INMOVILIZACION DE UNA BIOMOLECULA UTILIZANDO TECNOLOGIA DE PLASMA ATMOSFERICO.

Procedimiento para inmovilizar una biomolécula en una superficie de muestra mediante la generación y mantenimiento de un plasma a presión atmosférica a una temperatura entre la temperatura ambiente y 60ºC,

comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:

• introducir una muestra en el espacio entre un primer y un segundo electrodo, estando presente una atmósfera mezclada entre dichos electrodos,

• aplicar una tensión alterna a dichos primer y segundo electrodos para generar y mantener un plasma en el espacio volumétrico entre dichos electrodos, alternando dicha tensión entre una tensión positiva para dicho primer electrodo y una tensión cero para dicho segundo electrodo, y una tensión cero para dicho primer electrodo y una tensión negativa para dicho segundo electrodo, y

• depositar un revestimiento sobre una superficie de dicha muestra,

en el que dicha atmósfera mixta comprende un precursor polimérico de plasma reactivo y un aerosol que comprende la biomolécula, y en el que dicho precursor polimérico de plasma reactivo se deposita y dicha biomolécula se inmoviliza durante la etapa de deposición

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/BE2005/000062.

Solicitante: VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK (VITO).

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: BOERETANG 200,2400 MOL.

Inventor/es: DIELS, LUDO, PAULUSSEN,SABINE, DEJONGHE,WINNIE, MENEVE,JAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01N33/543M

Clasificación PCT:

  • G01N33/543 SECCION G — 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. › con un soporte insoluble para la inmovilización de compuestos inmunoquímicos.

Clasificación antigua:

  • G01N33/543 G01N 33/00 […] › con un soporte insoluble para la inmovilización de compuestos inmunoquímicos.

Fragmento de la descripción:

Inmovilización de una biomolécula utilizando tecnología de plasma atmosférico.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a técnicas de plasma, que implican la inclusión de moléculas biológicas en una capa depositada de plasma.

Estado de la técnica

En la técnica resulta conocido aplicar grupos funcionales a una superficie mediante tecnología de plasma. En una segunda etapa, es posible a continuación fijar biomoléculas a dichos grupos funcionales. Los grupos funcionales pueden obtenerse mediante la activación de polímeros o mediante la aplicación de una capa de cobertura con grupos funcionales. En la mayoría de los casos, la tecnología conocida se refiere a un proceso de por lo menos dos etapas.

El documento DE19835869 describe la estabilización de una enzima inmovilizada sobre un sustrato, especialmente un biosensor o biorreactor. El documento menciona la aplicación simultánea de enzimas sobre una superficie y la aplicación de una capa polimérica. La tecnología utilizada es la deposición en la fase de gas, que crea un entorno inestable para las biomoléculas y lleva a una degradación no deseada de las mismas.

La patente EP0351950 se refiere a la utilización de plasma para inmovilizar la proteína sobre superficies poliméricas, en la que se utiliza un proceso de dos etapas en el que las biomoléculas se exponen a un plasma de baja presión (vacío). La aplicación de biomoléculas se realiza separadamente de la aplicación de los precursores poliméricos. El proceso descrito es así únicamente aplicable a sustratos poliméricos.

La patente EP1231470 describe un procedimiento para la inmovilización de sustancias con tecnología de plasma. Las biomoléculas se ponen en contacto con el plasma en un proceso de por lo menos dos etapas: una capa polimérica de plasma opcional se aplica a una superficie, seguido por la colocación de las biomoléculas en dicha superficie y la aplicación en vacío de una película polimérica de plasma en dichas biomoléculas. Es dudoso que las biomoléculas conserven sus actividades con este procedimiento, dado que están cubiertas por una película gruesa polimérica.

El documento WO 03/086031 describe un proceso de plasma atmosférico que comprende pulverizar precursores líquidos en un plasma que provocan la polimerización. No se hace ninguna mención específica a las biomoléculas.

El documento "Antimicrobial coatings obtained in an atmospheric pressure dielectric barrier flow discharge", de Paulussen et al, actas del simposio de MRS, tomo 724, 1 de Abril de 2002, p. 246, está relacionado con el desarrollo de revestimientos poliméricos de plasma incluidas las sustancias antimicrobiales tales como sales de plata, mediante la adición de dichas sustancias a una solución precursora.

