DISPOSITIVO Y MÉTODO PARA EL ESTUDIO DINÁMICO DE BIOCAPAS SOBRE CATÉTERES DE USO MÉDICO.

Dispositivo y método para el estudio dinámico de biocapas sobre catéteres de uso médico.

El dispositivo permite la introducción de múltiples muestras para ser evaluadas a la vez, por lo que se pueden analizar varios biomateriales en un mismo experimento. El flujo de líquido sobre todas las muestras es paralelo al eje de todo el segmento de catéter, recreando correctamente el flujo tal como se presenta en la realidad cuando los catéteres son implantados. La extracción de las muestras es individual, evitando la exposición de las demás muestras al ambiente, disminuyendo el riesgo de introducir perturbaciones en el análisis o provocar la contaminación del sistema

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200803508.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE SEVILLA.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: SEVILLA.

Inventor/es: OJEDA MONGE,ANTONIO, GARCIA LUQUE,ISABEL, RODRIGUEZ BAÑO,JESUS, PASCUAL HERNANDEZ,ALVARO, CONEJO GONZALO,CARMEN, LOPEZ SERRANO,JORGE.

Fecha de Solicitud: 11 de Diciembre de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 30 de Junio de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01L9/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01L APARATOS DE LABORATORIO PARA LA QUIMICA O LA FISICA, DE USO GENERAL (aparatos de uso médico o farmacéutico A61; aparatos para aplicaciones industriales o aparatos de laboratorio cuya estructura y funciones son comparables a las de aparatos industriales similares, ver las clases relativas a los aparatos industriales, en particular las subclases B01 y C12; aparatos de separación o de destilación B01D; dispositivos de mezcla o de agitación B01F; atomizadores B05B; tamices, cribas B07B; tapones, capuchones B65D; manipulación de líquidos en general B67; bombas de vacío F04; sifones F04F 10/00; grifos, válvulas F16K; tubos, empalmes para tubos F16L; aparatos especialmente adaptados al estudio y análisis de materiales G01, particularmente G01N; aparatos eléctricos u ópticos, ver las subclases apropiadas en las secciones G y H). › Dispositivos de soporte; Dispositivos de sujeción (tenacillas, pinzas B25B).
  • C12Q1/02 QUIMICA; METALURGIA.C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA.C12Q PROCESOS DE MEDIDA, INVESTIGACION O ANALISIS EN LOS QUE INTERVIENEN ENZIMAS, ÁCIDOS NUCLEICOS O MICROORGANISMOS (ensayos inmunológicos G01N 33/53 ); COMPOSICIONES O PAPELES REACTIVOS PARA ESTE FIN; PROCESOS PARA PREPARAR ESTAS COMPOSICIONES; PROCESOS DE CONTROL SENSIBLES A LAS CONDICIONES DEL MEDIO EN LOS PROCESOS MICROBIOLOGICOS O ENZIMOLOGICOS. › C12Q 1/00 Procesos de medida, investigación o análisis en los que intervienen enzimas, ácidos nucleicos o microorganismos (aparatos de medida, investigación o análisis con medios de medida o detección de las condiciones del medio, p. ej. contadores de colonias, C12M 1/34 ); Composiciones para este fin; Procesos para preparar estas composiciones. › en los que intervienen microorganismos vivos.

Clasificación PCT:

