Reactor para el estudio y cultivo de biocapas, que comprende un vaso que se cierra por su parte superior con una tapa provista de unas entradas para fluidos y unos orificios por donde se insertan unos vástagos (9) que disponen de,

al menos, un sensor (10) removible, sobre el que se forma la biocapa, estando relacionado dicho sensor (10) con una placa (11) de conexiones, para la medición, desde el exterior del reactor, de parámetros físicos de biocrecimiento de la biocapa que se forma sobre el sensor (10)

Reactor para el estudio y cultivo de biocapas.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con el estudio y crecimiento de biocapas en reactores de los utilizados en laboratorios de investigación o emplazamientos análogos, proponiendo un reactor que permite la realización de ensayos in vitro y la monitorización en tiempo real (on-line) del desarrollo de las biocapas que se forman en el sistema biológico cultivado en el interior del reactor.

Estado de la técnica

En los últimos años con el avance de las técnicas microscópicas se ha acrecentado el interés por el estudio de las biocapas, también conocidas como biopelículas o biofilms, y como éstas impactan sobre el bienestar del ser humano y su entorno. El objetivo de su estudio se basa en aprender las pautas de comportamiento de las biocapas y encontrar el mejor modo para explotarlas y controlarlas.

Las biocapas están presentes en diversos sectores, como la medicina y la industria, por ejemplo, las biocapas son la causa de la corrosión de cañerías en los depósitos de petróleo, de la contaminación de los sistemas de agua potable, o las infecciones asociadas a los dispositivos médicos como los catéteres. No obstante, las biocapas también tienen usos positivos, como remediar la pérdida de gasolina de tanques de almacenamiento subterráneo.

Las biocapas son organizaciones microbianas compuestas por microorganismos que se adhieren a las superficies gracias a la secreción de un exopolimero. Estas conformaciones microbianas presentan características como heterogeneidad, diversidad de microambientes, resistencia a agentes antimicrobianos y capacidad de comunicación intercelular, lo que las convierten en complejos difíciles de erradicar de los ambientes donde se establecen. La investigación ha demostrado que las bacterias de una biocapa son diferentes a las bacterias individuales en suspensión, las cuales han sido el foco de la mayoría de las pruebas de eficacia antibacteriana hasta este momento.

Para el estudio de las biocapas son conocidos los reactores en los cuales se lleva a cabo el crecimiento de la colonia de bacterias que forman las biocapas, y los cuales son utilizados para modelar diferentes entornos microbianos. Un método de prueba para la cuantificación de una biocapa es el llevado a cabo en un reactor de biocapa CDC (Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades) bajo condiciones de alto estrés de fricción y flujo continuo.

Un reactor de este tipo está constituido por un vaso en donde se insertan unas barras que portan unos discos sobre los que se forma la biocapa y una varilla magnéticamente guiada que hace de agitador. En la parte superior del vaso se dispone una tapa que está provista de agujeros para la introducción de las barras portadoras de los discos y de unos tubos para la entrada de fluidos, disponiéndose en el lateral del vaso un orificio para la salida de los fluidos, de manera que a través del vaso se establece un flujo continuo de los mismos.

Los fluidos entran en el interior del vaso creando un cultivo microbiano que provoca la formación de biocapas sobre los discos, mientras que la varilla agitadora remueve el fluido en la dirección contraria a la que fluye, provocando que las bacterias experimenten unas condiciones de alto estrés de fricción, lo cual es un factor critico en el crecimiento de las biocapas. Para el análisis de las biocapas se extraen las barras individualmente y se analizan las muestras contenidas en los discos, mediante raspado o a través de visualización con un microscopio.

Este tipo de reactor convencional presenta el inconveniente de necesitar realizar una extracción manual de las barras, debiéndose analizar las biocapas de los discos una por una, además, este tipo de ensayos debe ser llevado a cabo en unas condiciones lo más estériles posibles, de manera que las manipulaciones externas de las barras durante la etapa de cultivo del sistema biológico no son convenientes, ya que pueden afectar a los resultados del estudio, pudiéndose contaminar las muestras durante la extracción de las mismas.

Por todo ello se hace necesario disponer de un sistema de ensayos que permita la monitorización de las biocapas en tiempo real y desde el exterior del reactor, evitando afectar al cultivo biológico, y evitando la necesidad de extraer las barras para el análisis de las biocapas.

Objeto de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone un reactor para el cultivo y estudio de biocapas, con unas características que permiten la monitorización continua en tiempo real y desde el exterior del sistema biológico cultivado en el interior del reactor.

La invención propone sustituir las barras que portan los discos del reactor convencional por unos vástagos que disponen al menos un sensor removible, sobre el que se forma la biocapa, y que está relacionado con una placa de conexiones para la medición, desde el exterior del reactor, de parámetros físicos de biocrecimiento de la biocapa, como pueden ser señales de bioimpedancia eléctrica, PH, temperatura, impedancia electroquímica, consumo de oxigeno, etc.

Se ha previsto que los vástagos del reactor dispongan un sensor de referencia sin conexión eléctrica que se encuentra aislado de la placa de conexiones, el cual se utiliza como sensor de control del estudio de las biocapas. De manera que la medida de este sensor de referencia no se ve afectada por posibles perturbaciones eléctricas debidas a la conexión establecida con la placa de conexiones, utilizándose este sensor de referencia para calibrar los otros sensores del vástago que sí se encuentran conectados a la placa de conexiones.