El documento DE19835869 está relacionado con un procedimiento para producir capas estables de enzimas sobre un sustrato vehículo, donde la enzima se inmoviliza en el vehículo, y donde después o durante la inmovilización, en la fase de gas se deposita una capa polimérica mediante una técnica de deposición.

Objetivos de la invención

El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para inmovilizar biomoléculas sobre una superficie, con el fin de que sea posible utilizar dichas biomoléculas en interacción específica con otras moléculas de interés. El objetivo de la presente invención consiste así en desarrollar un proceso de una etapa totalmente nueva para la inmovilización de proteínas/enzimas u otras biomoléculas, que sea aplicable a gran escala a superficies de cualquier tipo. La nueva metodología debería ofrecer varias ventajas sobre las técnicas clásicas de inmovilización, incluida una mejor reproducibilidad, elevada flexibilidad, amplia aplicabilidad, tratamiento directo y, en consecuencia, unos índices elevados de rendimiento. El nuevo sistema de tratamiento podría a su vez llevar a aplicaciones totalmente nuevas que no son factibles con la tecnología del estado de la técnica actual.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para inmovilizar una biomolécula en una superficie de muestra mediante la generación y mantenimiento de un plasma frío a presión atmosférica, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:

• introducir una muestra en el espacio entre un primero y un segundo electrodos, encontrándose presente una atmósfera mixta entre dichos electrodos,
• aplicar una tensión alterna a dichos primer y segundo electrodos para generar y mantener un plasma en el espacio volumétrico entre dichos electrodos, alternando dicha tensión entre una tensión positiva para dicho primer electrodo y una tensión cero para dicho segundo electrodo, y una tensión cero para dicho primer electrodo y una tensión negativa para dicho segundo electrodo, y
• depositar un revestimiento sobre una superficie de dicha muestra,

en el que durante la etapa de deposición, se depositan e inmovilizan un precursor reactivo y una biomolécula.

Preferentemente, el precursor reactivo es un gas o un líquido en la forma de un aerosol.

La biomolécula se selecciona preferentemente de entre el grupo compuesto de una proteína, un polinucleótido, un azúcar, un lípido, un factor de crecimiento, una hormona y una sustancia fisiológicamente activa.

El precursor reactivo puede seleccionarse de entre el grupo compuesto por un hidrocarburo, un hidrocarburo fluorado y un compuesto organometálico o una combinación de los mismos.

La atmósfera mixta puede comprender helio, argón, nitrógeno, aire, dióxido de carbono, amonio o una combinación de los mismos.

La muestra puede comprender materiales metálicos, cerámicos o plásticos, fibras tejidas o no tejidas, fibras naturales o fibras sintéticas o polvos.

Si es necesario, los electrodos pueden enfriarse a temperaturas entre 0ºC y 100ºC.

Según la invención, la atmósfera mixta comprende el precursor reactivo y un aerosol que comprende la biomolécula.

En otra forma de realización alternativa de la presente invención, el precursor reactivo se administra a la reminiscencia residual de dicho plasma junto con un aerosol que comprende una biomolécula, depositándose e inmovilizándose ambos en una superficie de muestra que se coloca en la misma reminiscencia residual durante la etapa de deposición.

Descripción detallada de la invención

En el contexto de la presente invención se contempla que los materiales biotécnicos presenten lugares de biorreconocimiento diseñados para interactuar específicamente con otras especies de interés biológicas o no biológicas. La presente invención permite diseñar y construir superficies robustas de bioingeniería mediante un tratamiento de plasma frío atmosférico, que permiten la fijación de todos los tipos de biomoléculas a las superficies de un modo directo sin utilizar fijadores químicos que puedan cambiar la configuración y actividad de las biomoléculas o que puedan implicar costes elevados y problemas referentes a la homogeneidad. Dicha tecnología puede abrir el camino a un ámbito completamente nuevo de futuras aplicaciones en el entorno médico, químico, alimentario, de los materiales y muchos otros sectores industriales, incluidos, pero sin que esto represente limitación alguna:

