DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA LA SEPARACIÓN DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS O MAGNETIZABLES DE UN LÍQUIDO.

Dispositivo para la separación de partículas magnéticas o magnetizables de un líquido usando un campo magnético,

presentando el dispositivo (10) - una cabecera (3) con una o varias varillas magnetizables (4), la(s) cual(es) está(n) unida(s) fija(s) o removible(s) con la cabecera (3); - uno o varios imanes permanentes (1), cuya(s) posición(es) relativa(s) respecto de la cabecera es/ son modificable(s) mediante un movimiento especificable del/ de los imanes o/ y mediante un movimiento especificable de la cabecera, de manera tal que el/ los imán(es) permanente(s) adopta(n) una primera posición existente encima de la cabecera o una segunda posición que se encuentra fuera de la primera posición mencionada.

La invención se refiere a dispositivos para la separación y resuspensión de partículas magnéticas o magnetizables de líquidos por medio de un campo magnético generado por uno o varios imanes permanentes. Además, la invención se refiere a procedimientos para la separación de partículas magnéticas o magnetizables de líquidos y la mezcla y resuspensión de partículas magnéticas o magnetizables en líquidos por medio de un campo magnético generado mediante uno o varios imanes permanentes. Los dispositivos y procedimientos son aptos, por ejemplo, para la aplicación en el desarrollo farmacéutico, bioquímica, genética molecular, microbiología, diagnóstico médico y medicina forense.

Los procedimientos que se basan en la separación magnética usando partículas magnéticas específicamente aglutinantes y atrayentes magnéticamente o con los cuales es posible mezclar partículas magnéticas o magnetizables en líquidos, tienen una importancia creciente en el campo de la preparación de muestras para investigaciones diagnósticas o analíticas o para la realización de investigaciones diagnósticas o analíticas. Ello es válido, en particular, para procedimientos automáticos, porque de este modo pueden prepararse o analizarse una gran cantidad de muestras en breve tiempo y puede prescindirse de pasos de centrifugado trabajosos. De este modo se crean las condiciones previas para un screening eficiente y económico con una elevada capacidad de muestras. Ello, por ejemplo, es de importancia enorme para aplicaciones en estudios genéticos moleculares o en el campo del diagnóstico médico, debido a que la manipulación puramente manual de un número de muestras muy grande es virtualmente imposible de llevar a cabo o de pagar.

Otros campos de aplicación importantes se refieren a métodos de screening farmacéuticos para la identificación de potenciales sustancias activas farmacéuticas.

El principio básico de la separación magnética de sustancias de mezclas complejas se basa en el proceso de funcionalizar partículas magnéticas (magnetizables o partículas atrayentes magnéticamente) de manera específica para el proceso de separación intentado, es decir, se les proporcionan, mediante tratamiento químico, características de enlace para las sustancias meta a separar. El tamaño de dichas partículas se encuentra, por lo general, en el intervalo de 0,05 a 500 µm, aproximadamente.

Las partículas magnéticas que presentan características de enlace para determinadas sustancias y que son aptas para la separación de dichas sustancias de mezclas complejas han sido descritas, por ejemplo, en el documento DE 195 28 029 A1 y se consiguen comercialmente (por ejemplo, chemagen Biopolymer-Technologie AG, DE-52499 Baesweiler).

En procesos de separación conocidos, las partículas magnéticas funcionalizadas se agregan en un primer paso (paso de "ligación") a una mezcla a purificar que contiene la(s) sustancia(s) meta en un líquido que favorece la aglomeración de las moléculas de la sustancia meta con las partículas magnéticas (búfer ligante). De este modo se produce, con las partículas magnéticas, un enlace selectivo de la(s) sustancia(s) meta contenida(s) en la mezcla. A continuación, dichas partículas magnéticas son inmovilizadas ("pellet") en un lugar de la pared interior del recipiente de reacción usando fuerzas magnéticas o bien un campo magnético, por ejemplo, por medio de un imán permanente. A continuación, se separa el sobrenadante líquido y se lo descarta, por ejemplo, mediante la succión o el decantado. Debido a que de la manera mencionada las partículas magnéticas están inmovilizadas, se evita, en gran medida, que dichas partículas sean separadas junto con el sobrenadante.