La placa de conexiones dispone de unos pines de contacto por presión para conectarse con los sensores sobre los que se forman las biocapas. Así, se evita la necesidad de conectar los sensores con la placa de conexiones por medio de puntos de soldadura, lo cual podría provocar la formación de biocapas sobre las conexiones. Los pines de contacto por presión pueden sustituirse por cualquier otro tipo de conexión que evite la necesidad de soldaduras.

Los sensores, en la zona sobre la que se forman las biocapas, es decir la parte activa, pueden estar formados por diferentes tipos de materiales, como puede ser oro, plata o platino entre otros, de manera que se pueda estudiar la calidad de la adherencia que se establece entre esta parte del sensor y la biocapa que se forma sobre ella.

Según un ejemplo de realización de la invención, el vástago del reactor para el estudio y cultivo de biocapas está constituido por dos semicuerpos, entre los cuales se aloja la placa de conexiones, poseyendo una parte frontal que se acopla a los semicuerpos, en cuyo interior se alojan de manera estanca los pines de contacto por presión de la placa de conexiones y los sensores.

La parte frontal del vástago se constituye por una pieza superior que cubre mediante una lámina de material sellante un extremo de la placa de conexiones, y por debajo presenta una lámina de material sellante orificada por donde atraviesan los pines de contacto por presión de la placa de conexiones, encajando esta lámina en una pieza intermedia que dispone de unos orificios por donde asoman las partes de los sensores sobre la que se forman las biocapas y que se cierra por debajo por medio de una pieza inferior que aloja de manera amovible los sensores.

Se ha previsto la posibilidad de que los dos semicuerpos y la parte frontal se realicen por una única pieza directamente fabricada en un material inyectable, presentando el vástago una serie de cavidades que permitan la inserción selectiva de diferentes tipos de sensores para poder realizar múltiples estudios de diferentes biocapas.

Se obtiene así un reactor para el estudio y cultivo de biocapas, que por sus características constructivas y funcionales resulta muy ventajoso para la función de aplicación a la que se halla destinado, permitiendo la monitorización continua y desde el exterior de las biocapas que se forman en el interior del reactor.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un reactor convencional de los utilizados para el estudio y cultivo de biocapas.

La figura 2 es una vista en perspectiva de un vástago que se inserta en el reactor para el estudio y cultivo de biocapas objeto de la invención.

La figura 3 es una vista en perspectiva explosionada del vástago de la figura anterior.

1. Reactor para el estudio y cultivo de biocapas, del tipo que comprende un vaso (1) que se cierra por su parte superior con una tapa (2) provista de unas entradas (3) para fluidos y unos orificios (4) por donde se insertan unas barras (5) que incorporan unos discos (6) sobre los que se forman las biocapas, caracterizado porque en los orificios (4) se insertan unos vástagos (9) que disponen de, al menos, un sensor (10) removible, sobre el que se forma la biocapa, estando relacionado dicho sensor (10) con una placa (11) de conexiones, para la medición, desde el exterior del reactor, de parámetros físicos de biocrecimiento de la biocapa que se forma sobre el sensor (10).

2. Reactor para el estudio y cultivo de biocapas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque los vástagos (9) disponen un sensor (10.1) de referencia sin conexión eléctrica aislado de la placa (11) de conexiones, para utilizar dicho sensor (10.1) de referencia como sensor de control del estudio de las biocapas.

3. Reactor para el estudio y cultivo de biocapas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la placa (11) de conexiones dispone de unos pines (11.1) de contacto por presión, para conectar los sensores (10) sobre los que se forman las biocapas.

4. Reactor para el estudio y cultivo de biocapas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque los sensores (10) en la zona sobre la que se forman las biocapas están formados por materiales tales como oro, plata o platino.

5. Reactor para el estudio y cultivo de biocapas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque cada vástago (9) está constituido por dos semicuerpos (12, 13), entre los cuales se aloja la placa (11) de conexiones, y un parte frontal (14) que se acopla a los semicuerpos (12, 13) y en cuyo interior se alojan de manera estanca los pines (11.1) de contacto por presión de la placa (11) de conexiones y los sensores (10).

6. Reactor para el estudio y cultivo de biocapas, de acuerdo con la quinta reivindicación, caracterizado porque la parte frontal (14) del vástago (9) se constituye por una pieza (14.1) superior que cubre mediante una lámina (14.2) de material sellante un extremo de la placa (11) de conexiones, y que por debajo presenta una lámina (14.3) de material sellante orificada por donde atraviesan los pines (11.1) de contacto por presión de la placa (11) de conexiones, encajando esta lámina (14.3) en una pieza (14.4) intermedia que posee unos orificios por donde asoman las partes de los sensores (10) sobre las que se forman las biocapas, cerrándose el conjunto por debajo por medio de una pieza (14.5) inferior que aloja de manera amovible a los sensores (10).

7. Reactor para el estudio y cultivo de biocapas, de acuerdo con la quinta reivindicación, caracterizado porque los dos semicuerpos (12, 13) y la parte frontal (14) se constituyen por una única pieza fabricada de un material inyectable.