Análisis de una mezcla de componentes biológicos y/o químicos empleando partículas magnéticas.

Procedimiento de análisis de una mezcla de componentes biológicos y/o químicos,

que comprende:

- escoger un componente para unirle partículas magnéticas (2) o un componente que ya está unido a partículasmagnéticas, siendo este componente escogido o bien el analito u otro componente que permite generar datoscuantitativos que permiten determinar el contenido del analito en la mezcla que está siendo analizada,

- disponer espacialmente dicho componente escogido que incluye agrupar este componente en un volumen de sonda;

- unir partículas magnéticas (2) a dicho componente escogido o emplear dicho componente escogido que ya está unidoa partículas magnéticas,

- exponer dichas partículas magnéticas (2) a un campo magnético,

- registrar una señal debida a la inducción magnética producida por dichas partículas magnéticas (2) como resultado desu exposición al campo magnético,

- determinar el contenido del analito en la mezcla que está siendo analizada a partir del valor de dicha señal,caracterizado por el hecho de que:

- dicho campo magnético es alternativo, y su espectro está predefinido con al menos dos componentes espectrales endos frecuencias diferentes,

- dicha señal se registra a una frecuencia que es un múltiplo de una de las frecuencias de los componentes espectrales,

durante la exposición de dichas partículas magnéticas (2) a dicho campo magnético, y la amplitud de al menos uncomponente espectral se escoge suficiente elevada para garantizar una dependencia no lineal de dicha inducciónmagnética sobre la intensidad de dicho campo magnético..

Análisis de una mezcla de componentes biológicos y/o químicos empleando partículas magnéticas

Sector de la invención [0001] El procedimiento propuesto se refiere al campo del desarrollo y mejora de los medios para los análisis bioquímicos y al campo de la química y los bio-sensores.

Antecedentes de la invención [0002] Se conoce un procedimiento de análisis bioquímico de una mezcla de componentes con el uso de partículas magnéticas [Ch. B. Kriz, K. Radevik, D. Kriz, mediciones magnéticas de permeabilidad en Bioanálisis y Biosensores / Anal. Chem. 68, 1996, pp. 1966-1970], que incluye lo siguiente:

- utilizar un componente elegido unido a partículas magnéticas;

-exponer dichas partículas magnéticas a un campo magnético,

-registrar una señal debida a la inducción magnética producida por dichas partículas magnéticas como resultado de su exposición al campo magnético,

-determinar el contenido del analito en la mezcla que está siendo analizada a partir del valor de dicha señal.

De acuerdo con este procedimiento, se introducen partículas en una muestra de la mezcla a analizar, partículas que llevan elementos de reconocimiento que se unen selectivamente al analito. Además, en la mezcla que está siendo analizado debe haber un componente elegido unido a partículas magnéticas. Este componente se une selectivamente con el analito después de la unión de éste a los elementos de reconocimiento, o compite con el analito por la unión a los elementos de reconocimiento. En casos excepcionales, cuando el analito contiene partículas magnéticas, el componente elegido puede ser el propio analito.

Cuando esto tiene lugar, este procedimiento incluye necesariamente la eliminación de la muestra de estas partículas magnéticas que han aparecido como no unidas a las partículas portadoras después del transcurso de las reacciones mencionadas anteriormente. Para ello, la muestra se somete a la sedimentación, centrifugado y lavado con una solución tampón de unión. Entonces se coloca una cierta dosis de la muestra en un tubo de ensayo, que se inserta en una bobina de inductancia. A partir del cambio de la inducción magnética de la bobina después de insertar las muestras en su interior se analiza el contenido de analito en el medio estudiado.

El inconveniente de este analógico consiste en su alta complejidad y bajo rendimiento debido a un gran número de operaciones. Esto lleva también a un alto coste, una fiabilidad insuficiente y una baja precisión de los resultados obtenidos.

WO 99/27367 se refiere a la detección de analitos para su uso para el análisis o diagnóstico. Se utilizan partículas marcadoras con diferentes propiedades eléctricas o una permeabilidad relativa diferente a las de la solución de medición que las rodea para detectar los analitos. Las partículas marcadoras o bien se unen específicamente a los analitos o a una base (en competición con el analito. Los analitos se detectan por los cambios en un campo eléctrico o una corriente eléctrica generada por los electrodos o en una tensión eléctrica aplicada a un electrodo o en un campo magnético, siendo dichos cambios causados por partículas marcadoras que se han unido con los analitos o por las partículas marcadoras que en su lugar se han unido a la base en un campo eléctrico.