A continuación, las partículas magnéticas inmovilizadas son resuspendidas nuevamente. Con este propósito se usa un líquido eluyente o un búfer eluyente, apropiado para disolver el enlace entre la(s) sustancia(s) meta y las partículas magnéticas, de modo que las moléculas de la sustancia meta son liberadas por las partículas magnéticas y puedan ser separadas mediante el líquido eluyente, mientras que las partículas magnéticas son inmovilizadas mediante la acción de un campo magnético. Antes del paso eluyente pueden realizarse uno o varios pasos de lavado.

Correspondientemente funcionalizadas, las partículas magnéticas también pueden usarse directamente para investigaciones diagnósticas o analíticas. En este caso, la funcionalización posibilita el enlace específico de, por ejemplo, sustancias patógenas. Sin embargo, para poder conseguir una información a ser posible inequívoca, por ejemplo, referente a una sustancia patógena, deben extraerse todas las impurezas en soluciones apropiadas. Para ello es necesario un mezclado a ser posible eficiente (lavado) de los analitos a los cuales están adheridas las partículas. Un proceso de este tipo facilita la presente invención, ante todo cuando el número de las muestras a procesar al mismo tiempo es grande o se deba trabajar con volúmenes pequeños (formato 384 o 1536).

Para la realización de procedimientos de separación por medio de partículas magnéticas se han descritos dispositivos de distintos tipos. El documento DE 296 14 623 U1 da a conocer un separador magnético equipado con imanes permanentes móviles. Alternativamente, se propone que el recipiente de reacción que contiene las partículas magnéticas sea movido mediante dispositivos de accionamiento mecánicos respecto de un imán permanente instalado fijo. El dispositivo descrito en el documento DE 296 14 623 U1 no presenta varillas magnetizables que se sumergen en el líquido de muestra; más bien, los imanes permanentes son posicionados, en cada caso, al lado de los diferentes recipientes de reacción.

El dispositivo según el documento DE 100 63 984 A1 trabaja según un principio similar, que presenta una sujeción de imán móvil y una sujeción móvil de recipientes de reacción, pudiendo los imanes ser posicionados al lado de los recipientes de reacción.

Mediante los dispositivos mencionados anteriormente puede conseguirse que las partículas magnéticas sean inmovilizadas o recogidas como "pellets" en la pared interior o en el fondo de un recipiente de reacción. Sin embargo, dichos dispositivos no son apropiados para extraer las partículas magnéticas de un recipiente de reacción. Por este motivo, para la separación del líquido de las partículas magnéticas debe succionarse, en cada caso, el líquido de los diferentes recipientes de reacción. Ello es inconveniente, porque está acompañado de un alto consumo de material (puntas de pipetas desechables). Además, no se puede evitar que también sean succionadas partículas magnéticas aisladas; de ello resulta una elevada tasa de errores. Otros errores pueden producirse por el goteo de líquidos, lo que genera contaminaciones cruzadas.

En el documento DE 100 57 396 C1 se propone un separador magnético que presenta una pluralidad de varillas rotativas que pueden ser magnetizadas mediante una bobina excitatriz. Mediante la inmersión de la varilla en el líquido que contiene las partículas magnéticas y extracción de la varilla en estado magnetizado pueden extraerse las partículas magnéticas del líquido y, dado el caso, trasladarse a otro recipiente de reacción. Allí pueden ser liberadas nuevamente mediante la desconexión de la bobina excitatriz, por ejemplo, en un líquido de lavado o eluyente.

El inconveniente de este dispositivo es que la bobina excitatriz tiene un requerimiento de espacio relativamente grande, por lo que resultan restricciones constructivas. Además de ello, tanto el posicionamiento como el número de varillas dependen de la geometría del electroimán, lo que puede contener restricciones para el procesamiento de muestras. Sin embargo, la geometría del electroimán no puede alterarse arbitrariamente, porque, entonces, debería aceptarse inhomogeneidades del campo magnético.

