Normalización de biomarcadores.

Sistema para la medición de líquidos, comprendiendo el sistema

un dispositivo de medición que transfiere energía a un líquido de muestra en un chip de muestras que comprendeuna región de muestras configurada para contener un volumen alícuota del líquido de muestra recogido en el chip demuestras;

un dispositivo de procesamiento que detecta la energía transferida al líquido de muestra y procesa una señal desalida del chip de muestras correspondiente a la osmolaridad que indica las propiedades energéticas del volumenalícuota del líquido de muestra, en el que la señal de salida del chip de muestras correspondiente a la osmolaridadestá correlacionada con la osmolaridad del líquido de muestra, caracterizado porque el dispositivo deprocesamiento también recibe de la región de muestras del chip de muestras una señal de salida correspondiente albiomarcador que indica las propiedades químicas del líquido de muestra, en el que la señal de salidacorrespondiente al biomarcador está correlacionada con la concentración del biomarcador en el líquido de muestra,y el dispositivo de procesamiento procesa la señal de salida correspondiente a la osmolaridad para generar un valorde osmolaridad para el líquido de muestra y, después, procesa la señal de salida correspondiente al biomarcadorpara generar un valor de concentración del biomarcador para el líquido de muestra y determina un nivel debiomarcador ajustado que proporciona una normalización de los valores de concentración del biomarcador en basea un nivel de osmolaridad basal.

Normalización de biomarcadores

ANTECEDENTES

1. Campo de la invención [0002] El campo de la invención está relacionado de forma general con mediciones de la osmolaridad, y más concretamente con sistemas y procedimientos para calibrar dispositivos que miden la osmolaridad de la película lagrimal.

2. Antecedentes [0004] Las lágrimas desempeñan un papel esencial en el mantenimiento de la integridad de la superficie ocular, la protección contra ataques microbianos y la conservación de la agudeza visual. A su vez, estas funciones dependen de forma crucial de la composición y estabilidad de la estructura de la película lagrimal, la cual incluye una capa de mucina subyacente, un componente acuoso central y una capa lipídica suprayacente. La rotura, deficiencia o ausencia de la película lagrimal puede afectar gravemente al ojo. Si no se tratan con sustitutos lagrimales artificiales o mediante una terapia de conservación de la película lagrimal, estos trastornos pueden causar una desecación incurable del epitelio corneal, ulceración y perforación de la córnea, una mayor incidencia de enfermedades infecciosas y, finalmente, una deficiencia visual pronunciada y ceguera.

La queratoconjuntivitis seca (QCS) , u "ojo seco", es un estado en el que uno o más de los componentes estructurales antes expuestos de la película lagrimal está presente en un volumen insuficiente o está desequilibrado de otro modo con respecto a los demás componentes. Se sabe que la tonicidad u osmolaridad del líquido de las lágrimas aumenta en pacientes con QCS. La QCS está asociada a estados que afectan a la salud general del organismo, tales como el síndrome de Sjogren, el envejecimiento y la deficiencia androgénica. Por lo tanto, la osmolaridad de una película lagrimal puede ser un indicador sensible y específico para el diagnóstico de la QCS y de otros estados.

La osmolaridad de un líquido de muestra (por ejemplo, una lágrima) se puede determinar mediante una técnica ex vivo denominada "depresión del punto de congelación", en la que los solutos o iones en un disolvente (es decir, agua) provocan una disminución del punto de congelación del líquido con respecto al que tendría éste sin los 35 iones. En el análisis de la depresión del punto de congelación, el punto de congelación del líquido de muestra ionizado se halla detectando la temperatura a la que una cantidad de muestra (típicamente del orden de aproximadamente varios mililitros) comienza a congelarse en un recipiente (por ejemplo, un tubo) . Para medir el punto de congelación se recoge un volumen del líquido de muestra en un recipiente, tal como un tubo. A continuación, se sumerge una sonda de temperatura en el líquido de muestra y el recipiente se pone en contacto con un baño de congelación o un dispositivo refrigerador de Peltier. La muestra se agita de forma continua para alcanzar un estado de líquido sobreenfriado por debajo de su punto de congelación. Tras una inducción mecánica la muestra solidifica, subiendo a su punto de congelación debido al calor termodinámico de fusión. La desviación del punto de congelación de la muestra de 0ºC es proporcional al nivel de solutos presente en el líquido de muestra. Este tipo de dispositivo de medición se denomina a veces osmómetro.