US 4 710 752 se refiere a un aparato y un procedimiento para detectar la presencia de un marcador magnético en una zona de interrogación. Se genera un campo magnético de doble frecuencia haciendo que un marcador magnético produzca señales de banda lateral moduladas en amplitud en armónicos de la frecuencia de campo superior. Estas señales de banda lateral son fácilmente distinguibles del ruido de amplitud.

US 5 614 824 da a conocer hilos de seguridad para su uso en un documento de valor basado en papel, tales como papel moneda o billete de banco, que incluye un sustrato de plástico revestido con una o más regiones de material "blando" magnético. Un dispositivo para la verificación de la autenticidad y la denominación del documento incluye una bobina que está activada por una corriente alterna para proporcionar con ello un campo magnético uniforme dentro de una región espacial predeterminada. A medida que el documento pasa por la proximidad de la bobina de excitación, el campo magnético aplicado satura las regiones de material magnético en el hilo de seguridad. Las regiones magnéticas proporcionan un campo magnético de respuesta que, debido a la saturación de las regiones magnéticas, es una respuesta no lineal que contiene un múltiplo de componentes de frecuencia, incluyendo un componente a la frecuencia fundamental o de activación y diversos componentes de frecuencia armónica. Una bobina de recepción detecta el campo magnético. Un procesador de señal conectado a la bobina de recepción utiliza las señales de respuesta a la frecuencia fundamental y las frecuencias armónicas de bajo orden para determinar tanto el tipo de material magnético en el hilo de seguridad y la denominación del documento a partir de la distribución espacial de las regiones magnéticas en el hilo de seguridad.

EP 0 459 722 se refiere a un marcador para el uso en sistemas de vigilancia electrónica de artículos de tipo magnético, que comprende un sustrato sobre el que se deposita una pluralidad de alta permeabilidad, películas delgadas de baja fuerza magnéticas coercitivas, cada una separada de una película delgada magnética adyacente por una película delgada no magnética. Cada una de las películas magnéticas tienen sustancialmente la misma permeabilidad y fuerza coercitiva, y las películas no magnéticas tienen un cierto espesor para permitir el acoplamiento magnético mientras inhiben el acoplamiento de intercambio. En consecuencia, todas las películas delgadas magnéticas resultan en una sola entidad y producen una fuerte respuesta, fácilmente distinguible.

El más cercano al procedimiento propuesto es un procedimiento analógico de análisis polinucleótido y de proteínas usando fracciones magnetizables [patente americana 5, 656, 429 del 08.12.97., Polynucleotide and protein analysis method using magnetizable moieties, Int. Cl.: C12 Q 1/68, U.S. Cl.: 435/6, ], que comprende las siguientes operaciones:

- escoger un componente para unirle partículas magnéticas o un componente que ya está unido a partículas magnéticas, siendo este componente escogido o bien el analito u otro componente que permite determinar el contenido del analito en la mezcla que está siendo analizada,

- disponer espacialmente dicho componente escogido,

- unir partículas magnéticas a dicho componente escogido o emplear dicho componente escogido que ya está unido a partículas magnéticas,

- exponer dichas partículas magnéticas a un campo magnético,

- registrar una señal debida a la inducción magnética producida por dichas partículas magnéticas como resultado de su exposición al campo magnético,

-determinar el contenido del analito en la mezcla que está siendo analizada a partir del valor de dicha señal.

De este modo, se distribuyen componentes de una manera prescrita (por ejemplo, por electroforesis) en la superficie de un sustrato de acuerdo con el tamaño molecular y la cantidad de los componentes en la mezcla que está siendo analizada. Las partículas magnéticas se unen a uno u otro componente de la mezcla antes o después de la distribución de los componentes sobre la superficie del sustrato. Entonces se registra la distribución resultante por lectura magnética de la superficie del sustrato de manera similar a como se lee información de un disco magnético. De dicha distribución se obtiene información sobre el contenido de uno u otro componente en la mezcla que está siendo analizada. Para habilitar la lectura magnética, las partículas están magnetizadas por un campo magnético de corriente continua antes o después de su distribución en la superficie del sustrato. T La propia lectura magnética consiste en la medición de la inducción magnética resultante de la magnetización residual de las partículas. Un mérito importante del procedimiento analógico es la organización espacial de las partículas magnéticas que se unen con el analito o el componente seleccionado. Esta organización se lleva a cabo en la superficie del sustrato en una estrecha proximidad a un lector magnético. Por consiguiente, se incrementa la fiabilidad de los resultados, se reducen al mínimo las dimensiones del aparato requerido, y se garantiza la compatibilidad del aparato con las tecnologías de microelectrónica.

