COMPOSICIÓN DE TINTA PARA IMPRESIÓN POR INYECCIÓN.

Composición para impresión por inyección.

La composición de la invención comprende:

(a) polietilenglicol con un peso molecular que está comprendido entre 20000 (20K) y 50000 (50K), en una concentración comprendida entre el 0.5 y el 15 % en peso/volumen; (b) un tensioactivo no iónico de fórmula general (I) donde n está comprendido entre 5 y 40, y dicho tensioactivo dicho tensioactivo estando en una concentración comprendida entre el 0.1 y el 1.0% en volumen/volumen; y (c) uno o más ingredientes seleccionados de entre un vehículo líquido, un aglutinante y un aditivo apto para impresión.

La composición de la invención se usa en la impresión de moléculas con un interés biológico.

Composición de tinta para impresión por invección

La presente invención está relacionada con la impresión por inyección y la biología molecular. En particular, la presente invención se refiere a una composición útil en la impresión, mediante inyección, de moléculas de interés biológico, tales como aminoácidos, péptidos y/o proteínas, en un sustrato.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La impresión por inyección de tinta (en inglés "inkjet printing") es un método de impresión ampliamente utilizado en la impresión de textos e imágenes en superficies porosas.

En los últimos años, la tecnología de impresión por inyección se ha aplicado al campo de la biología, con el fin de desarrollar arrays de ácido nucleico o proteína.

Los chips de genes se generan, normalmente, usando plumillas de punta partida con las que se recoge una gota de solución diluida y se deposita en una lámina pretratada, con una resolución de aproximadamente 100 |^m. Así, el DNA se une covalentemente al sustrato. También se han descrito sistemas robóticos que permiten imprimir una librería de DNA en una serie de láminas. Adicionalmente, se han descrito impresoras convencionales para depositar DNA en membranas a 300 dpi, usando impresión de tipo "bubble-jef, sin aparente degradación del DNA, para imprimirlas en vidrio, en un array circular de antígenos en un CD de policarbonato para inmunoensayos, y en un array enzimático sobre filtros de papel. Una alternativa al depósito de oligonucléotidos es la impresión de los reactivos para la síntesis de un DNA de interés in situ, en cada gota que cae sobre la diapositiva. Para cumplir con los requisitos de química combinatoria, se ha desarrollado una impresora de inyección de válvula controlada que permite aplicar 48 reactivos diferentes de depósitos diferentes.

La tecnología de impresión por inyección también se ha aplicado en la fabricación de biosensores.

Los arrays de proteína son más problemáticos que los de ácido nucleico ya que el proceso de impresión y unión no debe causar una desnaturalización y pérdida de la función de la proteína.

Existen otras aplicaciones adicionales en la ingeniería de tejidos, así como en la modificación de las superficies poliméricas, lo que permite o evita la unión local de células. También se ha demostrado la impresión por inyección directa de células en suspensión.

Sin embargo, tal y como se ha indicado más arriba, una de las principales limitaciones del uso de la impresión por inyección aplicado al sector de la biología molecular es evitar la desnaturalización/pérdida de función del componente a imprimir (ya sea ácido nucleico, proteína, célula, etc).

Por otro lado, se debe tener en consideración que las composiciones destinadas a la impresión han de cumplir con unos parámetros de viscosidad y tensión superficial. La viscosidad de la tinta debe ser lo suficientemente baja como para dejar que el canal por el que se inyecta se rellene en unos 100 ^s. La tensión superficial, en cambio, debe ser lo suficientemente alta como para mantener la tinta en la boquilla sin gotear. Un aspecto principal en el diseño de una tinta es el problema de "la primera gota".

Por lo tanto, a pesar de los avances realizados en la impresión por inyección aplicada al sector de la biología molecular, existe la necesidad de encontrar una composición que presente unos parámetros de tensión superficial y viscosidad adecuados para su uso en impresión, sin que se vea afectada negativamente ni la estabilidad de la molécula que se desea imprimir ni su unión al sustrato en el que se aplica.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Los inventores de la presente invención han desarrollado una composición de tinta apta para su uso en impresión y que soluciona los problemas referidos más arriba en el estado de la técnica.

Así, en un primer aspecto la presente invención proporciona una composición de tinta que comprende:

(a) polietilenglicol con un peso molecular que está comprendido entre 20000 (20K) y 50000 (50K), en una concentración comprendida entre el 0.5 y el 15 % en peso/volumen;

(b) un tensioactivo no iónico de fórmula general (I)

donde

o.

'(CH2CH2O)nH

(I)

n está comprendido entre 5 y 40

dicho tensioactivo estando en una concentración comprendida entre el 0.1 y el 1.0% en volumen/volumen; y

(c) uno o más ingredientes seleccionados de entre un vehículo líquido, un aglutinante y un aditivo apto para impresión.

En particular, los inventores han descubierto que una composición que incluye un polietilenglicol con un peso molecular en el rango entre 20-50K, en el rango de concentración comprendido entre el 0.5 y el 15 % en peso/volumen, permite: (a) ajustar la viscosidad a unos valores 10-13 mPa s; (b) obtener una gota homogénea, siendo esférica (tal y como se observa en la FIG. 1); (c) incrementar la cinética del secado de la gota, y (d) minimizar efectos indeseables como por ejemplo el "coffee- ring effect (ver FIG. 1 y FIG. 2). Este efecto es consecuencia de la evaporación de solvente en una gota y el desplazamiento hacia los bordes de las partículas del material funcional dando lugar a un anillo en lugar de una capa homogénea de tinta.

