Cabezal dispensador de reactivos de múltiples canales (14a, 14b) para introducir una pluralidad de reactivos en una celda (24),

comprendiendo el cabezal dispensador: un cuerpo del cabezal dispensador que tiene un extremo dispensador con un tamaño de salida comparable con el tamaño de la celda (24); y un grupo de boquillas (34) que incluyen una pluralidad de boquillas dispensadoras de reactivo que se disponen de modo que estén fluidamente acopladas con una pluralidad defuentes de reactivo (12a, 12b), estando el grupo de boquillas agrupado para proporcionar una pluralidad de salidas de boquillas en el cuerpo del cabezal dispensador en comunicación fluida con el extremo dispensador para permitir que una pluralidad de reactivos de la pluralidad de fuentes de reactivo se dispense al mismo tiempo a la celda (24) a través del extremo dispensador del cuerpo del cabezal dispensador

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general al procesamiento en fase sólida y, más en particular, a un aparato para dispensar reactivos y otros fluidos en una pluralidad de sitios de reacción para el procesamiento en fase sólida que incluye la síntesis en fase sólida de productos químicos complejos tales como oligonucleótidos y similares. [0002] Una variedad de procesos separativos, de síntesis y catalíticos, enzimáticos o de otro tipo utilizan lechos de materiales en partículas con transporte de reactantes, reactivos y productos o eluyentes en solución a través del lecho. Además, se conocen numerosas reacciones en las que los productos se separan por concentración en una de dos o más fases. Estos procesos incluyen, entre otros, cromatografía de intercambio iónico, filtración en gel, cromatografía de exclusión iónica, cromatografía de afinidad, separaciones basadas en hidrofobicidad, purificación basada en hibridación, síntesis de péptidos, síntesis de oligonucleótidos, y síntesis de polisacáridos, incluyendo combinaciones de los últimos tres. Estos procesos pueden llevarse a cabo en pequeña escala con propósitos analíticos o de diseño de proceso, y a menudo se aumenta posteriormente su escala para trabajos preparativos. En casi todos los ejemplos, las partículas de fase sólida se empacan en una columna cerrada con una frita porosa sobre el extremo inferior, una frita opcional en la parte superior, y con conexiones de fluido en ambos extremos para que el líquido pueda fluir en cualquier dirección a través del lecho. Para lograr eficiencia y alta resolución con soportes de fase sólida, todos los elementos de volumen de todos los fluidos deben fluir a través de vías de composición idéntica y longitud casi idéntica, y todas las partículas en el lecho deben estar expuestas a la misma sucesión de líquidos bajo las mismas condiciones. [0003] En sistemas de fase sólida, alguna interacción ocurre entre los solutos que fluyen a través del lecho y las partículas que lo componen. Esta interacción puede basarse en fuerzas secundarias (iónicas, hidrofóbicas, o en interacciones inmunoquímicas, o apareamiento de bases)

