserted into the line of tubing 92 between cells.
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0045[Correction target item name] 0045
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0045】 図6は、本発明の実施形態を模式的に示す。本発明の実施形態における試薬溶
液は、ソース貯槽93からマニホルド95を介して複数の結晶化セル91に移さ
れ、複数の結晶化セルの各々が最初の反応物および/または試薬溶液において変
化され得る。またこの試薬溶液は結晶化セル91からマニホルド96を介してド
レイン貯槽94に移される。この実施形態の場合、1つ以上の沈殿剤の濃度が調
整された様態でセル全てにおいて同時に変化するので、結晶化プロセスは、異な
る初期条件を有する結晶化チャンバのセットにおいてモニタされ得る。FIG. 6 schematically shows an embodiment of the present invention. The reagent solution in an embodiment of the present invention is transferred from the source reservoir 93 via the manifold 95 to the plurality of crystallization cells 91, each of the plurality of crystallization cells may be changed in an initial reactant and / or reagent solution. . This reagent solution is transferred from the crystallization cell 91 to the drain storage tank 94 via the manifold 96. For this embodiment, the crystallization process can be monitored in a set of crystallization chambers with different initial conditions, as the concentration of one or more precipitants changes simultaneously in all of the cells in a regulated manner.
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0046】 本発明はまた、多くの異なる動的に制御された条件下において結晶化を分析す
るために、上述のような技術による二次元または三次元のマトリクスにおける結
晶化チャンバの構成を含む。図7は、結晶化チャンバの2−Dマトリクスを模式
的に示す。2つの異なる溶液(各溶液が1つ以上の沈殿剤を含む)がセルの行お
よび列を介して沈殿剤の独立に制御された濃度勾配を生成するために異なる方向
にポンプでくみ出される。対のソースおよびドレインシリンジは、タンデム型に
動作し、異なるソース/ドレイン対(101/102および103/104)が
連続的に動作される。セル間のクロスフローは、小さな穴のチュービング92を
用いてセルを連結することによって防がれ、必要であれば、流体が移される場合
にのみ開いているセル間のライン内のバルブに連結して防がれる。The present invention also includes configuring a crystallization chamber in a two-dimensional or three-dimensional matrix according to the techniques described above to analyze crystallization under a number of different dynamically controlled conditions. FIG. 7 schematically shows a 2-D matrix of the crystallization chamber. Two different solutions (each solution containing one or more precipitants) are pumped in different directions through the rows and columns of the cell to create independently controlled concentration gradients of the precipitants. The paired source and drain syringes operate in tandem, with different source / drain pairs (101/102 and 103/104) operated continuously. Cross-flow between cells is prevented by connecting the cells using small-bore tubing 92 and, if necessary, connecting valves in the line between cells that are open only when fluid is transferred. Is prevented.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0047[Correction target item name] 0047
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0047】 同様の様態で、複数の結晶化チャンバ内の1つ以上のさらなる沈殿剤濃度を変
化させることによる結晶化の効果は、2つ以上のマトリクス(例えば「スタック
」)の結晶化チャンバを連結することによって認められ、沈殿剤濃度の1つ以上
の勾配が確立される第3の次元を形成し得る。第1のマトリクスの結晶化チャン
バ内へおよび最後のマトリクスのチャンバからさらなる試薬溶液のフローを制御
する対のソースおよびドレインシリンジが、タンデム内で作動され、2−Dマト
リクスの対のシリンジに関して上述した様態で他の対のシリンジのセットに対し
て順次に作動される。当然、結晶化を分析するために使用され得る上述の本発明
の構成の無数の改変および組み合わせが存在する。結晶化の分析は、例えば所定
の次元における同じセルまたは異なるセルへ連結される複数かつ独立に制御され
るソースシリンジを使用すること、および結晶化チャンバ内の初期条件を変化さ
せることによる。本明細書中に記載の方法および装置のこのような改変が分子結
晶を生成する当業者の能力の範囲内において容易であり、また本発明に含まれる
。In a similar manner, the effect of crystallization by changing the concentration of one or more additional precipitants in multiple crystallization chambers is to reduce the crystallization chambers of two or more matrices (eg, “stacks”). Recognized by joining, one or more gradients of precipitant concentration may be established to form a third dimension. A pair of source and drain syringes controlling the flow of additional reagent solution into and out of the crystallization chamber of the first matrix and from the chamber of the last matrix were operated in tandem and described above with respect to the syringe pair of the 2-D matrix. In this manner, the other pairs of syringes are sequentially activated. Of course, there are countless modifications and combinations of the above-described configurations of the invention that can be used to analyze crystallization. Analysis of crystallization is, for example, by using multiple and independently controlled source syringes connected to the same or different cells in a given dimension, and by changing the initial conditions in the crystallization chamber. Such modifications of the methods and apparatus described herein are readily within the ability of those skilled in the art to produce molecular crystals and are included in the present invention.
