Un procedimiento para proporcionar una gota en contacto con una superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles (1102,

1207, 1305) comprendidas en la gota en un microaccionador de gotas, con una concentración reducida de la sustancia, comprendiendo el procedimiento: (a) proporcionar un microaccionador de gotas que comprende dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles en contacto con la gota (1101, 1206), comprendiendo la gota una concentración de partida y una cantidad de partida de una sustancia (1103, 1208, 1306) y teniendo un volumen de partida; (b) realizar una o más operaciones de gotas para unir una gota de lavado (1106, 1205) con la gota (1101, 1206) proporcionada en la etapa (a) para dar una gota combinada (1307); y (c) inmovilizar la una o más perlas magnéticamente sensibles por exposición de dicha una o más perlas magnéticamente sensibles a un campo magnético; caracterizado porque mientras que dichas una o más perlas magnéticamente sensibles están así inmovilizadas, dicho procedimiento incluye además la etapa de: (d) realizar una o más operaciones de gotas mediadas por electrohumectación para dividir la gota combinada para dar un conjunto de gotas que comprende: -(i) una gota (1108, 1212) en contacto con dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles que tiene una concentración disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y -(ii) una gota (1110, 1214) que está separada de dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles

1 Campo de la Invención

La invención se refiere a un microaccionador de gotas y a sistemas, aparatos y procedimientos que emplean el microaccionador de gotas para ejecutar diversos protocolos usando gotas separadas. La invención es útil, por ejemplo, en la ejecución de protocolos para la realización de ensayos bioquímicos y/o biológicos. La invención también se refiere a sistemas y procedimientos para ejecutar protocolos basados en gotas.

2 Antecedentes de la Invención

La capacidad para realizar rápidamente ensayos bioquímicos y de otro tipo es crítica en una amplia diversidad de campos. Por ejemplo, un diagnóstico rápido y preciso de enfermedad infecciosa es crucial tanto para la gestión eficaz de la enfermedad en sujetos individuales como para la mejoría de los problemas de salud pública de patógenos con multirresistencia a fármacos e infecciones extrahospitalarias.

Los procedimientos de amplificación de ADN basados en PCR actuales experimentan varios inconvenientes incluyendo el alto coste de los reactivos, la intensidad de la mano de obra y la susceptibilidad a contaminación cruzada. Además, en comparación con el cultivo, los ensayos de PCR son menos capaces de ensayar simultáneamente múltiples especies, factores de virulencia y marcadores de resistencia a fármacos. Con frecuencia, carecen de sensibilidad y de una cuantificación rentable del patógeno. Existe la necesidad en la técnica de dispositivos mejorados para la detección de ácidos nucleicos que superasen estas limitaciones al tiempo que también miniaturizasen y automatizasen la técnica, de modo que estos ensayos podrían aplicarse potencialmente en el punto de recogida de muestra con un entrenamiento mínimo.

La secuenciación de ácidos nucleicos está siendo cada vez más común en una diversidad de campos, tales como de secuenciación del genoma completo, diagnóstico, farmacogenómica y medicina forense. Sin embargo, el campo de la secuenciación se ha visto obstaculizado por la naturaleza costosa de las máquinas de secuenciación. El desarrollo de sistemas de ensayo de alto rendimiento económicos es críticamente importante para la generalización del ensayo genético y de las muchas ventajas que se asocian con el mismo. Por lo tanto, existe la necesidad de nuevas plataformas tecnológicas que permitan secuenciar de forma rápida y fiable ácidos nucleicos a un coste razonable. La invención descrita en el presente documento proporciona un sistema de secuenciación basado en gotas económico.

Los inmunoensayos se usan ampliamente para el diagnóstico clínico y constituyen un mercado de más de 3 mil millones de dólares en los Estados Unidos solamente. Los inmunoensayos están entre los procedimientos más sensibles y específicos que se usan rutinariamente en un laboratorio clínico. Los inmunoensayos hacen uso de la alta afinidad y especificidad en la unión entre un antígeno y su anticuerpo homólogo para detectar y cuantificar el antígeno en una matriz de muestra. Los inmunoensayos heterogéneos, tales como el ELISA (ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas), están entre los procedimientos de análisis clínico más sensibles y específicos, y se han usado ampliamente para la identificación de una amplia clase de antígenos y anticuerpos. Por ejemplo, se realizan inmunoensayos, entre otras cosas, para la identificación de marcadores cardiacos, marcadores tumorales, fármacos, hormonas y enfermedades infecciosas.

El menor consumo de muestras, la mayor rapidez de análisis y la automatización completa son tres características altamente deseables que requieren una mejora continua de cualquier analizador clínico. Aunque los analizadores de inmunoensayo de laboratorio del estado de la técnica ofrecen una buena automatización y rendimiento, requieren una cantidad de muestra significativa por ensayo (incluyendo volúmenes no utilizables) y tiempos de análisis prolongados. Los largos tiempos de ensayo y el gran tamaño de estos analizadores los hace poco prácticos para su uso en un entorno de punto de recogida de muestra.

Además, existe una variabilidad considerable en el rendimiento de inmunoensayo, en gran parte atribuido a que las técnicas dependen del operario, dando como resultado que sea difícil comparar resultados de un estudio a otro, e incluso dentro del mismo estudio si se usa más de un laboratorio. Un analizador totalmente automático e integrado que elimine la dependencia del operario y normalice los resultados para los ensayos de control inmune mejoraría considerablemente la interpretación de los resultados de los ensayos.

