Dispositivo para aumentar la frecuencia de contacto entre dos correactantes que pueden unirse entre sí,

preferiblemente entre molécula o parte de molécula de analizador y molécula o parte de molécula de analito, especialmente para aumentar la efectividad de unión y para reducir los tiempos de unión necesarios para una detección en matrices de bioanálisis como, por ejemplo, micromatrices de ADN/ARN, de proteínas o inmunomatrices, con ayuda de partículas para-, superpara-o ferromagnéticas, moldeadas esférica o irregularmente, puestas específicamente en movimiento de una forma sin contacto en el medio de reacción fluido, especialmente en el líquido que rodea la matriz de bioanálisis, por campos magnéticos externamente generados mediante electroimanes (3, 2, 20) dispuestos a ambos lados del volumen de reacción o película de fluido de reacción que pueden alimentarse con corrientes variables, dado el caso micro o nanopartículas (75) recubiertas con uno de los correactantes, caracterizado porque en un lado del recipiente de reacción o película de fluido de reacción, especialmente un portaobjetos (4) con cristal de cubierta (5) transparente que cubre el o los correactantes (73) y el líquido de reacción (70) y preferiblemente una micromatriz de bioanálisis (6), en la proximidad inmediata, está dispuesta una matriz plana bidimensional (20) o una matriz con una pluralidad de bobinas en miniatura o milimagnéticas (2), dado el caso con o sin núcleo potenciador del campo (21), que pueden alimentarse individualmente con corriente de magnetización de intensidad y/o tensión variable respectivamente prefijada en función del tiempo correspondientemente a un patrón de magnetización o intensidad de campo variable o cambiable en función del tiempo respectivamente deseado y porque en el otro lado del recipiente de reacción, especialmente el portaobjetos (4) con la micromatriz de bioanálisis (6), en su proximidad inmediata, sólo está colocada una bobina magnética (3) que también puede alimentarse con corriente magnética variable cuyo campo magnético atraviesa todo el recipiente de reacción o partes esenciales del mismo, especialmente toda la (micro)matriz de bioanálisis (6)

La invención trata del aumento específico del acierto o de la probabilidad de acierto entre correactantes que pueden unirse entre sí por lo que, por una parte, aumenta la cantidad de productos de unión y, por otra parte, se acorta esencialmente el tiempo de reacción.

Se dirige especialmente a acortar los tiempos de hibridación necesarios en matrices de bioanálisis como, en por ejemplo, en micromatrices de ADN/ARN, de proteínas o inmunomatrices, con un aumento que puede conseguirse simultáneamente de esta manera de las señales de fluorescencia evaluables. Esto se consigue mediante agitación de la disolución de hibridación con ayuda de micro o nanopartículas magnéticas que se mueven de forma controlada por la disolución de hibridación y transportan las moléculas diana a los sitios individuales, es decir, sitios de unión. Así se aumenta el intervalo de acción de los sitios individuales, que en los procedimientos de análisis convencionales está limitado por la difusión.

La invención tiene la ventaja adicional que puede combinarse de una manera sencilla con sistemas de matrices de bioanálisis ya existentes que también hacen posible una retroadaptación de sistemas de reacción ya existentes, es decir, especialmente sistemas de bioanálisis ya existentes.

Nuevas herramientas de la biología molecular como, por ejemplo, las micromatrices de ADN, representan un verdadero salto tecnológico en la detección de genes y defectos de genes, en el análisis de la expresión de genes y en la profundización del conocimiento de las funciones de los genes.

Un microbiomatriz o biochip está constituido normalmente por un portaobjetos de vidrio, recubierto químicamente de forma especial, que contiene hasta alguno miles de puntos diferentemente funcionalizados microscópicamente pequeños, los llamados sitios. En el caso de las micromatrices de ADN o los chips de ADN, cada uno de estos sitios individuales está constituido por numerosas copias de una sección de ADN o gen claramente determinado que hace de "moléculas secuestrantes"

o sondas para moléculas de ADN o ARNm específicas correspondientes existentes en una muestra que va a analizarse, es decir, dianas. Las moléculas diana se marcan previamente con partículas fluorescentes para poder detectarse después de realizarse la unión a las sondas del chip correspondientes mediante escáner de fluorescencia.

Los factores especificidad y sensibilidad desempeñan una función importante en el análisis de bio o micromatrices. Mientras que la especificidad depende esencialmente de la selección o la sucesión de secuencias de las sondas de ADN en el chip y de aquellas condiciones bajo las cuales puede transcurrir el proceso de acoplamiento o de hibridación entre dianas y sondas, es decir, por ejemplo, la concentración de sales del tampón de hibridación y la temperatura de reacción, la sensibilidad depende esencialmente de la cantidad existente de diana respectiva, de la eficiencia del marcado de fluorescencia de las dianas, hasta un cierto grado también de la cantidad de la sonda de ADN existente en el chip, así como de la eficiencia de la unión entre la diana y la sonda.

En el experimento con chips clásico, el transporte de las dianas a las sondas se controla en medio acuoso sólo por la difusión. En la práctica, una disolución acuosa de tampón con las moléculas diana marcadas con fluorescencia se aplica sobre el chip con las sondas de ADN y después se deposita encima una fina placa de vidrio o cubreobjetos.