Actualmente, las mediciones de la depresión del punto de congelación se realizan ex vivo extrayendo muestras de lágrimas del ojo mediante una micropipeta o un tubo capilar y midiendo la depresión del punto de congelación que se obtiene como resultado del incremento de la osmolaridad. Sin embargo, estas mediciones ex vivo con frecuencia están plagadas de dificultades. Por ejemplo, para realizar el análisis de la depresión del punto de 50 congelación de la muestra de lágrima se ha de recoger un volumen relativamente grande, típicamente del orden de 20 microlitros (µl) , de una película lagrimal. Puesto que de un paciente con QCS no se pueden obtener más que aproximadamente 10 a 100 nanolitros (nl) de muestra de lágrima cada vez, la recogida de cantidades suficientes de líquido para las técnicas ex vivo convencionales requiere que el médico induzca un lagrimeo reflejo en el paciente. El lagrimeo reflejo es provocado por una irritación intensa o prolongada de la superficie ocular, parecida a cuando entra 55 una gran cantidad de suciedad en el ojo. Las lágrimas reflejo están más diluidas, es decir, presentan menos solutos iónicos que las lágrimas que se encuentran normalmente en el ojo. Cualquier dilución de la película lagrimal invalida la capacidad diagnóstica de un ensayo de osmolaridad para el ojo seco y, por lo tanto, no permite el uso de los procedimientos ex vivo actualmente disponibles en un ámbito clínico.

Una técnica ex vivo similar es la osmometría de presión de vapor, en la que se coloca un pequeño trozo de papel de filtro circular debajo del párpado de un paciente hasta que se haya absorbido suficiente líquido. El disco de papel de filtro se introduce en una cámara hermética, después de lo cual un sensor de temperatura enfriado mide la condensación de vapor sobre su superficie. Finalmente, el sensor de temperatura se eleva al punto de rocío de la muestra. La reducción del punto de rocío proporcional al agua se convierte después en osmolaridad. Debido a la inducción del lagrimeo reflejo y al gran volumen requerido para los osmómetros de presión de vapor existentes, éstos son actualmente poco prácticos para la determinación del ojo seco.

El osmómetro nanolitro Clifton (disponible en Clifton Technical Physics of Hartford, N.Y., EE.UU.) se ha usado extensamente en los laboratorios para cuantificar las concentraciones de solutos en pacientes con QCS, pero la máquina requiere mucha experiencia para manejarla. Generalmente necesita muchas horas de calibración y un técnico experto con el fin de generar datos aceptables. El osmómetro nanolitro Clifton es asimismo voluminoso y relativamente caro. Estas características quitan seriamente valor a su uso como osmómetro clínico.

Al contrario que las técnicas ex vivo, que miden la osmolaridad de muestras de lágrima extraídas de la superficie ocular, en una técnica in vivo en la que se intentó medir la osmolaridad directamente en la superficie ocular se usó una pareja flexible de electrodos que se colocaron directamente debajo del párpado del paciente. Los electrodos se enchufaron después a un medidor LCR para determinar la conductividad del líquido que los rodeaba. Aunque se sabe desde hace tiempo que la conductividad está relacionada directamente con la concentración iónica y, por tanto, con la osmolaridad de las soluciones, la colocación del sensor debajo del párpado durante medio minuto probablemente indujera un lagrimeo reflejo. Además, estos electrodos eran difíciles de fabricar y representaban riesgos crecientes para la salud del paciente en comparación con la simple recogida de lágrimas con un capilar. El documento US 2006/0107729 muestra otro ejemplo de un sistema para medir la osmolaridad lagrimal.