  • B01L3/00 B01L […] › Recipientes o utensilios para laboratorios, p. ej. cristalería de laboratorio (botellas B65D; equipos para enzimología o microbiología C12M 1/00 ); Cuentagotas (recipientes para volumetría G01F).
  • C12M3/00 C12 […] › C12M EQUIPOS PARA ENZIMOLOGIA O MICROBIOLOGIA (instalaciones para la fermentación de estiércoles A01C 3/02; conservación de partes vivas de cuerpos humanos o animales A01N 1/02; aparatos de cervecería C12C; equipos para la fermentación del vino C12G; aparatos para preparar el vinagre C12J 1/10). › Equipos para el cultivo de tejidos, de células humanas, animales o vegetales, o de virus.
  • C12Q1/00 C12Q […] › Procesos de medida, investigación o análisis en los que intervienen enzimas, ácidos nucleicos o microorganismos (aparatos de medida, investigación o análisis con medios de medida o detección de las condiciones del medio, p. ej. contadores de colonias, C12M 1/34 ); Composiciones para este fin; Procesos para preparar estas composiciones.
  • G01N33/48 FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 33/00 Investigación o análisis de materiales por métodos específicos no cubiertos por los grupos G01N 1/00 - G01N 31/00. › Material biológico, p. ej. sangre, orina (G01N 33/02, G01N 33/26, G01N 33/44, G01N 33/46 tienen prioridad ); Hemocitómetros (cómputo de glóbulos repartidos sobre una superficie por barrido óptico de la superficie G06M 11/02).

PDF original: ES-2354781_B2.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo y método para el estudio dinámico de biocapas sobre catéteres de uso médico.

Objeto de la invención

El objeto principal de la presente invención es un dispositivo que permite el estudio dinámico de biocapas microbianas sobre la superficie de materiales tubulares expuestos a un fluido en movimiento así como su método de utilización para la realización de dicho estudio dinámico.

Antecedentes de la invención

Diversos estudios realizados en años recientes muestran que los microorganismos son capaces de crecer dando lugar a unas estructuras complejas conocidas como biocapas. Las biocapas bacterianas son el origen de problemas en diversos ámbitos, incluyendo salud y medicina, procesos alimentarios, tratamiento de aguas y otros sectores industriales.

Los microorganismos presentes en las biocapas son más resistentes a la acción de los antimicrobianos, antisépticos y desinfectantes que cuando se encuentran en forma planctónica. Tradicionalmente las pruebas de sensibilidad antimicrobiana o a otros agentes biocidas se realizan sobre bacterias en forma planctónica, con lo que sus resultados no son extrapolares al crecimiento en forma de biocapa.

La formación y desarrollo de las biocapas es un proceso muy complejo, en el que influyen muchas variables, entre las que son fundamentales el sustrato o superficie a colonizar (rugosidad, hidrofobicidad, presencia de película adherida), hidrodinámica del fluido (velocidad, flujo laminar o turbulento), características del fluido (pH, nutrientes, temperatura, carga iónica), así como las propiedades bacterianas.

En el sector de la salud y medicina, el amplio uso de dispositivos protésicos ha determinado un incremento en el riesgo de padecer infecciones asociadas a la presencia de biocapas microbianas. Los resultados obtenidos en un antibiograma convencional no son aplicables a las biocapas, siendo el tratamiento de estas infecciones muy complicado y requiere, en la mayoría de los casos, la retirada del material protésico para erradicar la infección. Existen dos tipos de análisis para caracterizar la acción de un agente biocida (antimicrobiano o desinfectante) sobre el crecimiento de una biocapa. El primero se conoce como análisis estático, y consiste en estudiar el crecimiento de la biocapa sobre el material sumergido en un líquido que permanece en reposo. El segundo tipo se conoce como análisis dinámico y se caracteriza porque el material se expone a un líquido en movimiento. El hecho es que existen diferencias en el crecimiento de la biocapa en función del tipo de análisis. Para el análisis dinámico se necesitan dispositivos específicos y el material sobre el que se forma la biocapa tiene que tener una forma determinada para poder adaptarse a los mismos.

Existe un constante avance tecnológico en cuanto al desarrollo de nuevos biomateriales con propiedades antiadhesivas, ya sea mediante algún recubrimiento superficial o por la propia naturaleza del material. La composición de estos nuevos materiales es objeto de patentes y a menudo es difícil disponer de muestras que se adapten a los dispositivos que permiten realizar análisis dinámicos.

