Dispositivo y procedimiento para estabilizar el flujo a través de una cámara.

Dispositivo (1, 50, 60), al menos compuesto por al menos un canal de entrada (6,

51, 65) para introducir un fluido en una cámara (7, 54, 62) y al menos un canal de salida (11, 52, 66) para evacuar el fluido de la cámara (7, 54, 62), presentando la cámara (7, 54, 62) al menos dos electrodos (8) para generar un campo eléctrico en la cámara (7, 54, 62) que están en contacto con el espacio interior (10, 53, 67) de la cámara (7, 54, 62), caracterizado por que el diámetro interior medio del canal de entrada (6, 51, 65) es menor que el diámetro interior medio del canal de salida (11, 52, 66).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07003739.

Solicitante: Lonza Cologne GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Nattermannallee 1 50829 Köln ALEMANIA.

Inventor/es: WIRTH,ANDREAS, KAZINSKI,MICHAEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C12M1/42 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA.C12M EQUIPOS PARA ENZIMOLOGIA O MICROBIOLOGIA (instalaciones para la fermentación de estiércoles A01C 3/02; conservación de partes vivas de cuerpos humanos o animales A01N 1/02; aparatos de cervecería C12C; equipos para la fermentación del vino C12G; aparatos para preparar el vinagre C12J 1/10). › C12M 1/00 Equipos para enzimología o microbiología. › Aparatos para el tratamiento de microorganismos o de enzimas con energía eléctrica u ondulatoria, p. ej. magnetismo, ondas sonoras.
  • C12M3/00 C12M […] › Equipos para el cultivo de tejidos, de células humanas, animales o vegetales, o de virus.
  • G01N27/447 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 27/00 Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R). › utilizando la electroforesis.

PDF original: ES-2534579_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo y procedimiento para estabilizar el flujo a través de una cámara

La invención se refiere a un dispositivo, al menos compuesto por al menos un canal de entrada para introducir un fluido en una cámara y al menos un canal de salida para evacuar el fluido de la cámara, teniendo la cámara al menos dos electrodos para generar un campo eléctrico en la cámara que están en contacto con el espacio interior de la cámara. La invención se refiere además a un procedimiento para estabilizar el flujo de un fluido a través de una cámara que tiene al menos dos electrodos, que están en contacto con el espacio interior de la cámara, así como al menos un canal de entrada para introducir el fluido en la cámara y al menos un canal de salida para evacuar el fluido de la cámara, generándose en la cámara un campo eléctrico mediante los dos electrodos.

La introducción de moléculas biológicamente activas como, por ejemplo, ADN, ARN o proteínas, en células vivas puede servir, por ejemplo, para el análisis de las funciones biológicas de estas moléculas y, además, es un requisito imprescindible del éxito de un uso terapéutico de estas moléculas, por ejemplo, en la terapia genética. A este respecto, un método preferido para la introducción de moléculas extrañas en las células es la denominada electroporación que, a diferencia de métodos químicos, provoca menores cambios no deseados de la estructura biológica y funciones de la célula objetivo. En la electroporación, las moléculas extrañas se introducen desde una solución acuosa, preferiblemente una solución tampón adaptada a las células o un medio de cultivo de células, mediante una corriente de flujo temporal, es decir, por ejemplo, el pulso de un condensador que se está descargando, en las células, volviéndose la membrana de célula permeable para las moléculas extrañas mediante el efecto de los pulsos eléctricos cortos. A través de los "poros" que se producen temporalmente en la membrana de célula, las moléculas biológicamente activas llegan en primer lugar al interior del citoplasma en el que, dado el caso, ya pueden ejercer su función o efecto terapéutico a analizar, y, a continuación, en determinadas condiciones también al interior del núcleo celular, lo que es necesario en el caso de aplicaciones de terapia genética. Mediante la aplicación temporal de un campo eléctrico intenso, es decir, un pulso corto con una densidad de corriente elevada, se pueden fusionar además también células, derivados de célula, partículas subcelulares y/o vesículas. En esta denominada electrofusión, por ejemplo, las células en primer lugar se ponen en contacto íntimo de membrana mediante un campo alterno eléctrico no homogéneo. Mediante la aplicación subsiguiente de un pulso de campo eléctrico se produce entonces la interacción de partes de membrana que finalmente conduce a la fusión. Para la electrofusión se pueden utilizar a este respecto dispositivos de aparatos comparables tal como para la electroporación.