De la discusión anterior se desprende que las técnicas actuales para la medición de la osmolaridad no están disponibles en el ámbito clínico, ni pueden alcanzar los volúmenes necesarios para pacientes que sufren de ojo seco. Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar una medición de la osmolaridad mejorada, clínicamente viable y a escala de nanolitros. La presente invención satisface esta necesidad. Las lágrimas desempeñan un papel esencial en el mantenimiento de la integridad de la superficie ocular, la protección contra ataques microbianos y la conservación de la agudeza visual. A su vez, estas funciones dependen de forma crucial de la composición y estabilidad de la estructura de la película lagrimal, la cual incluye una capa de mucina subyacente, un componente acuoso central y una capa lipídica suprayacente. La rotura, deficiencia o ausencia de la película lagrimal puede afectar gravemente al ojo.

RESUMEN

De acuerdo con la invención, se mide una muestra de líquido con un sistema de medición de la película lagrimal como se define en la reivindicación 1.

Estas y otras características, aspectos y realizaciones de la invención se describen más adelante en la sección titulada "Descripción detallada".

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las características, aspectos y realizaciones de la invención se describen en combinación con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 ilustra un chip receptor de muestras del tamaño de alícuota para medir la osmolaridad de un líquido de muestra;

la figura 2 ilustra una realización alternativa de un chip receptor de muestras que incluye una región de circuito con un conjunto de electrodos impresos mediante técnicas... [Seguir leyendo]

1. Sistema para la medición de líquidos, comprendiendo el sistema un dispositivo de medición que transfiere energía a un líquido de muestra en un chip de muestras que comprende una región de muestras configurada para contener un volumen alícuota del líquido de muestra recogido en el chip de muestras;

un dispositivo de procesamiento que detecta la energía transferida al líquido de muestra y procesa una señal de salida del chip de muestras correspondiente a la osmolaridad que indica las propiedades energéticas del volumen alícuota del líquido de muestra, en el que la señal de salida del chip de muestras correspondiente a la osmolaridad está correlacionada con la osmolaridad del líquido de muestra, caracterizado porque el dispositivo de procesamiento también recibe de la región de muestras del chip de muestras una señal de salida correspondiente al biomarcador que indica las propiedades químicas del líquido de muestra, en el que la señal de salida correspondiente al biomarcador está correlacionada con la concentración del biomarcador en el líquido de muestra, y el dispositivo de procesamiento procesa la señal de salida correspondiente a la osmolaridad para generar un valor de osmolaridad para el líquido de muestra y, después, procesa la señal de salida correspondiente al biomarcador para generar un valor de concentración del biomarcador para el líquido de muestra y determina un nivel de biomarcador ajustado que proporciona una normalización de los valores de concentración del biomarcador en base a un nivel de osmolaridad basal.

2. Sistema para la medición de líquidos según la reivindicación 1, en el que la normalización de los valores de concentración del biomarcador corrige con respecto a la homeostasis lagrimal específica del paciente; o en el que la normalización de los valores de concentración del biomarcador corrige con respecto a la variación inducida por el clínico en la extracción de muestras de lágrima en relación con la obtención del líquido de muestra; o en el que los análisis de osmolaridad y de los biomarcadores se realizan simultáneamente; o en el que los análisis de osmolaridad y de los biomarcadores se realizan sucesivamente; o en el que la normalización de los valores de concentración de los biomarcadores es lineal; o en el que la normalización de los valores de concentración de los biomarcadores es ratiométrica; o en el que la normalización de los valores de concentración de los biomarcadores es exponencial; o en el que la normalización de los valores de concentración de los biomarcadores está basada en una curva de calibración; o en el que la región de muestras contiene un transductor óptico.

3. Sistema para la medición de líquidos según la reivindicación 1, en el que la región de muestras contiene una pluralidad de electrodos. 45

4. Sistema para la medición de líquidos según la reivindicación 3, en el que la pluralidad de electrodos se compone de un metal no polarizante; o en el que la pluralidad de electrodos está acoplada a un polímero conductor; o en el que la pluralidad de electrodos está acoplada a un transductor electroquímico.

