Sensor analítico y método de obtención del mismo.

Sensor analítico y método de obtención del mismo

Se describe un sensor analítico así como un método de producción de dicho sensor.

Sensor que se basa en la incorporación de una capa de un material fotosensible a un substrato y la deposición sobre dicha capa de un compuesto reactivo de ensayo, así como la incorporación de marcadores de manera opcional para obtener resultados de ensayos biológicos con altas prestaciones. El método operativo de este sensor se basa en la irradiación selectiva de la capa de material fotosensible mediante una fuente de radiación láser en un determinado intervalo de potencia, la incidencia del láser provoca cambios en dicho material fotosensible y a su vez en posibles compuestos que se encuentren sobre dicha capa, asimismo se pueden incorporar compuestos antena que al ser activados por el haz láser desarrollan un señal analítica proporcional a su concentración.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el campo de los sensores.

El objeto de la invención consiste en un dispositivo capaz de obtener datos analíticos 10 disponiendo específicamente una serie de grabaciones efectuadas medíante láser en una superficie fotosensible.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La instrumentación y la automatización en Química y en Biología han generado un amplío conjunto de técnicas instrumentales analíticas que se han consolidado como de referencia por sus capacidades. Estas técnicas suelen presentar una serie de factores que limitan su aplicabilidad como su elevado coste y el requerimiento de personal especializado. Además, el consumo energético y de reactivos químicos restringe su portabilidad y sostenibilidad 20 ambiental.

Por estos motivos existe un interés creciente en la puesta a punto de sistemas sensores compactos, robustos, baratos, sencillos y sostenibles, aplicables en áreas como diagnóstico clínico y análisis medioambiental, entre otras. Una estrategia para abordar esta problemática 25 comprende la utilización de sistemas basados en tecnologías de fabricación en masa, permitiendo el acceso a una instrumentación dotada de un alto grado de sofisticación y compactibilidad a un precio bajo. En esta línea, en los últimos años se han descrito desarrollos de sistemas sensores químicos en dispositivos como teléfonos móviles, escáneres, pantallas táctiles o cámaras web.

Uno de los mayores exponentes en este campo es la tecnología de disco compacto. Su adaptación para el desarrollo de sistemas sensores ha mostrado un gran potencial analítico, siguiendo principalmente dos enfoques. El primero se basa en la modificación física de superficies poliméricas en formato de disco para su transformación en dispositivos

microfluídicos. Estos sistemas analíticos centrífugos permiten llevar a cabo varias operaciones unitarias de forma rápida y automática.

El segundo enfoque se basa en la modificación de discos compactos de audio/video para ser empleados como plataformas de detección de agentes químicos y biológicos. En este sentido, se han desarrollado varias aplicaciones en formato de micromatriz para la determinación de residuos orgánicos, proteínas y ácidos nucleicos. Otras aplicaciones describen formatos de ensayo diferentes, aplicados a análisis elemental y a sistemas interferométricos.

Todos los sistemas de disco compacto adaptados al campo de obtención de datos analíticos descritos actualmente se basan en las tecnologías de almacenamiento de datos CD (Compact Disc), SACD (Super Audio CD), DVD (Digital Versatile Disc) y Bluray disc (BD), principalmente.

Un nuevo grupo lo constituye la Tecnología de Etiquetaje de discos compactos por irradiación de Recubrimientos Termocrómicos/fotocrómicos en adelante TERT y que pertenecen también al grupo de tecnologías denominadas optical disc recording. La tecnología TERT nunca ha sido aplicada al desarrollo de sistemas sensores. A diferencia de los sistemas destinados al almacenamiento de datos (CD, DVD, SACD, BD, etc.), la TERT se emplea para la creación de etiquetas en el anverso de discos compactos. Para ello los discos TERT contienen en esta cara un recubrimiento termocrómico fotosensible que al ser irradiado por el grabador TERT experimenta un cambio de color.

Un ejemplo de sistema TERT comercial es el denominado LightScribe, desarrollado por Hewlett-Packard y Lite-On. En los equipos comerciales, la tecnología TERT se encuentra integrada (grabadores y discos) con otras tecnologías como CD y DVD.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención trata sobre la producción de sensores analíticos que se obtienen mediante el uso de la Tecnología de Etiquetaje por irradiación de Recubrimientos Termocrómicos/fotocrómicos (que a lo largo de este documento referimos como TERT). Los sistemas TERT presentan un conjunto de prestaciones adicionales para el desarrollo de

aplicaciones analíticas a las de las tecnologías de disco compacto basadas en almacenamiento de datos (CD, DVD, SACD, BD, etc.). Estas prestaciones abren un gran abanico de posibilidades de modificación química y física de la superficie de este tipo de discos, que comprenden un soporte o substrato sobre el cual se encuentra una capa de 5 material termocrómico/fotocrómico, lo cual hace de esta tecnología una herramienta muy potente y versátil para el diseño de aplicaciones analíticas.

La presente invención comprende asimismo el desarrollo de sistemas, métodos y aplicaciones analíticas basadas en la Tecnología de Etiquetaje de discos compactos por 10 irradiación de Recubrimientos Termocrómicos/fotocrómicos. La presente invención contempla también una nueva metodología de análisis que involucra el uso de materiales termocrómicos/fotocrómicos como superficie de análisis y de marcadores o trazadores capaces de interaccionar con fuentes de energía (calor y/o radiación electromagnética) y/o con materiales termocrómicos/fotocrómicos.