El documento WO 2005/ 005049 A es considerado como el estado más actual de la técnica. Da a conocer un dispositivo para la separación de partículas magnéticas o magnetizables de un líquido usando un campo magnético, presentando el dispositivo

• una cabecera con una o varias varillas magnetizables, la(s) cual(es) está(n) unida(s) fija(s) o removible(s) con la cabecera;

• uno o varios imanes permanentes, cuya(s) posición(es) relativa(s) respecto de la cabecera es/ son modificable(s) de este modo mediante un movimiento especificable del/ de los imanes o/ y mediante un movimiento especificable de... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la separación de partículas magnéticas o magnetizables de un líquido usando un campo magnético, presentando el dispositivo (10)

- una cabecera (3) con una o varias varillas magnetizables (4), la(s) cual(es) está(n) unida(s) fija(s) o removible(s) con la cabecera (3);

- uno o varios imanes permanentes (1), cuya(s) posición(es) relativa(s) respecto de la cabecera es/ son modificable(s) mediante un movimiento especificable del/ de los imanes o/ y mediante un movimiento especificable de la cabecera, de manera tal que el/ los imán(es) permanente(s) adopta(n) una primera posición existente encima de la cabecera o una segunda posición que se encuentra fuera de la primera posición mencionada.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las varillas magnetizables (4) están montadas a una placa de base (9) y forman una unidad con la misma, siendo preferente que la placa de base esté conectada de modo removible con la cabecera (3).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la placa (9) está equipada con una pluralidad de varillas magnetizables (4) dispuestas en una o varias filas, conteniendo cada fila una pluralidad de varillas (4).

4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque presenta medios mediante los cuales las varillas

(4) o la placa de base (9) con las varillas (4) fijadas a ella puede(n) estar unida(s) de manera removible con la cabecera y/ o quitarse de la cabecera, pudiendo los medios ser operados, preferentemente, mediante un accionamiento electromotor o mediante medios neumáticos, electromagnéticos o hidráulicos, o mediante una combinación de éstos.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la/las varilla(s) (4) mencionada(s) está(n) equipada(s), cada una, de un casquillo (8) deslizable y recambiable.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque presenta varios casquillos que forman una unidad (8') común.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque presenta medios mediante los cuales los casquillos recambiables (8) o los casquillos (8') en las varillas (4) o en la cabecera (3) puede(n) estar unido(s) de manera removible con la cabecera (3) y/ o quitarse de las varillas (4), o de la cabecera, pudiendo los medios ser operados, preferentemente, mediante un accionamiento electromotor o mediante medios neumáticos, electromagnéticos o hidráulicos, o mediante una combinación de éstos.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cabecera del dispositivo está dispuesta móvil y puede ser puesta en movimiento mediante un dispositivo de accionamiento, presentando el dispositivo de accionamiento, preferentemente, medios de accionamiento electromotor, neumático, electromagnético o hidráulico, o una combinación de los mismos.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la cabecera (3) está dispuesta móvil, de manera que puede realizar uno o varios movimientos del tipo mencionado a continuación:

- Movimientos de traslación en un plano horizontal;

- movimientos a lo largo de una trayectoria circular, una trayectoria elíptica o una trayectoria irregular, en cada caso sobre un plano horizontal;

- movimientos en sentido vertical;

correspondiendo el sentido vertical, en lo esencial, al sentido longitudinal de las varillas magnetizables (4').

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque presenta un dispositivo de sujeción (6) para uno o varios recipientes de muestras (7).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de sujeción (6) está dispuesto móvil y puede ser puesto en movimiento mediante un mecanismo de accionamiento, de modo que los recipientes de muestras (7) pueden posicionarse en un sector situado debajo de las varillas (4) o fuera de dicho sector, pudiendo el mecanismo de accionamiento (6) presentar, preferentemente, medios de accionamiento electromotor, neumático, electromagnético o hidráulico, o una combinación de los mismos.

12. Dispositivo según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el dispositivo de sujeción (6) está dispuesta móvil de manera que puede realizar uno o varios movimientos del tipo mencionado a continuación:

- Movimientos de traslación en un plano horizontal

- movimientos a lo largo de una trayectoria circular, una trayectoria elíptica o una trayectoria irregular cerrada, en cada caso sobre un plano horizontal;

40

45

- movimientos en sentido vertical;

correspondiendo el sentido vertical, en lo esencial, al sentido longitudinal de las varillas magnetizables (4).