De esta manera se forma una fina película de líquido entre el chip y el cubreobjetos dentro de la cual se mueven las moléculas diana por difusión libre.

Hasta la fecha se realizaron diferentes experimentos para aumentar las señales evaluables en micromatrices de ADN con diferentes dispositivos de mezcla o bombeo que pueden dividirse en los siguientes 3 grupos.

- Mezcla mecánica mediante agitación y/o rotación del chip sobre un dispositivo previsto para ello.

- Bombeo y recirculación de la disolución de hibridación en el

chip mediante un sistema fluídico externo.

- Mezcla del líquido en el propio chip.

A continuación se describen ejemplos de los procedimientos mencionados correspondientes al estado de la técnica para poder poner de relieve características distintivas con respecto a la presente invención.

Se utilizan Surface acoustic Waves u ondas acústicas superficiales en un producto que ya puede obtenerse comercialmente con el nombre SlideBooster de la empresa Advalytix AG, Eugen-Sänger-Straße 53.0. D-85649 Brunnthal, www.advalytix.de, SildeBooster SB400, para el mezclado de finas películas líquidas.

Un mezclado activo de líquidos fue propuesto por R. H. Liu y col. Bubble-induced acoustic micromixing. Lab Chip, 2002, 2, 151-157. Para la realización del efecto de mezclado se usan microcorrientes acústicas inducidas por pequeñas burbujas que se producen mediante un emisor de sonidos piezoeléctrico. Para aumentar la eficiencia, en la cámara de mezcla están incorporadas bolsas mecánicamente acabadas microscópicamente pequeñas en las que se forman pequeñas burbujas de gas. Esta modificación de la cámara de mezcla representa un gasto adicional considerable en la fabricación de biochips y es cuestionable en lo referente a la reciclabilidad por razones de contaminación.

Además, en el documento WO 94/26396 se describe un dispositivo de mezcla para biosensores en el que se produce una homogeneización de la muestra mediante un agitador mediante una onda mecánica del exterior en una cámara. A este respecto, el agitador realiza un movimiento bidireccional normal a la superficie del sensor durante la medición de las señales. Otra memoria de patente, concretamente GB 876 070, describe muy en general el mezclado de líquidos mediante rejillas rotatorias.

El mezclado próximo a la interfase de un líquido que va a investigarse en dispositivos de sensores se describe en el documento WO 00/09991 A1. Aquí se realiza el mezclado mediante movimiento de esferas magnéticas o mediante redes móviles, ascendiendo y descendiendo alternativamente en el primer caso las esferas magnéticas en un líquido entre dos electroimanes.

En el documento EP 0 240 8a2 A1 se describe especialmente el mezclado de finas capas de líquido que contienen una suspensión de partículas magnéticas móviles. El dispositivo también comprende sistemas magnéticos. La disposición allí descrita pone a disposición un hueco para recibir la película líquida con las partículas magnéticas permanentes.

En otra patente, concretamente el documento WO 97/02357 A1, se toma en consideración un dispositivo de mezcla para la utilización en chips de ADN. Allí se mencionan una mezcla acústica y una mezcla magnética que se producen mediante corrientes alternas en electroimanes.

Por el documento US 6.806.050 B2 se conoce un chip electromagnético o biochip que comprende una matriz de unidades microelectromagnéticas individualmente alimentables y en cuya superficie están inmovilizadas moléculas de sondas. Mediante las unidades magnéticas se mueven moléculas unidas a pequeñas partículas magnéticas esencialmente en el plano del biochip y de esta manera se consigue un aumento del número de enlaces.

El documento EP-A-1 327 473 da a conocer un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.

El nuevo dispositivo desarrollado según la invención se basa en el aumento del intervalo de acción de los sitios de unión individuales, es decir, por ejemplo, sitios de ADN, añadiendo micro o nanopartículas magnéticas a la disolución de hibridación que se mueven mediante un campo magnético externamente producido y en el que pueden guiarse de forma esencialmente más específica, por ejemplo, las dianas de ADN a las sondas de los sitios individuales. Las dianas de ADN se mueven por o mediante las partículas magnéticas en una microcorriente y de esta manera se transportan.

Es objeto de la presente invención un dispositivo para aumentar la frecuencia de contacto entre dos correactantes que pueden unirse entre sí, preferiblemente entre molécula o parte de molécula de analizador y molécula o parte de molécula de analito, especialmente para aumentar la efectividad de unión y para reducir los tiempos de unión necesarios para una detección en matrices de bioanálisis según el preámbulo de la reivindicación 1 que presenta las características mencionadas...