Aunque se han realizado avances significativos en la automatización de inmunoensayos, estos analizadores son prohibitivamente caros y un entorno de investigación de bajo rendimiento no puede permitírselos. Los sistemas de bajas prestaciones con lavadores de placas automáticos, incubadoras y óptica integrada requieren todavía que un técnico experto realice varias etapas clave en un inmunoensayo, tales como preparar placas de microtitulación con anticuerpos y cargar muestras en las placas. Esto da como resultado errores humanos debido a la intervención manual repetida, y es una fuente muy importante de variación interensayo e intraensayo.

También existe la necesidad de ensayos en el punto de recogida de muestra en una diversidad de campos, tales como los campos de detección relacionados con la medicina, el medio ambiente y el bioterrorismo. Como ejemplo, el ensayo en el punto de recogida de muestra (PRM) para análisis de sangre clínicos ha mejorado, pero continúa siendo un desafío clave para la atención médica moderna. Idealmente, el ensayo en PRM permitiría al médico clínico diagnosticar y aplicar tecnologías salvavidas a tiempo real, evitando la necesidad de grandes instalaciones de laboratorio. Continúa existiendo la necesidad en la técnica de un laboratorio en un chip que permita un control simultáneo de gases, metabolitos, electrolitos, enzimas, ADN, proteína y células en sangre en bajos volúmenes de muestra en el PRM.

El control microfluido de los fluidos es requisito esencial para un laboratorio en un chip de éxito. Los sistemas microfluidos pueden agruparse ampliamente en arquitecturas basadas en flujo continuo y en flujo discreto. Como sugiere el nombre, los sistemas de flujo continuo dependen del flujo continuo de líquidos en canales mientras que los sistemas de flujo discreto utilizan gotas de líquido dentro de canales

o en una arquitectura sin canales. Una limitación común de los sistemas de flujo continuo es que el transporte de líquido está físicamente confinado a canales permanentemente fijos. Los mecanismos de transporte usados están habitualmente impulsados por presión mediante bombas externas o impulsados electrocinéticamente mediante altos voltajes. Estas estrategias implican una canalización compleja y requieren grandes sistemas de soporte en forma de válvulas externas o suministros de energía. Estas restricciones hacen difícil conseguir un alto grado de integración funcional y control en sistemas de flujo continuo convencionales, particularmente en la realización de un dispositivo de mano en el punto de recogida de muestra. Continúa existiendo la necesidad en la técnica de un sistema de ensayo de punto de recogida de muestra que haga uso de manipulaciones de gotas y, especialmente, un sistema que pueda efectuar múltiples ensayos o múltiples tipos de ensayos en un solo microchip.

3 Breve Descripción de la Invención

Un aspecto de la presente invención se refiere a un lavado basado en gotas. Otro aspecto de la presente invención se refiere a una modificación de superficie y un lavado basados en gotas. Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento para proporcionar una gota en contacto con la superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles comprendidas en la gota en un microaccionador de gotas, comprendiendo la gota una concentración de partida y una cantidad de partida de una sustancia y teniendo un volumen de partida, con una concentración reducida de la sustancia, comprendiendo el procedimiento:

(a) proporcionar un microaccionador de gotas que comprende la superficie en contacto con la gota; y

(b) realizar una o más operaciones de gotas para unir una gota de lavado con la gota proporcionada en la etapa (a), para dar una gota combinada;

caracterizado porque dicho procedimiento incluye además las etapas de:

(c) inmovilizar las perlas magnéticamente sensibles por exposición de las perlas magnéticamente sensibles a un campo magnético; y

(d) realizar una o más operaciones... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para proporcionar una gota en contacto con una superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles (1102, 1207, 1305) comprendidas en la gota en un microaccionador de gotas, con una concentración reducida de la sustancia, comprendiendo el procedimiento:

(a) proporcionar un microaccionador de gotas que comprende dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles en contacto con la gota (1101, 1206), comprendiendo la gota una concentración de partida y una cantidad de partida de una sustancia (1103, 1208, 1306) y teniendo un volumen de partida;

(b) realizar una o más operaciones de gotas para unir una gota de lavado (1106, 1205) con la gota (1101, 1206) proporcionada en la etapa (a) para dar una gota combinada (1307); y

(c) inmovilizar la una o más perlas magnéticamente sensibles por exposición de dicha una o más perlas magnéticamente sensibles a un campo magnético;

caracterizado porque mientras que dichas una o más perlas magnéticamente sensibles están así inmovilizadas, dicho procedimiento incluye además la etapa de:

(d) realizar una o más operaciones de gotas mediadas por electrohumectación para dividir la gota combinada para dar un conjunto de gotas que comprende:

(i) una gota (1108, 1212) en contacto con dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles que tiene una concentración disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y

(ii) una gota (1110, 1214) que está separada de dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además liberar o resuspender una o más de las perlas después de la etapa (d) de la reivindicación 1.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa (c) comprende situar la gota (1101, 1206) que comprende las perlas magnéticamente sensibles en proximidad a un medio (1104, 1204, 1304) para lograr un campo magnético en proximidad a uno o más electrodos, en el que la intensidad y la proximidad del campo magnético son suficientes para inmovilizar perlas magnéticamente sensibles durante la ejecución de un protocolo de lavado.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa (d) produce un conjunto de gotas que comprende:

(a) una gota (1108, 1212) que comprende sustancialmente todas las perlas y que tiene una concentración disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y

(b) una gota (1110, 1214) que carece sustancialmente de las perlas.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la gota (1108, 1212) de la etapa (d)(i) comprende más del 99% de las perlas presentes en la gota combinada.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la gota (1108, 1212) de la etapa (d)(i) comprende más del 99,999% de las perlas presentes en la gota combinada.