El crecimiento de biocapas sobre superficies de algún material suele constituir una consecuencia indeseable de la exposición de dichas superficies al contacto con fluidos en los que las bacterias se encuentran en forma planctónica. Así mismo, el desarrollo de la biocapa suele ir acompañado de la deposición de material inerte que se adhiere a la superficie creando un ensuciamiento y degradación de la misma. Por ello se estudian métodos para evitar la formación de las biocapas mediante el empleo de agentes biocidas que disminuyan o regulen su formación. A menudo la concentración adecuada del agente biocida está sujeta a no exceder ciertos límites para no afectar al proceso o función principal según el sector de que se trate. En la industria de la alimentación, por ejemplo, es común la formación de biocapas sobre los conductos y paredes de equipos. Su tratamiento mediante biocidas debe ser estimado adecuadamente, no rebasando ciertos límites que pudieran resultar tóxicos.

Los estudios de actividad antimicrobiana o de biocidas sobre biocapas tienen importantes limitaciones metodológicas. Muchos de ellos utilizan ensayos estáticos, donde el fluido permanece en reposo, con lo que no representan de modo adecuado las condiciones reales del flujo del fluido sobre la superficie donde crece la biocapa. Existen otros ensayos, conocidos como ensayos dinámicos, en los que se recrean las condiciones del flujo del fluido sobre la superficie en la que crece la biocapa.

En el documento US6361963 de 03/06/2002 de Smith et al. se describe un dispositivo para analizar de modo dinámico el efecto de agentes biocidas sobre las biocapas formadas en los equipos utilizados en la industria de la pulpa y fabricación del papel. En este caso las bacterias son el origen de la corrosión indeseada de las superficies de estos equipos. El dispositivo consta de una bandeja con varias cámaras donde se alojan unas piezas rectangulares de acero, sobre las que se forma la biocapa. Cada habitáculo posee un orificio para la entrada del fluido y otro para la salida. De este modo se puede realizar simultáneamente un estudio dinámico sobre varias piezas en paralelo, empleando una concentración diferente del agente biocida en cada habitáculo. La bandeja se cubre con una tapa transparente que permite la visibilidad de los habitáculos. Este método tiene el inconveniente de que se necesita un efluente diferente para cada habitáculo. Además, la extracción de una única pieza implica desmontar todo el conjunto, exponiendo todas las piezas al ambiente, lo que puede introducir errores en el análisis y aumenta la posibilidad de contaminaciones. Por otro lado no se recrean apropiadamente las condiciones de flujo del fluido en los equipos industriales.

Otro tipo de dispositivo para estudiar de modo dinámico las biocapas microbianas, el dispositivo de Robbins, se describe por McCoy et al. en la revista Canadian Journal of Microbiology (1981), Volumen 27, páginas 910-92. Este dispositivo contiene un canal por el cual el líquido puede circular. El canal dispone de varios puertos u orificios equidistantes donde se alojan unos tapones, que una vez situados en los puertos, forman parte de la pared del canal. En la base de los tapones, en la zona que queda formando parte de las paredes del canal, existe un hueco donde se puede alojar una muestra de un determinado material en forma de disco. Sobre la cara del disco que queda expuesta al canal se forma la biocapa microbiana. Los tapones se pueden extraer independientemente a diferentes tiempos, y desencajar el disco para estudiar la biocapa formada sobre éste. Este dispositivo presenta una importante limitación, sólo permite el estudio de biocapas formadas sobre un material con forma y tamaño determinados por el hueco del tapón: forma de disco con un diámetro idéntico al del hueco. Los fabricantes de dispositivos de uso médico difícilmente suministran muestras de los materiales usados en su fabricación que tengan forma de disco y con esas dimensiones concretas. Además, se reservan el conocimiento de la composición química completa de los biomateriales. Al biomaterial base, plástico o metal, suelen añadirle una serie de compuestos químicos con distintos fines, entre ellos mejorar su biocompatibilidad. Se ha comprobado que estos aditivos pueden influir sobre la biocapa microbiana y por tanto deben estar presentes cuando el biomaterial se evalúa in vitro... En consecuencia, el dispositivo de Robbins tiene una limitación muy importante: no permite utilizar como sustrato sobre el que se forma la biocapa biomateriales de composición química idéntica a la de los que se utilizan en los dispositivos de uso médico.