13. Dispositivo según la reivindicación 10 a 12, caracterizado porque el dispositivo de sujeción (6) es componente de un sistema robótico controlado por programa e instalado de manera que una pluralidad de recipientes mencionados individuales o de grupos de tales recipientes (7), en particular placas de microtitulación, son movidos alternadamente a una posición debajo de las varillas (4) mencionadas y, a continuación, después de un intervalo de tiempo especificado, nuevamente movidos a una posición que se encuentra fuera del sector debajo de las varillas.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque el movimiento vertical del/ de los dispositivo(s) de sujeción (6) pueden ajustarse o controlarse mediante una unidad de control o regulación, de manera que con un movimiento hacia arriba se lleve a cabo una inmersión de las varillas (4) en los recipientes (7) llenos de líquido.

15. Dispositivo según la una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cabecera o/ y el dispositivo de sujeción está capacitado para realizar movimientos de agitación o de vibración.

16. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la cabecera está dispuesta fija.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el/los imán(es) permanente(s)

(1) está/están dispuestos de manera desplazable, de modo que el/los imán(es) puede(n) moverse desde fuera mediante el desplazamiento (o mediante fuerzas de tracción) hacia dentro del sector situado encima de la cabecera (3) y puede(n) ser movido(s) nuevamente fuera de este sector.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el/ los imán(es) permanente(s)

(1) está(n) dispuestos giratorios o volcables.

19. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el movimiento del/ de los imán(es) permanente(s) se realiza mediante un dispositivo de accionamiento que presenta, preferentemente, medios de accionamiento electromotor, neumático, electromagnético o hidráulico, o una combinación de los mismos.

20. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo tiene asignado un ordenador controlado por programa y conectado con el mismo, mediante el cual puede controlarse o regularse, como mínimo, una de las funciones siguientes del dispositivo, o mediante el cual pueden coordinarse entre sí, como mínimo, dos de las funciones mencionadas a continuación:

- Movimiento del/ de los imán(es) permanente(s) (1), en particular los intervalos de tiempo, dentro de los cuales el/ los imán(es) está(n) posicionado(s) encima de las varillas magnetizables (4);

- movimiento de la cabecera (3) en sentido horizontal y/ o vertical, en particular duración, frecuencia y amplitud de un movimiento de agitación o de vibración;

- activación de los medios para fijar la placa de base (9) de forma removible a la cabecera (3) y para quitar la placa de base de la cabecera;

- activación de los medios para la sujeción de los casquillos (8) en las varillas (4) y para quitar los casquillos (8) de las varillas (4);

- movimiento del dispositivo de sujeción (6), para posicionar recipientes (7) o grupos de recipientes de forma alternada debajo de las varillas (4) y, a continuación, removerlos nuevamente de dicha posición, en particular velocidad y frecuencia de los movimientos, así como tiempo de permanencia del dispositivo de sujeción debajo de las varillas;

- movimiento vertical del dispositivo de sujeción (6), para sumergir la/ las varilla(s) (4) en el líquido del/ de los recipiente(s) (7) y extraerla(s) nuevamente; en particular, profundidad de inmersión, duración y frecuencia;

- si ha sido previsto, movimiento de rotación, agitación o vibración del dispositivo de sujeción (6), en particular velocidad de rotación, amplitud de rotación e intervalos entre diferentes fases de trabajo.

21. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tiene asignado uno varios de los equipos mencionados a continuación, cuyas funciones son coordinadas con las funciones del dispositivo mediante un control común:

- uno o varios equipos de calefacción o refrigeración termostatizados;

- una o varias estaciones de pipeteado para el agregado dosificado de líquidos, en particular reactivos;

- uno o varios equipos de succión para el succionamiento de líquidos del recipiente;

- uno o varios equipos para la agitación o el mezclado de los líquidos contenidos en los recipientes; -aparatos analíticos, en particular para mediciones fotométricas o detección de luminiscencias.