Los inconvenientes de este procedimiento analógico son baja sensibilidad del procedimiento y poca exactitud de los resultados que... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de análisis de una mezcla de componentes biológicos y/o químicos, que comprende:

- escoger un componente para unirle partículas magnéticas (2) o un componente que ya está unido a partículas magnéticas, siendo este componente escogido o bien el analito u otro componente que permite generar datos cuantitativos que permiten determinar el contenido del analito en la mezcla que está siendo analizada,

- disponer espacialmente dicho componente escogido que incluye agrupar este componente en un volumen de sonda;

- unir partículas magnéticas (2) a dicho componente escogido o emplear dicho componente escogido que ya está unido a partículas magnéticas,

- exponer dichas partículas magnéticas (2) a un campo magnético,

- registrar una señal debida a la inducción magnética producida por dichas partículas magnéticas (2) como resultado de su exposición al campo magnético,

- determinar el contenido del analito en la mezcla que está siendo analizada a partir del valor de dicha señal, caracterizado por el hecho de que:

- dicho campo magnético es alternativo, y su espectro está predefinido con al menos dos componentes espectrales en dos frecuencias diferentes,

- dicha señal se registra a una frecuencia que es un múltiplo de una de las frecuencias de los componentes espectrales, durante la exposición de dichas partículas magnéticas (2) a dicho campo magnético, y la amplitud de al menos un componente espectral se escoge suficiente elevada para garantizar una dependencia no lineal de dicha inducción magnética sobre la intensidad de dicho campo magnético.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que las amplitudes Ah y A1 de dichos componentes espectrales, que pertenecen a las frecuencias más altas y más bajas, respectivamente, se escogen según la relación A1/Ah > 2.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 caracterizado por el hecho de que se introduce generar una señal de referencia en el harmónico de dicha frecuencia de campo magnético, siendo esta señal de referencia utilizada para una filtración de bloqueo y capturar dicha señal que está siendo registrada.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que las partículas magnéticas (2) están hechas de un material magnético blando.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que las partículas magnéticas (2) son súperparamagnéticas.

6. Aparato para el análisis de una mezcla de componentes biológicos y/o químicos, estando al menos uno de ellos unido a partículas magnéticas (2) , aparato que comprende:

- un volumen de sonda (2) ,

- un generador de campo magnético (1) adaptado para inducir en el volumen de sonda un campo magnético predefinido con al menos dos componentes espectrales en dos frecuencias diferentes,

- medios de medida (3) adaptados para cuantificar las partículas magnéticas (2) dentro del volumen de sonda para medir la inducción magnética producida por dichas partículas magnéticas dentro del volumen de sonda;

caracterizado por el hecho de que:

- el generador de campo magnético también está adaptado para inducir un campo magnético alterno que está predefinido con al menos dos componentes espectrales en dos frecuencias diferentes, siendo la amplitud de al menos un componente espectral suficiente elevada para garantizar una dependencia no lineal de dicha inducción magnética sobre la intensidad de dicho campo magnético.

-y los medios de medida también están adaptados para medir la inducción magnética producida por dichas partículas a una frecuencia de captura que es un múltiplo de una de las frecuencias de los componentes espectrales, durante la exposición de dichas partículas magnéticas (2) a dicho campo magnético.

7. Aparato según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que los medios de medida comprenden:

- un medidor de inducción magnética (3) ;

- un receptor de señal de salida (5) ;

- un filtro de radio-frecuencia (4) cuya entrada está conectada a la salida del medidor de inducción magnética, y la salida del filtro está conectada al receptor de señal de salida, estando el filtro sintonizado para pasar la señal en la frecuencia de captura;

- un bloque (6) que genera el resultado, cuya entrada está conectada a la salida del receptor de señal de salida.

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizado por el hecho de que el generador de campo magnético (1) comprende un generador de corriente alterna (ac) (7) dispuesto para permitir ajustar el espectro de frecuencias de su señal de salida con al menos un componente espectral a una frecuencia, y un bloque inductivo (8) conectado a la salida de dicho generador ac, siendo la salida del bloque inductivo (8) la salida del generador de campo magnético.

9. Aparato según las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado por el hecho de que dicho bloque inductivo (8) sirve como dicho medidor de inducción magnética (3) .

10. Aparato según la reivindicación 7 caracterizado por el hecho de que el medidor de inducción magnética

comprende un elemento inductivo sin núcleo, no siendo dicho elemento una parte de dicho generador de campo 15 magnético.