Adicionalmente, los inventores de la presente invención han descubierto que incorporando un tensioactivo no iónico de fórmula (I) en un rango de concentración comprendido entre el 0.1 y el 1.0 % volumen/volumen, se consigue ajustar la tensión superficial a unos 35 mN/m, la ideal para impresión por inyección. Además, tal y como se muestra más abajo, cuando la concentración del tensioactivo de fórmula general (I) supera el 1% en volumen, la calidad de la tinta empeora, generándose una especie de espuma que dificulta la formación adecuada de la gota para su inyección a través del orificio del inyector.

Por otro lado, tal y como se muestra más abajo, el efecto asociado a la inclusión del

tensioactivo no iónico de fórmula general (I) no se observa con otro tensioactivo ampliamente utilizado en la formulación de composiciones para impresión, como el Tween 80 el cual, para los mismos valores de concentración, da lugar a una tinta con valores de tensión superficial por encima de 45 mN/m, es decir, fuera del rango óptimo para la impresión por inyección. Así, en el caso de usar Tween 80, sería necesaria la incorporación de otros tensioactivos para alcanzar los valores de tensión superficial adecuados para impresión, lo cual encarecería la preparación de la composición y, adicionalmente, pondría en peligro la estabilidad así como la eficacia de la unión de la molécula que se desea imprimir al sustrato.

Ventajosamente, con la inclusión de un tensioactivo no iónico de fórmula general (I) no se requieren otros tensioactivos para ajustar la tensión superficial de la composición, lo cual supone un gran avance respecto al uso del Tween 80.

Como se ha expuesto más arriba, en el campo de la impresión por inyección de moléculas con interés en el campo biológico, resulta crítico conseguir una composición que sea por un lado apta para impresión, lo que significa que ha de tener unos parámetros adecuados de tensión superficial y viscosidad, y, por otro lado, que respete tanto la estabilidad/actividad de la molécula que se desea imprimir como su anclaje al sustrato sobre el cual tiene lugar la impresión de la composición de la invención.

En este sentido, los inventores de la presente invención han comprobado que con una composición como la del primer aspecto, que incluye PEG en un determinado rango de peso molecular y concentración, así como el tensioactivo no iónico de fórmula general (I) a una determinada concentración, se obtiene una composición apta para impresión por inyección sin que se vea afectada negativamente ni la estabilidad ni la unión de la molécula que se desea imprimir sobre un sustrato. En particular, los datos experimentales proporcionados más abajo ilustran cómo el marcador fluoresceína-5- tiosemicarbazida (ampliamente utilizando en el campo de la biología como marcador de biomoléculas en el desarrollo de biosensores) queda perfectamente anclado al sustrato funcionalizado (ver FIG. 3). Además, mediante microscopía de fluorescencia se comprueba que se mantiene la actividad fluorescente del marcador, una vez impreso en el sustrato, sin degradación apreciable de su intensidad (ver FIG. 3). Esto es indicativo de que la composición de la invención no afecta negativamente a la

actividad de la molécula a ser impresa en el sustrato ni dificulta ni obstaculiza el anclaje de la misma al sustrato.

Otro aspecto destacable de la composición objeto de...

1. Composición de tinta que comprende:

(a) polietilenglicol con un peso molecular que está comprendido entre 20000 (20K) y 50000 (50K), en una concentración comprendida entre el 0.5 y el 15 % en peso/volumen;

(b) un tensioactivo no iónico de fórmula general (I)

o^

'(CH2CH2O)nH

(I)

donde

n está comprendido entre 5 y 40

dicho tensioactivo estando en una concentración comprendida entre el 0.1 y el 1.0% en volumen/volumen; y

(c) uno o más ingredientes seleccionados de entre un vehículo líquido, un aglutinante y un aditivo apto para impresión.

2. Composición de tinta según la reivindicación 1, que comprende una molécula seleccionada del grupo que consiste en: una biomolécula, un marcador de biomolécula o una biomolécula conjugada a un marcador.

3. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la concentración de polietilenglicol está comprendida entre 6 y 8 % en peso/volumen.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el polietilenglicol tiene un peso molecular de 35.000 (35K) y la concentración está comprendida entre el 6 y el 8% en peso/volumen.

5. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el tensioactivo de fórmula general (I) es uno en el que n tiene un valor comprendido entre 9 y 10.

6. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el tensioactivo de fórmula general (I) está en una concentración comprendida entre el 0.1 y el 0.5% en volumen/volumen.

7. Composición según la reivindicación 6, en donde el tensioactivo de fórmula general (I) está en una concentración del 0.1% en volumen/volumen.

8. Composición de tinta según la reivindicación 1 que comprende:

(a) polietilenglicol con un peso molecular de 20000, a una concentración en %

peso/volumen del 10%; y tensioactivo no iónico de fórmula general (I)

donde n= 9-10, a una concentración en % volumen/volumen del 0.1%; o, alternativamente, comprende:

(b) polietilenglicol con un peso molecular de 35000, a una concentración en %

peso/volumen del 7.5%; y tensioactivo no iónico de fórmula general (I)

donde n= 9-10, a una concentración en % volumen/volumen del 0.1%, o, alternativamente, comprende:

(c) polietilenglicol con un peso molecular de 40000, a una concentración en % peso/volumen del 5%; y tensioactivo no iónico de fórmula general (I) donde n= 9-10, a una concentración en % volumen/volumen del 0.1%.

9. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un vehículo líquido y un aditivo para impresión.

10. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el aditivo es un tampón de pH.

11. Composición según la reivindicación 10, en donde el tampón es tampón fosfato alcalino.

12. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el vehículo líquido es agua.

13. Uso de una composición según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1- 12 para la impresión por inyección de una molécula sobre un sustrato, dicha molécula siendo seleccionada del grupo que consiste en: una biomolécula, un marcador de biomolécula o una biomolécula conjugada a un marcador.

14. Sustrato impreso con una composición según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-12.