22. Disposición de varillas magnetizables para el uso en un dispositivo para la separación de partículas magnéticas

o magnetizables según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque una pluralidad de varillas magnetizables (4) está fijada a una placa de base (9), estando las varillas alineadas, en lo esencial, paralelas unas con las otras y, preferentemente, dispuestas en una, dos o más filas, incluyendo cada fila dos o más varillas.

23. Disposición según la reivindicación 22, caracterizada porque las varillas magnetizables (4) forman, junto con la placa de base (9), una unidad fabricada, preferentemente, de forma enteriza, en particular, mediante embutición profunda.

24. Disposición de casquillos para el uso en un dispositivo para la separación de partículas magnéticas o magnetizables de un líquido según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque una pluralidad de casquillos (8), enchufables sobre las varillas magnetizables del dispositivo mencionado, están dispuestos, en lo esencial, paralelos unos a los otros y, preferentemente, dispuestos en una, dos o más filas, incluyendo cada fila dos o más varillas.

25. Disposición según la reivindicación 24, caracterizada porque los casquillos (8) están unidos en una unidad común (8') fabricada, preferentemente, de forma enteriza, en particular, mediante embutición profunda.

26. Procedimiento para la separación de partículas magnéticas o magnetizables de un líquido usando un campo magnético, realizable por medio de un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 – 21, presentando el procedimiento los pasos siguientes:

a) Inmersión de al menos una varilla magnetizable del dispositivo en el líquido conteniendo partículas;

b) conexión de un campo magnético mediante el cambio de posición de un imán permanente respecto de la varilla magnetizable de un modo tal que el imán permanente adopta una posición encima de la cabecera por medio de lo cual la varilla es magnetizada y las partículas son acumuladas, en lo esencial, en el extremo inferior de la varilla;

c) extracción de la varilla del líquido, con las partículas adheridas.

27. Procedimiento según la reivindicación 26, caracterizado porque el líquido usado en el paso (a) contiene una sustancia meta que, de manera específica pero reversible, será ligada a las partículas.

28. Procedimiento según la reivindicación 27, caracterizado por los pasos adicionales siguientes:

d) Inmersión de la varilla con las partículas adheridas en un volumen especificado de un líquido de lavado;

e) desconexión del campo magnético mediante el cambio contrapuesto de la posición del imán permanente, de un modo tal que el imán permanente adopta una posición no encima de la cabecera, por lo cual las partículas se liberan dentro del líquido;

f) mezclado;

g) magnetización de las varillas mediante el cambio de posición del/ de los imanes permanentes, por lo cual las partículas se acumulan, en lo esencial, en el extremo inferior de la varilla;

h) extracción de la varilla del líquido de lavado.

29. Procedimiento según la reivindicación 27 o 28, caracterizado por los pasos adicionales siguientes:

i) Inmersión de la varilla con las partículas adheridas en un volumen especificado de un líquido de elusión; que provoca la elusión de la sustancia meta de las partículas;

k) extracción de la varilla del líquido de elusión, permaneciendo las partículas adheridas a la varilla y siendo separadas así del líquido.

30. Procedimiento según una de las reivindicaciones 26 – 29, presentando el procedimiento, adicionalmente, al menos uno de los pasos mencionados a continuación:

l) Un primer grupo de varillas magnetizables, o varias varillas conectadas en una unidad, es/ son fijado(s) de manera removible a un dispositivo que presenta dispuestos uno o varios imanes permanentes (1), cuya(s) posición(es) relativas es/ son cambiable(s) respecto de las varillas magnetizables;

m) el primer grupo de varillas magnetizables es separado o lanzado del dispositivo y reemplazado por un segundo grupo de varillas magnetizables fijado de manera removible al dispositivo.

31. Procedimiento según una de las reivindicaciones 26 – 30, presentando el procedimiento, adicionalmente, al menos uno de los pasos mencionados a continuación:

n) Un primer grupo de casquillos, o casquillos conectados en una unidad común, es/ son enchufado(s) sobre las varillas magnetizables de un dispositivo según la reivindicación 1;

o) el primer grupo de casquillos es deslizado o lanzado de las varillas magnetizables del dispositivo y reemplazado por un segundo grupo de casquillos que son enchufados sobre las varillas.