SISTEMA Y PROCEDIMIENTO DE DETECCION DE NANOPARTICULAS MAGNETICAS MEDIANTE MAGNETOENCEFALOGRAFIA.

Sistema y procedimiento de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía.

Sistema de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía que comprende un magnetoencefalógrafo 1 con un apantallamiento externo 2 y medios de vibración mecánica de la muestra de tejido biológico, no rotativos, y configurados para que la modulación en amplitud del campo magnético producido por las nanopartículas sea detectable por dicho magnetoencefalógrafo 1, donde los medios de vibración comprenden un primer émbolo 3, no metálico, conteniendo una muestra de tejido biológico con o sin nanopartículas magnéticas y situado dentro del apantallamiento 2 propio del magnetoencefalógrafo 1; y donde dicho primer émbolo 3 está conectado mediante un tubo 4 del mismo material a un segundo émbolo externo 5, actuado por unos medios de accionamiento configurados para regular la frecuencia de la vibración mecánica de la muestra contenida en el primer émbolo 3

Sistema y procedimiento de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía.

La presente invención se encuadra dentro del ámbito de la nano-biotecnología. Más concretamente, en el campo de la detección de nanopartículas magnéticas utilizadas en aplicaciones biológicas y biomédicas como, por ejemplo, el marcado de moléculas, la diagnosis y el tratamiento de distintas enfermedades.

Antecedentes de la invención

Las nanopartículas magnéticas (NPM) son de sumo interés en biomedicina por sus diversas aplicaciones tales como [Q.A. Pankhurst, J. Connolly, S.K. Jones and J. Dobson: "Application of magnetic nanoparticles in biomedicine"; J.Phys. D: Appl. Phys., 36 (2003) R167-R181]:

i) Transporte de drogas terapéuticas o de radioisótopos;

ii) Separadores magnéticos de células marcadas;

iii) Destrucción de tumores vía hipertermia; y

iv) Agentes de contraste en aplicaciones de resonancia magnética.

Dependiendo del tipo de aplicación, es necesario utilizar métodos de detección para la presencia y monitorizado de las nanopartículas magnéticas en el tejido biológico, apropiados para cada uso concreto. Para la detección de partículas magnéticas se utilizan, de forma tradicional, magnetómetros de tipo VSM (Magnetómetro de muestra vibrante, Vibrating Sample Magnetometer), AGFM (Magnetómetro de gradiente de campo alterno, Alternating Gradient Field Magnetometer), y SQUID (Dispositivo superconductor de interferencia cuántica, Superconducting Quantum Interference Device), siendo estos últimos los más sensibles.

En aplicaciones de imágenes médicas, las partículas se han detectado, como intensificadores de imagen en técnicas de Imagen por Resonancia Magnética (IRM), y en concreto, en Resonancia Magnética Nuclear (RMN), habitualmente utilizados en sistemas de diagnosis médica. Ésta es la aplicación más extendida, como lo muestran las patentes US2008221430, WO2008091364 y WO2008057578, por poner algunos ejemplos.

La magnetoencefalografía (MEG) es una técnica de neuroimagen funcional que detecta los campos magnéticos generados por la actividad del sistema nervioso central. Con la magnetoencefalografía se pueden medir campos magnéticos del orden de 10^-14 T (dependiendo del ruido de los sensores que es de 3 fT/Hz^1/2), típicos valores creados por las corrientes cerebrales. Es la única técnica de neuroimagen funcional no invasiva y es la que posee la mayor resolución tanto temporal como espacial. Actualmente su rango de aplicación está limitado al campo de la diagnosis neurológica. Con la técnica de magnetoencefalografía sólo se pueden detectar campos alternos de frecuencias comprendidas entre 1 Hz y 2000 Hz. Por lo tanto para poder utilizar un sistema de magnetoencefalografía para la detección de nanopartículas magnéticas y su aplicación a imágenes, es necesario un sistema capaz de modular en amplitud el campo magnético creado por las nanopartículas (las nanopartículas magnéticas crean un campo magnético constante).

En el documento [W. Jia, G. Xu, R.J. Sclabassi, J-G Zhu, A. Bagic, M. Sun: "Detection of magnetic nanoparticles with magnetoencephalography"; J. Magn. Magn. Mater., 320 (2008), 1472-1478] se presenta un sistema para detectar nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía. Para modular el campo magnético utilizan un sistema con un funcionamiento análogo al de un molino de viento. Las muestras que contienen las nanopartículas se sitúan en las aspas del molino. La velocidad de rotación de las aspas se puede controlar y así se puede tener control sobre la frecuencia de modulación del campo emitido por las nanopartículas. Los autores no dan información acerca de las dimensiones, ni de las cantidades de nanopartículas utilizadas para la detección, además, este montaje implica un sistema de rotación que no es compatible con su uso en aplicaciones biomédicas.

Descripción de la invención

La presente invención es un sistema y un procedimiento apto para detectar la presencia de nanopartículas magnéticas (NPM) mediante magnetoencefalografía en una muestra, preferentemente de tejido biológico, puesto que modula en amplitud el campo magnético creado por las nanopartículas. El sistema está formado, esencialmente, por un dispositivo que hace vibrar mecánicamente los tejidos biológicos donde se alojan nanopartículas magnéticas, así como un magnetoencefalógrafo estándar. El sistema así descrito evita los problemas de uso de los magnetoencefalógrafos con las nanopartículas y abre un nuevo campo de aplicación para los mismos.