• Biosensores para aplicaciones a gran escala y pequeña escala como, por ejemplo, la detección de contaminantes (dioxinas, sustancias seudo-estrogénicas, antibióticos, microcontaminantes, etc., por ejemplo en el agua y en el aire), diagnósticos biomédicos, ensayos de toxicidad, etc.;
• Laboratorios en un solo chip: la barrera de baja energía para la movilidad en el plano de la superficie puede utilizarse para facilitar reacciones complejas que exigen un grupo de diferentes proteínas, incluidas las aplicaciones en el campo de la bilogía molecular;
• Materiales biomiméticos, por ejemplo para implantes (para imitación del reconocimiento biomolecular);
• Células solares basadas en proteínas de transferencia inmovilizadas de transferencia de carga fotosensible;
• Superficies no contaminantes para diagnósticos médicos, termointercambiadores, y equipo de elaboración de alimentos;
• Revestimientos antimicrobianos para textiles (médicos), plásticos para aplicaciones médicas, envases de alimentos;
• Superficies para controlar directamente la liberación de fármacos;
• Materiales/textiles inteligentes, por ejemplo mediante la incorporación de proteínas en revestimientos conductores poliméricoss...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para inmovilizar una biomolécula en una superficie de muestra mediante la generación y mantenimiento de un plasma a presión atmosférica a una temperatura entre la temperatura ambiente y 60ºC, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:

• introducir una muestra en el espacio entre un primer y un segundo electrodo, estando presente una atmósfera mezclada entre dichos electrodos,
• aplicar una tensión alterna a dichos primer y segundo electrodos para generar y mantener un plasma en el espacio volumétrico entre dichos electrodos, alternando dicha tensión entre una tensión positiva para dicho primer electrodo y una tensión cero para dicho segundo electrodo, y una tensión cero para dicho primer electrodo y una tensión negativa para dicho segundo electrodo, y
• depositar un revestimiento sobre una superficie de dicha muestra,

en el que dicha atmósfera mixta comprende un precursor polimérico de plasma reactivo y un aerosol que comprende la biomolécula, y en el que dicho precursor polimérico de plasma reactivo se deposita y dicha biomolécula se inmoviliza durante la etapa de deposición.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el precursor polimérico de plasma reactivo es un gas o un líquido en la forma de un aerosol.

3. Procedimiento para inmovilizar una biomolécula en una superficie de muestra mediante la generación y el mantenimiento de un plasma a presión atmosférica a una temperatura entre la temperatura ambiente y 60ºC, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:

- introducir una muestra en el espacio entre un primer y un segundo electrodo, estando presente una atmósfera mixta entre dichos electrodos,
- aplicar una tensión alterna a dichos primer y segundo electrodos para generar y mantener un plasma en el espacio volumétrico entre dichos electrodos, alternando dicha tensión entre una tensión positiva para dicho primer electrodo y una tensión cero para dicho segundo electrodo, y una tensión cero para dicho primer electrodo y una tensión negativa para dicho segundo electrodo, y
- depositar un revestimiento sobre una superficie de dicha muestra,

en el que durante la etapa de deposición se deposita un precursor polimérico de plasma reactivo y se inmoviliza una biomolécula, y en el que el precursor polimérico de plasma reactivo se administra a la luminiscencia residual de dicho plasma junto con un aerosol que comprende una biomolécula, depositándose e inmovilizándose ambos sobre una superficie de muestra que está dispuesta en la misma luminiscencia residual durante la etapa de deposición.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la biomolécula se selecciona de entre el grupo constituido por una proteína, un polinucleótido, un azúcar, un lípido, un factor de crecimiento, una hormona.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el precursor polimérico de plasma reactivo se selecciona de entre el grupo constituido por un hidrocarburo, un hidrocarburo fluorado y un compuesto organometálico o una combinación de los mismos.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la atmósfera mixta comprende helio, argón, nitrógeno, aire, dióxido de carbono, amonio o una combinación de los mismos.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la muestra comprende materiales metálicos, cerámicos o plásticos, fibras tejidas o no tejidas, fibras naturales o fibras sintéticas o polvos.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los electrodos se enfrían a temperaturas entre 0ºC y 100ºC.


 

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