【手続補正5】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0051[Correction target item name] 0051
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0051】 異なる実効重力の範囲下において結晶を成長するために、サポートストリップ
72によって支持される結晶化チャンバ71の垂直方向のアセンブリが図8に示
されるように高磁場(例えば16T)の穴73内に配置される。各結晶化チャン
バ71は、約1mlの体積の反応物貯槽からなる。反応物貯槽は上述のように透
析膜を介して試薬チャンバ(数mm3の体積)と連絡する。このため、各結晶化 チャンバが異なるgeff値であり、また異なる磁場値である。所定の磁場値の場 合、結晶化チャンバがスタック全体を調節することによってgeff=0条件に位 置され得る。スタックは浮揚しないということに留意することが重要である。正
確に述べると、1mmより短い距離に亘ってはほとんど力を受けないgeff=0 の場合、特定のセル内には反応物の微結晶が存在する。スタックにおける各チャ
ンバは、図8に示すような位置の場合のgeffの段階的な変化を試す。磁石の中 心の上のチャンバがgeff<gとなり、磁石の中心の下ではgeff>gとなる。中
心にあるチャンバは、磁場が存在する(但しgeff=g)場合のコントロール実 験を示す。図8に示される第1の結晶化チャンバ71は、入口管74によって試
薬溶液ソース貯槽に連結されている。小さな直径のチュービングが、各結晶化チ
ャンバを直列の次の結晶化チャンバに連結し、直列の最後のチャンバがリターン
チューブ75によってドレイン貯槽に連結される。この結晶化チャンバの構成は
、図5に示すものと同様である。この直列のチャンバを通して1つ以上の沈殿剤
を含む試薬溶液のフローを制御することにより、沈殿剤の濃度勾配が直列の結晶
化チャンバに亘って確立され得る。この手段により、沈殿剤濃度および実効重力
場の両方が変化する多因性の環境において結晶の成長を可能にする。さらに、全
磁場はまた変化し得る。全磁場は約16から33テスラの間で変化し得る。これ
は、geff=(2から6)gおよびgeff=0点を磁石の中心からさらに離れてシ
フトさせる。16Tより小さな磁場の場合、geff=0条件が維持され得ないが 、2g<geff<gの条件に対するより微小な変化が得られ得る。In order to grow crystals under different effective gravity ranges, the vertical assembly of the crystallization chamber 71 supported by the support strip 72 may be provided with a high magnetic field (eg, 16T) hole 73 as shown in FIG. Is placed within. Each crystallization chamber 71 consists of a reactant reservoir with a volume of about 1 ml. Reactant reservoir in communication with the reagent chamber through the dialysis membrane, as described above (volume of a few mm 3). Thus, each crystallization chamber has a different g eff value and a different magnetic field value. For a given magnetic field value, the crystallization chamber can be placed in the g eff = 0 condition by adjusting the entire stack. It is important to note that the stack does not levitate. Rather, for g eff = 0 with little force over a distance less than 1 mm, there are microcrystals of the reactant in a particular cell. Each chamber in the stack attempts a step change in g eff for the position as shown in FIG. The chamber above the center of the magnet has g eff <g and below the center of the magnet g eff > g. The center chamber shows a control experiment when a magnetic field is present (where g eff = g). The first crystallization chamber 71 shown in FIG. 8 is connected to a reagent solution source reservoir by an inlet tube 74. Small diameter tubing connects each crystallization chamber to the next in the series and the last chamber in the series is connected by a return tube 75 to the drain reservoir. The configuration of this crystallization chamber is the same as that shown in FIG. By controlling the flow of the reagent solution containing one or more precipitants through the series chamber, a concentration gradient of the precipitant can be established across the crystallization chambers in series. This measure allows for crystal growth in a multifactorial environment where both the precipitant concentration and the effective gravitational field change. Further, the total magnetic field can also vary. The total magnetic field can vary between about 16 and 33 Tesla. This shifts the points g eff = (2 to 6) g and g eff = 0 further away from the center of the magnet. For fields smaller than 16T, the g eff = 0 condition cannot be maintained, but smaller changes can be obtained for the condition 2g <g eff <g.