5. Sistema para la medición de líquidos según la reivindicación 1, en el que:

el dispositivo de procesamiento recibe de la región de muestras una señal de salida correspondiente a la osmolaridad que indica las propiedades energéticas del líquido de muestra, en el que la señal de salida 55 correspondiente a la osmolaridad está correlacionada con la osmolaridad del líquido de muestra;

el dispositivo de procesamiento recibe de la región de muestras una señal de salida correspondiente al biomarcador que indica las propiedades químicas del líquido de muestra, en el que la señal de salida correspondiente al biomarcador está correlacionada con la concentración del biomarcador en el líquido de muestra; y el dispositivo de procesamiento procesa la señal de salida correspondiente a la osmolaridad para generar un valor de osmolaridad para el líquido de muestra y procesa la señal de salida correspondiente al biomarcador para generar un valor de concentración del biomarcador para el líquido de muestra.

6. Sistema para la medición de líquidos según la reivindicación 5, en el que las señales de salida correspondientes a la osmolaridad y al biomarcador están multiplexadas en el espacio; o en el que las señales de salida correspondientes a la osmolaridad y al biomarcador están multiplexadas en el 10 tiempo; o en el que las señales de salida correspondientes a la osmolaridad y al biomarcador están multiplexadas en frecuencia; o en el que las señales de salida correspondientes a la osmolaridad y al biomarcador están multiplexadas en un mecanismo de transducción.

7. Procedimiento para la medición de un líquido de muestra, comprendiendo el procedimiento:

la recepción de una señal de salida correspondiente a la osmolaridad, procedente de una región de muestras de un chip de muestras, de manera que la señal de salida correspondiente a la osmolaridad indica las propiedades energéticas de un volumen alícuota del líquido de muestra recogido en el chip de muestras, en el que la señal de salida correspondiente a la osmolaridad está correlacionada con la osmolaridad del líquido de muestra;

caracterizado por

la recepción de una señal de salida correspondiente al biomarcador, procedente de una región de muestras de un chip de muestras, de manera que la señal de salida correspondiente al biomarcador indica las propiedades químicas del líquido de muestra, en el que la señal de salida correspondiente al biomarcador está correlacionada con la concentración del biomarcador en el líquido de muestra;

el procesamiento de la señal de salida correspondiente a la osmolaridad para generar un valor de osmolaridad para el líquido de muestra y el procesamiento de la señal de salida correspondiente al biomarcador para generar un valor de concentración del biomarcador para el líquido de muestra; y

la determinación de un nivel de biomarcador ajustado que proporciona una normalización de los valores de concentración del biomarcador en base a un nivel de osmolaridad basal.

8. Procedimiento de medición según la reivindicación 7, en el que la normalización de los valores de concentración del biomarcador corrige con respecto a la homeostasis lagrimal específica del paciente; o en el que la región de muestras contiene un transductor óptico; o en el que las señales de salida están multiplexadas en el espacio; o 45 en el que las señales de salida están multiplexadas en el tiempo; o en el que las señales de salida están multiplexadas en frecuencia; o en el que las señales de salida están multiplexadas en un mecanismo de transducción;

en el que la normalización de los valores de concentración del biomarcador corrige con respecto a la variación inducida por el clínico en la extracción de muestras de lágrima en relación con la obtención del líquido de muestra; o en el que el procesamiento de la señal de salida correspondiente a la osmolaridad y el procesamiento de la señal de 55 salida correspondiente al biomarcador se realizan simultáneamente; o en el que el procesamiento de la señal de salida correspondiente a la osmolaridad y el procesamiento de la señal de salida correspondiente al biomarcador se realizan sucesivamente; o en el que la normalización de los valores de concentración del biomarcador es lineal; o en el que la normalización de los valores de concentración del biomarcador es ratiométrica; o 5 en el que la normalización de los valores de concentración del biomarcador es exponencial; o en el que la normalización de los valores de concentración del biomarcador está basada en una curva de calibración.

9. Procedimiento de medición según la reivindicación 7, en el que la región de muestras contiene una 10 pluralidad de electrodos.

10. Procedimiento de medición según la reivindicación 9, en el que la pluralidad de electrodos se compone de un metal no polarizante,

en el que la pluralidad de electrodos está acoplada a un polímero conductor; o en el que la pluralidad de electrodos está acoplada a un transductor electroquímico.