La importancia analítica de la irradiación selectiva del disco reside principalmente en dos hechos: El primero es que permite irradiar únicamente el área de la superficie del sensor que contiene el ensayo, acelerando así el proceso de lectura y reduciendo el volumen de memoria ocupada por los registros, y el segundo es que este tipo de irradiación, en 20 combinación con la elevada potencia del láser, plantea una opción interesante en el desarrollo de aplicaciones analíticas relacionadas con la preparación de muestras y con el incremento de la magnitud de la señal registrada.

Por otro lado, la potencia de la fuente láser TERT es fácilmente modulable controlando el 25 grabador.

El láser de los grabadores TERT tiene una naturaleza doblemente pulsada, lo cual puede generar ruido y bandas horizontales de señal nula en los registros obtenidos en el dominio del tiempo. Este ruido se elimina utilizando métodos de tratamiento de señales y formatos de 30 ensayo dirigidos al incremento de la sensibilidad. Asimismo, las bandas de señal nula se eliminan mediante un algoritmo que genera un registro nuevo, discriminando estas filas de datos de acuerdo a su desviación estándar.

Dado que el dispositivo grabador y etiquetador mediante láser de discos ópticos con

recubrimientos fotosensibles gestiona el reconocimiento y la rotación del disco con independencia del surco de datos o track, se consigue una ausencia de limitaciones ópticas en el proceso de irradiación. Una de las principales potencialidades de la tecnología de disco compacto es el uso de lectores/grabadores de disco convencionales como instrumentación analítica. En la tecnología de disco actualmente adaptada (CD, SACD, DVD y BD) al campo del análisis se gestiona el movimiento del disco siguiendo el track o surco de datos, de modo que la modificación química/física de la superficie del disco debe mantener esta capacidad.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una explosión del sensor analítico donde se aprecian sus partes por separado.

Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del sensor analítico funcional.

Figura 3A-3C.- Muestra un esquema de bioanálisis fotocrómico haciendo uso del sensor analítico objeto de la invención donde: (A) Material termocrómico después de la transferencia de energía para un marcador dispersivo. (B) Material termocrómico después de la transferencia de energía para un marcador tipo antena. (C) Elementos del ensayo.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En este apartado se describen las posibles realizaciones de un sensor analítico (1) basado en un sistema de Tecnología de Etiquetaje de discos compactos por irradiación de Recubrimientos fotosensibles Termocrómicos/fotocrómicos y su aplicación en el campo analítico, a partir de grabadores y discos ópticos comerciales que presentan esas capacidades de etiquetado. En este ejemplo de realización se ha usado un equipo de

grabación de discos ópticos que comprende un dispositivo de etiquetado con un una fuente láser de 780 nm y 40 mW de potencia.

Primeramente se lleva a cabo un recubrimiento de un substrato (2) mediante una capa (3) 5 de un material fotosensible, ya sea éste de tipo termocrómicos o fotocrómicos. Una vez generada dicha capa (3) se procede a realizar una irradiación...

1. Sensor analítico (1) que comprende al menos un substrato (2), en el que dicho sensor analítico (1) está caracterizado porque comprende:

al menos una capa (3) de material fotoreactivo ubicada sobre el substrato (2),

al menos un motivo (4) definido en la capa (3) y generado mediante láser, y

al menos un material biosensible ubicado en el motivo (4) de la capa (3).

2. Sensor analítico (1) según reivindicación 1 caracterizado porque el motivo (4) es esencialmente bidimensional.

3. Sensor analítico (1) según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el material biosensible, se encuentra adaptado para actuar como sonda de captura, y se selecciona de entre el grupo consistente en: una proteína, ácido nucleico, lípido, glúcido y materiales artificiales con propiedades y comportamiento similar a las de los materiales naturales citados anteriormente.

4. Método de obtención de un sensor analítico (1) caracterizado porque comprende:

aplicar una radiación láser sobre una capa (3) de material fotoreactivo ubicada sobre un substrato (2),

generar, mediante aplicación láser, al menos un motivo (4) en la capa (3) mediante acción del láser sobre el material fotoreactivo de la capa, e

insertar en el motivo (4) al menos un material biosensible.

5. Método según reivindicación 4 caracterizado porque el láser tiene una longitud de onda comprendida entre 640 nm y 790 nm.

6. Método según reivindicación 4 ó 5 caracterizado porque el láser a aplicar se genera mediante un diodo rojo con una potencia comprendida entre 27mW y 200mW.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6 caracterizado porque el láser se aplica mediante una unidad de discos ópticos.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7 caracterizado porque la

capa (3) y el substrato (2) se encuentran comprendidos en un disco óptico estando la capa (3) ubicada en una cara opuesta a una cara destinada a albergar datos y donde un anillo interior del disco comprende datos legibles electrónicamente, datos referidos al movimiento a realizar por el laser.

9. Método según reivindicación 8 caracterizado porque el disco óptico es tipo LightScribe.

10. Método según reivindicación 4 caracterizado porque el motivo (4) tiene una anchura 10 mínima correspondiente a una dimensión horizontal de un rayo incidente generado por la

radiación láser.

11. Método según reivindicación 4 caracterizado porque comprende adicionalmente insertar al menos un marcador en la capa (3) de material fotoreactivo y/o en el material

biosensible.

12. Método según reivindicación 11 caracterizado porque el marcador se selecciona de entre:

un marcador dispersivo, que dispersa energía de la irradiación recibida en la capa (3) de forma que la presencia del marcador genera un cambio de coloración con respecto a un color de fondo en el material fotoreactivo,

un compuesto antena que incrementa la transferencia de energía de la irradiación recibida en la capa (3) de forma que ensayos positivos experimentan un aumento de coloración con respecto al color de fondo del material fotoreactivo original.