Volúmenes más pequeños se tratan en la mayoría de los casos en el procedimiento de lotes en recipientes relativamente sencillos. La solución o suspensión de células se encuentra a este respecto a menudo en una cubeta, es decir, en un recipiente estrecho abierto hacia arriba que en la proximidad de la base tiene dos electrodos opuestos paralelos en las paredes laterales que sirven para aplicar la tensión eléctrica. Sin embargo, para el tratamiento de volúmenes más grandes, recipientes de este tipo no son adecuados, ya que el espacio de reacción disponible para el tratamiento eléctrico no se puede ampliar de cualquier manera, ya que la distancia de los electrodos es un factor limitativo. Para la electroporación o la electrofusión de volúmenes más grandes se aplican, por tanto, preferiblemente procedimientos de circulación en los que la suspensión de células o vesículas se conduce de forma continua o discontinua a través del espacio de reacción entre los electrodos.

Por el documento US-A-6 150 148, por ejemplo, es conocida una cubeta modificada para procedimientos de circulación cuya abertura está cerrada mediante un tapón a través del que está conducido un conducto de alimentación. En la zona de la base entre los electrodos, la cubeta tiene una abertura adicional a la que está conectado un conducto de evacuación. Mediante esta disposición se puede conducir la suspensión a tratar a través del conducto de alimentación al interior del espacio de reacción entre los electrodos y se puede volver a evacuar a través del conducto de evacuación. Mediante un intercambio repetido, continuo o discontinuo de la suspensión en el espacio de reacción y un pulsado correspondientemente repetido se pueden tratar con la cubeta conocida también volúmenes más grandes.

El documento US-A-6 150 148 da a conocer además cámaras de circulación que están configuradas en forma de tubo o ranura y tienen en sus extremos en cada caso una conexión para un canal de entrada y un canal de salida. Las propias cámaras constituyen un espacio de reacción alargado que está encerrado por dos electrodos cilindricos, dispuestos de manera concéntrica o planos, dispuestos con planos paralelos. Mediante estos dispositivos se pueden tratar también en este caso volúmenes más grandes mediante un pulsado repetido en el paso a través de la cámara.

El documento US-A-5 965 410 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para el calentamiento controlado de un fluido en un sistema de microfluidos. El sistema comprende al menos dos canales conectados entre sí mediante una zona de transición, solicitándose y calentándose a este respecto el fluido en los canales mediante electrodos con energía o corriente eléctrica. Debido a los diferentes diámetros de los dos canales, el fluido tiene en los canales diferentes temperaturas.

En la electroporación o electrofusión en el procedimiento de circulación, la producción de burbujas de gas mediante electrólisis, además del calentamiento de la suspensión, implica un problema importante. Debido a las corrientes

muy elevadas a menudo necesarias para estos procedimientos se producen en la solución electrolítica, en la que están suspendidas las células o vesículas a tratar, mediante procesos electroquímicos muchas burbujas de gas pequeñas que perturban el flujo de la suspensión a través de la cámara y pueden conducir a un flujo de retorno de la suspensión ya tratada al interior de la cámara. Por un lado, esto conduce a unos resultados que ya no se pueden reproducir y, además, a una tasa de mortalidad aumentada en el caso del tratamiento de células vivas.

Por tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento para la electroporación o electrofusión de circulación con los que se garantice un flujo dirigido del fluido a tratar a través de la cámara o el espacio de reacción y se evite un flujo de retorno del fluido ya tratado al interior de la cámara o el espacio de reacción.