En el documento US6596505 de 22/07/2003 de Howard Ceri et al. se describe un método y aparato para estudiar dinámicamente el efecto de antimicrobianos sobre biocapas formadas en catéteres de uso clínico. El aparato consta de una bandeja con varios canales paralelos donde se aloja el líquido. La tapa de la bandeja posee parejas de insertos donde se sujetan los segmentos de catéteres. El modo de sujeción consiste en introducir un extremo del catéter en un inserto, y el otro extremo en el inserto adyacente, de modo que el segmento de catéter queda sujeto doblado en forma de U. Al colocarse la tapa sobre la bandeja se introducen los segmentos de catéteres en el líquido. Para permitir el flujo de líquido se dispone el conjunto sobre un dispositivo que lo balancea, moviéndose... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo (1) para el estudio dinámico de biocapas caracterizado porque comprende:

- un cuerpo alargado (2) realizado en material transparente, que dispone de:

i. al menos una cavidad (12) destinadas a alojar las muestra (9) de segmento de catéter, ii. al menos una ranuras (11) que unen entre sí las cavidades (12) y que están dispuestas dos a dos generando un circuito en forma de serpentín. - dos tapas (3) ubicadas en cada lateral del cuerpo (2),

- dos juntas (4) ubicadas entre cada tapa (3) y el cuerpo (2) destinadas a evitar fugas,

- medios de fijación (6) encargados de fijar las tapas (3) y las juntas (4) al cuerpo (2),

- dos conectores roscados (5) con forma de espiga para permitir encajar el extremo del conducto utilizado, situados a cada uno en los extremos del cuerpo (2), que permiten la entrada del líquido desde un mecanismo externo de bombeo (10) al dispositivo (1),

- al menos un tapón receptor (7), situado en una de las tapas (3) y encargado de alojar la varilla (13).

- al menos un tapón portador (8) que se aloja en la otra tapa (3) ubicada en el lado opuesto del cuerpo (2) que comprende una varilla (13) portadora de una muestra (9) de segmento de catéter a estudiar.

2. Dispositivo (1) para el estudio dinámico de biocapas según reivindicación 1 caracterizado porque el tapón receptor (7) comprende una junta tórica (14) destinada a evitar fugas de líquido.

3. Dispositivo (1) para el estudio dinámico de biocapas según reivindicación 2 caracterizado porque el tapón receptor (7) adicionalmente comprende un rebaje cónico (15) destinado a dirigir la punta de la varilla (13) hacia un orificio (16) donde queda alojada.

4. Método estudio dinámico de biocapas caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

- se ubica la muestra (9) de segmento de catéter donde crecerá la biocapa en la varilla (13) del tapón portador (8),

- se coloca la muestra de segmento de catéter (9) en la cavidad (12) atravesando el cuerpo (2), las tapas (3) y las juntas (4) dirigiendo la punta de la varilla (13) hacia el tapón receptor (8) ubicado al otro lado del cuerpo (2),

- la punta de la varilla (13) es conducida al orificio (16) del tapón receptor (6) mediante el rebaje cónico (15), la junta tórica (14) sella el conjunto evitando fugas,

- una vez colocada la muestra (9) de segmento de catéter se pone en funcionamiento el mecanismo externo de bombeo (10) que abastece de líquido al dispositivo (1), creando así las condiciones para el cultivo controlado de biocapas sobre la muestra de segmento de catéter (9).

5. Método estudio dinámico de biocapas según reivindicación 6 caracterizado porque el mecanismo externo de bombeo (10) regula el flujo de fluido desde un depósito (17) hacia el dispositivo (1) y desde éste a un depósito de drenaje (18).

6. Método estudio dinámico de biocapas según reivindicación 6 caracterizado porque el mecanismo externo de bombeo (10) introduce microorganismos o agentes biocidas en el fluido que está en contacto con la muestra de segmento de catéter (9).


 

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