El sistema de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía, donde dichas nanopartículas magnéticas están contenidas en una muestra de estudio, comprende un magnetoencefalógrafo con un apantallamiento externo y medios de vibración configurados para generar una vibración de la muestra de estudio y para que la modulación en amplitud del campo magnético producido por dichas nanopartículas magnéticas por efecto de la vibración de la muestra de estudio sea detectable por dicho magnetoencefalógrafo.

El campo magnético lo producen las nanopartículas, pero éste es un campo continuo. El magnetoencefalógrafo sólo detecta campos alternos, por ello se hace vibrar las partículas, y en consecuencia, el campo magnético estará modulado y se podrá detectar con el magnetoencefalógrafo para frecuencias y amplitudes adecuadas.

Los medios de vibración comprenden, en una realización preferente:

- un primer émbolo situado dentro del apantallamiento propio del magnetoencefalógrafo y configurado para alojar la muestra de estudio;

- un segundo émbolo externo al apantallamiento propio del magnetonecelógrafo y conectado al primer émbolo mediante un tubo;

- medios de accionamiento configurados para actuar sobre el segundo émbolo y generar una vibración mecánica de la muestra de estudio.

Los medios de accionamiento están preferentemente configurados para regular la frecuencia de vibración de la muestra de estudio.

En una realización preferida los medios de accionamiento comprenden un sistema biela-manivela accionado por un motor y una válvula neumática configurada para permitir el paso de una cantidad de aire determinada al interior de una membrana de látex que envuelve ambos émbolos, para regular la amplitud de la vibración mecánica de la muestra de estudio.

El motor puede ser un motor de corriente continua alimentado por una fuente de alimentación, la cual está configurada para regular la frecuencia de vibración de la muestra de estudio mediante la variación de la tensión de alimentación.

La muestra de estudio es preferentemente tejido biológico.

Es también objeto de la presente invención un procedimiento de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía, donde dichas nanopartículas magnéticas están contenidas en una muestra de estudio, que comprende:

- generar una vibración de la muestra de estudio de forma que la modulación en amplitud del campo magnético producido por dichas nanopartículas magnéticas por efecto de la vibración de la muestra de estudio sea detectable por un magnetoencefalógrafo;

- detectar mediante un magnetoencefalógrafo el campo magnético producido por las nanopartículas magnéticas contenidas en la muestra.

Este procedimiento es válido para detectar campos magnéticos débiles y continuos. El magnetoencefalógrafo tiene una gran sensibilidad para campos débiles, pero alternos. Con el procedimiento propuesto el que sea un campo continuo no plantea problemas, puesto que se modula para que el magnetoencefalógrafo lo pueda detectar. Se puede utilizar el procedimiento como marcador de moléculas.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente...

1. Sistema de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía, donde dichas nanopartículas magnéticas están contenidas en una muestra de estudio, caracterizado porque comprende un magnetoencefalógrafo (1) con un apantallamiento externo (2) y medios de vibración configurados para generar una vibración de la muestra de estudio y para que la modulación en amplitud del campo magnético producido por dichas nanopartículas magnéticas por efecto de la vibración de la muestra de estudio sea detectable por dicho magnetoencefalógrafo (1).

2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de vibración comprenden:

- un primer émbolo (3) situado dentro del apantallamiento propio del magnetoencefalógrafo (1) y configurado para alojar la muestra de estudio;

- un segundo émbolo (5) externo al apantallamiento propio del magnetonecelógrafo (1) y conectado al primer émbolo (3) mediante un tubo;

- medios de accionamiento configurados para actuar sobre el segundo émbolo (5) y generar una vibración mecánica de la muestra de estudio.

3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de accionamiento están adicionalmente configurados para regular la frecuencia de vibración de la muestra de estudio.

4. Sistema de acuerdo con las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque los medios de accionamiento comprenden un sistema biela-manivela (6) accionado por un motor (7) y una válvula neumática (8) configurada para permitir el paso de una cantidad de aire determinada al interior de una membrana de látex que envuelve ambos émbolos, para regular la amplitud de la vibración mecánica de la muestra de estudio.

5. Sistema de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el motor (7) es un motor de corriente continua alimentado por una fuente de alimentación (9), la cual está configurada para regular la frecuencia de vibración de la muestra de estudio mediante la variación de la tensión de alimentación.

6. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la muestra de estudio es tejido biológico.

7. Procedimiento de detección de nanopartículas magnéticas mediante magnetoencefalografía, donde dichas nanopartículas magnéticas están contenidas en una muestra de estudio, caracterizado porque comprende:

- generar una vibración de la muestra de estudio de forma que la modulación en amplitud del campo magnético producido por dichas nanopartículas magnéticas por efecto de la vibración de la muestra de estudio sea detectable por un magnetoencefalógrafo (1);

- detectar mediante un magnetoencefalógrafo (1) el campo magnético producido por las nanopartículas magnéticas contenidas en la muestra.