o valencias primarias como cuando se añaden aminoácidos o nucleótidos a una cadena en crecimiento sobre el soporte de fase sólida, o cuando enzimas inmovilizadas escinden sustratos que fluyen a través del lecho, o cuando enzimas en solución reaccionan con sustratos unidos al empaque. Además, pueden hacerse fluir a través del soporte disolventes o reactivos de composiciones sucesivamente diferentes que disocian especies moleculares unidas adsorbidas o unidas de otra manera, o que escinden grupos protectores, o compuestos que incluyen polímeros que se han sintetizado sobre el soporte. Después, las sustancias disociadas o escindidas son libres de fluir fuera del lecho en líquido fluyente. [0004] En particular, la síntesis de ácidos nucleicos (en general denominada “síntesis de ADN”) es el proceso de construcción de oligonucleótidos sintéticos de hebra simple a través de la unión de nucleótidos, los bloques de construcción básicos del ADN. En un sistema automatizado, las diversas etapas se llevan a cabo por medio de un sistema de administración de reactivos que dispensa un número de reactivos químicos en una secuencia predeterminada en un ciclo en una columna de reacción de síntesis que contiene el soporte de fase sólida, de acuerdo con las instrucciones del controlador u ordenador del sistema. Una vez completo el número deseado de ciclos, los oligonucleótidos sintetizados se separan de la columna de reacción y se recolectan en un vial. En general, esta etapa se denomina “escisión”. El oligonucleótido puede además someterse a una etapa denominada en general “desprotección” para completar el aislamiento del oligonucleótido. En un proceso para sintetizar polinucleótidos sobre un soporte sólido, el soporte sólido tradicionalmente consiste en perlas de vidrio de porosidad controlada (CPG) o, más generalmente, de partículas de un polímero inorgánico u orgánico funcionalizado. [0005] El aislamiento de un oligonucleótido implica el tratamiento del oligonucleótido sólido unido con un reactivo de escisión y/o desprotección. Típicamente, este reactivo es solución de amoníaco concentrado en agua pero puede ser otras soluciones homogéneas o heterogéneas de bases adecuadas, alcoholes y agua. Típicamente, el proceso de escisión y desprotección se lleva a cabo en dos etapas. La escisión del oligonucleótido se lleva a cabo a temperatura ambiente durante aproximadamente una hora antes de decantar la mezcla a un recipiente sellable por presión para someterla a un tratamiento extendido a mayor temperatura para llevar a cabo la eliminación de los grupos protectores secundarios sobre el oligonucleótido sintético. Este proceso en dos etapas reduce la cantidad de contaminantes relacionados con el soporte en el producto aislado final. [0006] El uso de una boquilla única para administrar diferentes reactivos en un sitio, pocillo o columna de reacción no es posible dado que la boquilla requerirá ser limpiada o enjuagada entre reactivos para evitar la contaminación, lo que da lugar a un costo elevado y a un rendimiento bajo. En un sistema de síntesis química convencional, se dispone una pluralidad de boquillas dispensadoras de reactivo en una configuración lineal, y la placa que contiene la(s) celda(s) o columna(s) de reacción se mueve bajo la configuración lineal para recibir reactivos de las boquillas dispensadoras, uno a la vez. El rendimiento sigue siendo bajo. [0007] Otro aparato de síntesis se describe en las patentes US 5.814.700, 5.837.858 y 6.001.311, que emplean una configuración de boquillas. Un mecanismo de transporte alinea los pocillos de reacción y las boquillas seleccionadas para la deposición del reactivo líquido en los pocillos de reacción seleccionados. La manipulación elaborada del mecanismo de transporte se utiliza para dispensar en secuencia reactivos de las diversas boquillas a los diversos pocillos de reacción para proporcionar una síntesis simultánea en los pocillos de reacción. El rendimiento es

1. Cabezal dispensador de reactivos de múltiples canales (14a, 14b) para

º introducir una pluralidad de reactivos en una celda (24), comprendiendo el cabezal dispensador: un cuerpo del cabezal dispensador que tiene un extremo dispensador con un tamaño de salida comparable con el tamaño de la celda (24); y

un grupo de boquillas (34) que incluyen una pluralidad de boquillas dispensadoras de reactivo que se disponen de modo que estén fluidamente acopladas con una pluralidad de

ºº fuentes de reactivo (12a, 12b), estando el grupo de boquillas agrupado para proporcionar una pluralidad de salidas de boquillas en el cuerpo del cabezal dispensador en comunicación fluida con el extremo dispensador para permitir que una pluralidad de reactivos de la pluralidad de fuentes de reactivo se dispense al mismo tiempo a la celda (24) a través del extremo dispensador del cuerpo del cabezal dispensador.

ºº 2. Cabezal dispensador según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de boquillas dispensadoras de reactivo (34) son cada una acoplables por separado con una respectiva de la pluralidad de fuentes de reactivo.

3. Cabezal dispensador según la reivindicación 1 ó 2, en el que el extremo dispensador del cuerpo del cabezal dispensador tiene una dimensión máxima de

ºº aproximadamente 9 mm.

4. Cabezal dispensador según cualquier reivindicación anterior, en el que las boquillas (34) tienen cada una un diámetro exterior no menor de aproximadamente 1,5 mm.