1. Dispositivo para aumentar la frecuencia de contacto entre dos correactantes que pueden unirse entre sí, preferiblemente entre molécula o parte de molécula de analizador y molécula o parte de molécula de analito, especialmente para aumentar la efectividad de unión y para reducir los tiempos de unión necesarios para una detección en matrices de bioanálisis como, por ejemplo, micromatrices de ADN/ARN, de proteínas o inmunomatrices, con ayuda de partículas para-, superpara-o ferromagnéticas, moldeadas esférica o irregularmente, puestas específicamente en movimiento de una forma sin contacto en el medio de reacción fluido, especialmente en el líquido que rodea la matriz de bioanálisis, por campos magnéticos externamente generados mediante electroimanes (3, 2, 20) dispuestos a ambos lados del volumen de reacción o película de fluido de reacción que pueden alimentarse con corrientes variables, dado el caso micro o nanopartículas (75) recubiertas con uno de los correactantes, caracterizado

porque en un lado del recipiente de reacción o película de fluido de reacción, especialmente un portaobjetos (4) con cristal de cubierta (5) transparente que cubre el o los correactantes (73) y el líquido de reacción (70) y preferiblemente una micromatriz de bioanálisis (6), en la proximidad inmediata, está dispuesta una matriz plana bidimensional (20) o una matriz con una pluralidad de bobinas en miniatura o milimagnéticas (2), dado el caso con o sin núcleo potenciador del campo (21), que pueden alimentarse individualmente con corriente de magnetización de intensidad y/o tensión variable respectivamente prefijada en función del tiempo correspondientemente a un patrón de magnetización o intensidad de campo variable o cambiable en función del tiempo respectivamente deseado y

porque en el otro lado del recipiente de reacción, especialmente el portaobjetos (4) con la micromatriz de bioanálisis (6), en su proximidad inmediata, sólo está colocada una bobina magnética (3) que también puede alimentarse con corriente magnética variable cuyo campo magnético atraviesa todo el recipiente de reacción o partes esenciales del mismo, especialmente toda la (micro)matriz de bioanálisis (6).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta un dispositivo de control de imanes (8) con unidad de control central (81) mediante la que la bobina magnética individual (3) y cada una de las bobinas magnéticas en miniatura (2) de la matriz de bobinas magnéticas (20) pueden alimentarse respectiva, individual, e independientemente de las otras bobinas magnéticas en miniatura con corriente de magnetización variable, especialmente en lo referente al tipo de corriente, como CC o CA, con frecuencia discrecional, forma de onda, amplitud y/o desplazamiento de fase, de manera que, correspondientemente a un programa respectivamente elegido, respectivamente local, un movimiento localmente variable distinto de las partículas magnéticas (75) en las tres direcciones del espacio puede inducirse con dirección, trayectoria y velocidad de movimiento respectivamente deseadas en el líquido de reacción en la película de fluido de reacción o en el líquido que rodea la (micro)matriz de bioanálisis o biochip (6).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la bobina magnética individual (3) es anular y sin núcleo para mantener libre la visión sobre el recipiente de reacción, especialmente sobre la (micro)matriz de bioanálisis o micro-biochip (6).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la bobina micromagnética (2) de la matriz de bobinas micromagnéticas (20) está formada por espacios intermedios lo más pequeños posibles entre sí con sección transversal respectivamente circular, cuadrada o hexagonal y están dispuestas en una matriz cuadrada o matriz hexagonal similar a panal de abeja (20).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está dispuesto por completo en una cámara en la que puede controlarse y ajustarse la humedad del gas que

rodea el recipiente de reacción, especialmente la (micro)matriz de bioanálisis (6), así como preferiblemente la o su temperatura y dado el caso la presión.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado

- porque la bobina magnética individual (3) está dispuesta en un bloque (31) de material buen conductor del calor, especialmente de aluminio, y porque en el mismo está previsto un canal de medio fluido (32, 32') que rodea por fuera esta bobina magnética individual (3) en la zona próxima de su superficie próxima al recipiente de reacción, especialmente la (micro)matriz de bioanálisis (6), y uno que puede ser atravesado por un líquido de refrigeración o de calefacción, preferiblemente separado, dispuesto por encima del mismo en la zona próxima de su borde interior,

- porque dado el caso la matriz de bobinas micromagnéticas

(20) también está dispuesta en un bloque o mesa de aluminio

(21) y está rodeada lateralmente alrededor por un canal de medio fluido (22, 227) por el que puede circular líquido de refrigeración o de calefacción y

- porque dado el caso adicionalmente debajo de la matriz de bobinas micromagnéticas (20) está dispuesto un sistema de canales de refrigeración (225) en un bloque de metal (25) separado.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado

- porque el bloque de metal, especialmente de aluminio, (31) con la bobina magnética individual (3) se cierra con una placa de cristal (33) con respecto al recipiente de reacción, especialmente con respecto a la matriz de bioanálisis (6) o microbiochip,

- porque dado el caso el bloque de metal (21), especialmente de aluminio, con la matriz de bobinas micromagnéticas (20) está cerrado mediante una lámina de cubierta de aluminio o plástico

(23) y

- porque dado el caso los dos bloques de metal (21, 31), especialmente de aluminio, se mantienen separados entre sí mediante al menos un elemento de anillo (26, 27) de goma cerrado dispuesto próximo al borde entre la placa de vidrio (33) y la lámina de cubierta (23) anteriormente mencionadas con la formación de una cámara de muestra (230) protegida del entorno

5 y sus influencias.