El objetivo se consigue de acuerdo con la invención por que el diámetro interior medio del canal de entrada del dispositivo mencionado al inicio es menor que el diámetro interior medio del canal de salida. El objetivo se consigue de acuerdo con la invención con respecto al procedimiento mencionado al inicio además por que el canal de entrada se estrecha para la reducción de su diámetro interior. Al prever un diámetro interior situado aguas arriba, menor en el lado de acceso aumenta la presión por delante de la cámara (aguas arriba) en comparación con la presión por detrás de la cámara (aguas abajo) de modo que el flujo del fluido se estabiliza en total con respecto a su dirección. Además, mediante este gradiente de presión se evita de manera ventajosa que burbujas de gas o fluido fluya o fluyan desde el canal de salida de vuelta al interior de la cámara. De acuerdo con la invención, el diámetro interior medio del canal de entrada se elige en comparación con el diámetro interior medio del canal de salida de modo que la presión aguas arriba de la cámara es siempre mayor que aguas abajo de la cámara. En el caso más sencillo, el diámetro interior del canal de entrada por toda su longitud es menor que el diámetro interior del canal de salida por toda su longitud o en su punto más estrecho. Sin embargo, el diámetro interior del canal de entrada puede estar estrechado o se puede estrechar con respecto al diámetro interior del canal de salida también en un punto o dentro de un tramo limitado, por ejemplo, cuando ambos canales tienen por lo demás un diámetro interior aproximadamente idéntico. El estrechamiento del diámetro interior del canal de entrada constituye a este respecto una medida sencilla y económica que hace que no sea necesario el uso... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo (1, 50, 60), al menos compuesto por al menos un canal de entrada (6, 51, 65) para introducir un fluido en una cámara (7, 54, 62) y al menos un canal de salida (11, 52, 66) para evacuar el fluido de la cámara (7, 54, 62), presentando la cámara (7, 54, 62) al menos dos electrodos (8) para generar un campo eléctrico en la cámara (7, 54, 62) que están en contacto con el espacio interior (10, 53, 67) de la cámara (7, 54, 62), caracterizado por que el diámetro interior medio del canal de entrada (6, 51, 65) es menor que el diámetro interior medio del canal de salida (11,52, 66).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el diámetro interior del canal de entrada (6, 51,65) en al menos un punto es menor que el menor diámetro interior del canal de salida (11,52, 66).

3. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el canal de entrada (6, 51,65) tiene al menos un estrechamiento (15, 55, 63) para la reducción de su diámetro interior.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el estrechamiento (15, 55, 63) está formado por una reducción del diámetro exterior del canal de entrada (6, 51, 65) con un grosor de pared al menos aproximadamente constante y/o por elevaciones, rebordes o similares dispuestos dentro del canal de entrada (6, 51, 65).

5. Dispositivo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el canal de salida (11,52, 66) está configurado en forma de arco o curva.

6. Dispositivo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la desembocadura del canal de salida (11,52, 66) está dispuesta por encima de la cámara (7, 54, 62).

7. Dispositivo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el canal de salida (11,52, 66) y/o el canal de entrada (6, 51,65) está(n) provisto(s) de al menos una válvula, preferiblemente al menos una válvula antirretorno.

8. Dispositivo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el canal de entrada (6, 51, 65) y/o el canal de salida (11, 52, 66) está(n) provisto(s) de al menos un electrodo de puesta a tierra (20, 61, 68).

9. Dispositivo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que los al menos dos electrodos (8) están provistos en su lado alejado del fluido de al menos un dispositivo de refrigeración.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que entre el electrodo (8) y el dispositivo de refrigeración está dispuesta una lámina termoconductora no conductora de corriente.

11. Uso del dispositivo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 10 para la electroporación o electrofusión de células, partículas de célula y/o vesículas de membrana en el procedimiento de circulación.

12. Procedimiento para estabilizar el flujo de un fluido a través de una cámara (7, 54, 62) que tiene al menos dos electrodos (8), que están en contacto con el espacio interior (10, 53, 67) de la cámara (7, 54, 62), así como al menos un canal de entrada (6, 51, 65) para introducir el fluido en la cámara (7, 54, 62) y al menos un canal de salida (11, 52, 66) para evacuar el fluido de la cámara (7, 54, 62), generándose en la cámara (7, 54, 62) un campo eléctrico mediante los dos electrodos (8), caracterizado por que el canal de entrada (6, 51,65) se estrecha para la reducción de su diámetro interior y, de este modo, el diámetro interior medio del canal de entrada (6, 51, 65) es menor que el diámetro interior medio del canal de salida (11,52, 66).

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el estrechamiento se establece mediante la reducción del diámetro exterior del canal de entrada (6, 51, 65) con un grosor de pared al menos aproximadamente constante y/o mediante la introducción de elevaciones, rebordes o similares en el canal de entrada (6, 51,65).

14. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado por que se varía la reducción del diámetro interior del canal de entrada (6, 51,85).

15. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que el flujo del fluido se controla variando el diámetro interior del canal de entrada (6, 51,65).

16. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que se refrigera al menos un electrodo (8) que está previsto para la generación del campo eléctrico en la cámara (7, 54, 62).


 

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