5. Aparato dispensador de reactivos de múltiples canales que comprende el cabezal dispensador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores y las fuentes de reactivo

ºº (12a, 12b).

6. Aparato según la reivindicación 5, en el que la pluralidad de boquillas dispensadoras de reactivo (34) están acopladas por separado con las fuentes de reactivo de bases A, C, G, T y un activador.

7. Aparato según la reivindicación 5, en el que la pluralidad de boquillas

ºº dispensadoras de reactivo (34) están acopladas por separado con las fuentes de reactivos desbloqueantes de ácidos, oxidantes y agentes de terminación de cadena.

8. Aparato según la reivindicación 5, 6 ó 7, en el que el grupo de boquillas (34) incluye una boquilla de lavado que está fluidamente acoplada con una fuente de disolvente de lavado.

ºº 9. Aparato según la reivindicación 5, 6 ó 7, en el que el grupo de boquillas (34)

incluye una boquilla de lavado que está fluidamente acoplada con una fuente de disolvente de lavado que comprende acetonitrilo.

10. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en el que el grupo de boquillas (34) incluye una boquilla de vacío que está acoplada con una fuente de vacío.

º 11. Aparato según la reivindicación 10, en el que la salida de boquilla de la boquilla de vacío está dispuesta próxima a las salidas de boquilla de las boquillas dispensadoras de reactivo.

12. Aparato según la reivindicación 5, en el que el aparato comprende: una pluralidad de cabezales dispensadores (14a, 14b) para introducir una

ºº pluralidad de reactivos en una pluralidad de celdas (24); y

una pluralidad de fuentes de reactivo (12a, 12b), en el que las boquillas dispensadoras de reactivo están acopladas con una de las respectivas fuentes de reactivo (12a, 12b).

13. Aparato según la reivindicación 12, que además comprende una pluralidad de

ºº válvulas de boquillas dispensadoras de reactivo (32a), cada una acoplada con una de las boquillas dispensadoras de reactivo para controlar el flujo de reactivo desde las fuentes de reactivo a las boquillas dispensadoras de reactivo.

14. Aparato según la reivindicación 12 ó 13, que también comprende al menos una fuente de disolvente de lavado y al menos una boquilla de lavado acoplada con la al menos

ºº una fuente de disolvente de lavado, en el que el grupo de boquillas agrupado en cada cuerpo del cabezal dispensador incluye al menos una boquilla de lavado.

15. Aparato según la reivindicación 14, que también comprende al menos una válvula de boquilla de lavado (32a) acoplada con una de la al menos una válvula de lavado para controlar el flujo de disolvente de lavado desde la al menos una fuente de disolvente de lavado a

ºº la al menos una boquilla de lavado.

16. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en el que el grupo de boquillas (34) agrupado en cada cuerpo de cabezales dispensadores incluye una boquilla de vacío que está acoplada con una fuente de vacío.

17. Aparato según la reivindicación 16, que también comprende una válvula de

ºº boquilla de vacío acoplada con la boquilla de vacío para controlar el flujo de vacío a través de la boquilla de vacío.

18. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, en el que la pluralidad de cabezales dispensadores comprende al menos un primer cabezal dispensador y al menos un segundo cabezal dispensador, teniendo cada primer cabezal dispensador del mismo un

ºº grupo de primeras boquillas acopladas con un primer conjunto de la pluralidad de fuentes de

reactivo, teniendo cada segundo cabezal dispensador del mismo un grupo de segundas boquillas acopladas con un segundo conjunto de la pluralidad de fuentes de reactivo que es diferente del primer conjunto de fuentes de reactivo.

19. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, en el que la pluralidad de cabezales dispensadores comprende al menos un primer cabezal dispensador y al menos un segundo cabezal dispensador, teniendo cada primer cabezal dispensador del mismo un grupo de primeras boquillas acopladas con un primer conjunto de la pluralidad de fuentes de reactivo que comprende las bases A, C, G, T y un activador, teniendo cada segundo cabezal dispensador del mismo un grupo de segundas boquillas acopladas con un segundo conjunto de la pluralidad de fuentes de reactivo que es diferente del primer conjunto de fuentes de reactivo.

20. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, en el que la pluralidad de cabezales dispensadores comprende al menos un primer cabezal dispensador y al menos un segundo cabezal dispensador, teniendo cada primer cabezal dispensador del mismo un grupo de primeras boquillas acopladas con un primer conjunto de la pluralidad de fuentes de reactivo, teniendo cada segundo cabezal dispensador del mismo un grupo de segundas boquillas acopladas con un segundo conjunto de la pluralidad de fuentes de reactivo que comprenden desbloqueantes de ácidos, oxidantes y agentes de terminación de cadena.

21. Aparato según la reivindicación 18, 19 ó 20, que además comprende un primer accionador (18a) configurado para mover cada uno del al menos un primer cabezal dispensador (14a) desde una celda (24) a otra celda (24) para introducir reactivos desde el primer conjunto de fuentes de reactivo en las celdas (24).

22. Aparato según la reivindicación 21, que también comprende un segundo accionador (18b) configurado para mover cada uno del al menos un segundo cabezal dispensador (14b) desde una celda (24) a otra celda (24) para introducir reactivos desde el segundo conjunto de fuentes de reactivo en las celdas (24).

23. Aparato según la reivindicación 22, que también comprende un controlador

(20) acoplado con el primer y segundo accionadores (18a y 18b) para controlar automáticamente los movimientos del al menos un primer cabezal dispensador y del al menos un segundo cabezal dispensador para introducir reactivos del primer y segundo conjuntos de fuentes de reactivo por separado en las celdas (24).

24. Aparato según la reivindicación 23, que también comprende una pluralidad de válvulas de boquilla dispensadoras de reactivo (32a), cada una acoplada con una de las boquillas dispensadoras de reactivo (34), en el que el controlador (20) está acoplado con las válvulas de boquilla dispensadoras de reactivo para controlar el flujo de reactivo desde las fuentes de reactivo a las primeras boquillas en el al menos un primer cabezal dispensador y a las segundas

boquillas en el al menos un segundo cabezal dispensador.

25. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 24, en el que el extremo dispensador de cada cuerpo del cabezal dispensador tiene una dimensión máxima de aproximadamente 9 mm.

º 26. Aparato según la reivindicación 25, en el que la pluralidad de cabezales dispensadores comprende una pluralidad de primeros cabezales dispensadores (14a) y una pluralidad de segundos cabezales dispensadores (14b), en el que los primeros cabezales dispensadores están espaciados aproximadamente 9 mm entre sí, y en el que los segundos cabezales dispensadores están espaciados aproximadamente 9 mm entre sí.

ºº 27. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 26, que además comprende una fuente de gas (40) para lograr que la pluralidad de fuentes de reactivo (12a, 12b) sea administrada, cada una, a las boquillas dispensadoras de reactivo (34) por medio de presurización con un gas inerte.

28. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 27, que además

ºº comprende una fuente de vacío para evacuar las celdas (24).

29. Sistema que comprende el aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 28 y una carcasa con un ambiente inerte que contiene el aparato en un ambiente inerte.

30. Procedimiento para introducir una pluralidad de reactivos en una pluralidad de celdas (24), comprendiendo el procedimiento:

ºº proporcionar una pluralidad de fuentes de reactivo (12a, 12b); proporcionar una pluralidad de boquillas dispensadoras de reactivo (34), cada una acoplada con una respectiva de la pluralidad de fuentes de reactivo;

proporcionar una pluralidad de cabezales dispensadores (14a, 14b), incluyendo cada cabezal dispensador un cuerpo del cabezal dispensador que tiene un extremo dispensador

ºº con un tamaño de salida comparable con el tamaño de una de dichas celdas (24), teniendo cada cuerpo de cabezal dispensador del mismo un grupo de boquillas agrupadas para proporcionar pluralidad de salidas de boquilla en el cuerpo del cabezal dispensador en comunicación fluida con el extremo dispensador, incluyendo el grupo de boquillas más de una boquilla dispensadora de reactivo de la pluralidad de boquillas dispensadoras de reactivo; y

ºº controlar los flujos de reactivos desde la pluralidad de fuentes de reactivo a través de la pluralidad de boquillas dispensadoras de reactivo para dispensar pluralidad de reactivos al mismo tiempo a una de las celdas (24) a través del extremo dispensador de dicho cuerpo del cabezal dispensador a través del grupo de boquillas agrupado en ese cuerpo del cabezal dispensador.