【手続補正6】[Procedure amendment 6]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図5】 FIG. 5
【手続補正7】[Procedure amendment 7]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図6】 FIG. 6
【手続補正8】[Procedure amendment 8]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図7[Correction target item name] Fig. 7
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図7】 FIG. 7
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,US,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 4G075 AA22 BA10 BB10 BD15 CA51 CA65 CA72 DA13 EA01 EB01 EC06 ED13 4G077 AA01 BF05 CB02 CB10 EG30 EJ06 HA20 【要約の続き】 る。──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE , KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZWF terms (reference) 4G075 AA22 BA10 BB10 BD15 CA51 CA65 CA72 DA13 EA01 EB01 EC06 ED13 4G077 AA01 BF05 CB02 CB10 EG30 EJ06 HA20 [Continuation of summary]
Claims (1)
溶液を入れるために配置された少なくとも1つの結晶化チャンバであって、これ
らの溶液が、細孔を含む透析膜およびパーマネントシーブのうち1つと接触して
それにより分離され、該細孔は、一方の溶液から他方の溶液へ、該少なくとも1
つの沈殿剤の通過が可能な程、十分大きいが、結晶化される分子の通過が可能な
程、十分に大きくはなく; 少なくとも1つの第1試薬溶液貯槽および少なくとも1つの第2試薬溶液貯槽
であって、該第1および第2試薬溶液貯槽が、該少なくとも1つの沈殿剤を含む
それぞれの試薬溶液を入れるために配置される、第1および第2試薬溶液貯槽; 該第1試薬溶液貯槽と該結晶化チャンバ内の該試薬溶液を連絡するための、少
なくとも1つの第1連絡手段; 該第2試薬溶液貯槽と該結晶化チャンバ内の該試薬溶液を連絡するための、少
なくとも1つの第2連絡手段; 該第1試薬溶液貯槽と該結晶化チャンバ内の試薬溶液との間で、選択的に溶液
を移送するための、少なくとも1つの第1移送手段; 該第2試薬溶液貯槽と該結晶化チャンバ内の試薬溶液との間で、選択的に溶液
を移送するための、少なくとも1つの第2移送手段;および 該第1移送手段および該第2移送手段を連動させて、該第1移送手段および該
第2移送手段によって、該結晶化チャンバの内外に等しい容量の試薬溶液を可逆
的に移送させるための連動手段、 を包含する、装置。1. An apparatus for crystallizing a molecule, comprising: a reactant solution containing the molecule to be crystallized and at least one crystallization arranged to contain a reagent solution containing at least one precipitant. A chamber wherein the solutions contact and are separated by one of a dialysis membrane containing pores and a permanent sieve, wherein the pores are separated from one solution to another by the at least one solution.
Large enough to allow the passage of two precipitants, but not large enough to allow the passage of the molecules to be crystallized; at least one first reagent solution reservoir and at least one second reagent solution reservoir A first and second reagent solution reservoir, wherein the first and second reagent solution reservoirs are arranged to receive respective reagent solutions containing the at least one precipitant; At least one first communication means for communicating the reagent solution in the crystallization chamber; at least one second communication means for communicating the second reagent solution reservoir with the reagent solution in the crystallization chamber. Communication means; at least one first transfer means for selectively transferring a solution between the first reagent solution storage tank and the reagent solution in the crystallization chamber; the second reagent solution storage tank and the crystal Chamber At least one second transfer means for selectively transferring a solution to and from a reagent solution; and the first transfer means and the second transfer means in cooperation with the first transfer means and the second transfer means. Interlocking means for reversibly transferring an equal volume of reagent solution into and out of said crystallization chamber by means of two transfer means.
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