ºº 31. Procedimiento según la reivindicación 30, en el que los flujos de reactivos a

través de cada cuerpo del cabezal dispensador son controlados operando una pluralidad de válvulas dispensadoras de reactivo (32a), cada una acoplada con una de las boquillas dispensadoras de reactivo (34) en base a los caudales para dispensar cantidades preestablecidas de reactivos a través del grupo de boquillas agrupado en cada cuerpo del cabezal dispensador en

º tiempos preestablecidos a través del extremo dispensador del cuerpo del cabezal dispensador a una de las celdas (24).

32. Procedimiento según la reivindicación 30, en el que los flujos de reactivos a través de cada cuerpo del cabezal dispensador son controlados para proporcionar un reactivo a la vez a través del cuerpo del cabezal dispensador.

ºº 33. Procedimiento según la reivindicación 30, que además comprende:

proporcionar al menos una fuente de disolvente de lavado y al menos una boquilla de lavado acoplada con la al menos una fuente de disolvente de lavado, en el que el grupo de boquillas (34) agrupado en cada cuerpo del cabezal dispensador incluye al menos una boquilla de lavado; y

ºº dispensar disolvente de lavado a través de la al menos una boquilla de lavado en cada cuerpo del cabezal dispensador en tiempos preestablecidos.

34. Procedimiento según la reivindicación 30, que también comprende:

proporcionar una boquilla de vacío en el grupo de boquillas (34) agrupado en cada cuerpo del cabezal dispensador; y

ºº hacer vacío a través de la boquilla de vacío en cada cuerpo del cabezal dispensador entre la dispensación de diferentes reactivos a través del cuerpo del cabezal dispensador.

35. Procedimiento según la reivindicación 30, en el que la pluralidad de cabezales dispensadores comprende al menos un primer cabezal dispensador (14a) y al menos un segundo

ºº cabezal dispensador (14b), teniendo cada primer cabezal dispensador del mismo un grupo de primeras boquillas acopladas con un primer conjunto de la pluralidad de fuentes de reactivo, teniendo cada segundo cabezal dispensador del mismo un grupo de segundas boquillas acopladas con un segundo conjunto de la pluralidad de fuentes de reactivo que es diferente del primer conjunto de fuentes de reactivo.

ºº 36. Procedimiento según la reivindicación 35, que también comprende al menos uno de: mover cada primer cabezal dispensador (14a) desde una celda (24) a otra celda (24) para introducir reactivos del primer conjunto de fuentes de reactivo a las celdas (24); y mover cada segundo cabezal dispensador desde una celda (24) a otra celda (24) para introducir reactivos del segundo conjunto de fuentes de reactivo en las celdas (24).

ºº 37. Procedimiento según la reivindicación 35, en el que al menos uno de: la

pluralidad de cabezales dispensadores comprende una pluralidad de primeros cabezales dispensadores (14a), y el procedimiento además comprende controlar los flujos a través de las primeras boquillas de los primeros cabezales dispensadores para dispensar reactivos del primer conjunto de fuentes de reactivo a celdas (24) separadas simultáneamente; y la pluralidad de

º cabezales dispensadores comprende una pluralidad de segundos cabezales dispensadores (14b), y el procedimiento además comprende controlar los flujos a través de las segundas boquillas de los segundos cabezales dispensadores para dispensar reactivos del segundo conjunto de fuentes de reactivo a celdas (24) separadas simultáneamente.

38. Procedimiento según la reivindicación 35, 36 ó 37, en el que el primer y

ºº segundo cabezal dispensador (14a y 14b) se mueven automáticamente por medio del control de un ordenador.

39. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 30 a 38, en el que el procedimiento se realiza en un ambiente inerte.