PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA LA REALIZACIÓN DE MEDICIONES DE ACUMULACIONES DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS.

Procedimiento y aparato para la realización de mediciones de acumulaciones de partículas magnéticas Antecedentes de la invención Campo de la invención Esta invención se refiere, de manera general a la detección de la presencia de partículas magnéticas y, más particularmente, a la medición cuantitativa de acumulaciones de dichas partículas por medio de excitación magnética de corriente alterna (CA) y detección inductiva de la amplitud de las oscilaciones resultantes de los momentos magnéticos de las partículas a la frecuencia de excitación. Explicación de la técnica anterior Se ha prestado mucha atención a las técnicas para determinar la presencia y posteriormente el nivel de concentración de partículas diminutas en una mezcla más grande o solución en la que se encuentran las partículas. Es deseable, en ciertas circunstancias, medir concentraciones muy bajas de ciertos compuestos orgánicos. En medicina, por ejemplo, es muy útil determinar la concentración de un determinado tipo de molécula, usualmente en solución, que existe de manera natural en fluidos fisiológicos (por ejemplo, sangre u orina) o que ha sido introducida en el sistema vivo (por ejemplo, drogas o contaminantes). Un enfoque general utilizado para detectar la presencia de un compuesto particular de interés, al que se hará referencia como analito, es el inmunoensayo, en el que la detección de una especie molecular determinada, a la que se hace referencia, en general, como ligando, se consigue mediante la utilización de una segunda especie molecular, frecuentemente llamada el anti-ligando o receptor, que se une específicamente al primer compuesto de interés. La presencia del ligando de interés es detectada midiendo o deduciendo, de manera directa o indirecta, la extensión de la unión del ligando al anti-ligando. Una explicación de diferentes métodos de detección y medición aparece en la patente USA Nº 4.537.861 (Elings y otros). Dicha patente da a conocer varias formas de conseguir inmunoensayos homogéneos en una solución de una reacción de unión entre un ligando y un anti-ligando, que son típicamente un antígeno y un anticuerpo. Elings da a conocer la creación de un modelo espacial formado por un conjunto espacial de regiones separadas de material antiligando y material ligando dispersadas para interaccionar con el conjunto espacial de regiones separadas de material anti-ligando para producir una reacción de unión entre el ligando y el anti-ligando en los modelos espaciales y con los complejos unidos etiquetados con una característica física determinada. Después de que los complejos unidos etiquetados han sido acumulados en los modelos espaciales, el equipo es escaneado para proporcionar el inmunoensayo deseado. El escáner puede estar basado en fluorescencia, densidad óptica, dispersión de luz, color, y reflectancia, entre otros. Los complejos unidos etiquetados son acumulados sobre segmentos superficiales especialmente separados de acuerdo con Elings o dentro de un conducto ópticamente transparente o contenedor aplicando campos magnéticos localizados en la solución, en la que los complejos unidos incorporan partículas portadoras magnéticas. Las partículas magnéticas tienen dimensiones comprendidas de 0,01 a 50 micrones. Una vez que los complejos unidos son acumulados magnéticamente dentro de la solución, se utilizan las técnicas de escaneado anteriormente descritas. Partículas magnéticas preparadas a partir de magentita y un material de matriz inerte se han utilizado desde hace mucho tiempo en el campo de la bioquímica. Están comprendidas en dimensiones desde unos pocos nanómetros hasta algunas micras de diámetro, y pueden contener de 15% a 100% de magnetita. Se describen frecuentemente como partículas super-paramagnéticas, o en un rango de dimensiones mayores, como gránulos (beads). La metodología habitual consiste en recubrir la superficie de las partículas con un material biológicamente activo que provoca su fuerte unión con objetos microscópicos específicos o partículas de interés (por ejemplo, proteínas, virus, células, fragmentos de ADN). Las partículas pasan a ser entonces asas (handles) mediante las cuales los objetos pueden ser desplazados o inmovilizados utilizando un gradiente magnético, facilitado habitualmente por un imán permanente potente. Por lo tanto, la patente de Elings es un ejemplo de etiquetado utilizando partículas magnéticas. Dispositivos especialmente construidos que utilizan imanes de tierras raras y piezas polares de hierro, se encuentran comercialmente disponibles para este objetivo. Si bien, estas partículas magnéticas se han utilizado solamente en la práctica para desplazar o inmovilizar los objetos unidos, se ha realizado un cierto trabajo experimental en la utilización de las partículas como etiquetas para detectar la presencia del objeto unido. El etiquetado se realiza habitualmente mediante moléculas radioactivas, fluorescentes, o fosforescentes que son unidas a los objetos de interés. Una etiqueta magnética, si es deseable en cantidades suficientemente pequeñas, sería muy atractiva porque las otras técnicas de etiquetado tienen varios inconvenientes importantes. Por ejemplo, los métodos radioactivos presentan problemas de salud y de eliminación. 2 E00991513 23-11-2011   Los métodos son también relativamente lentos. Las técnicas de fluorescencia o fosforescencia están limitadas en su exactitud cuantitativa y rango dinámico porque los fotones emitidos pueden ser absorbidos por otros materiales de la muestra. Ver publicación de patente japonesa 63-90765, publicada el 21 de Abril de 1988 (Fujiwara y otros). Dado que la señal procedente de un volumen muy pequeño de partículas magnéticas es excesivamente pequeña, ha sido habitual que los investigadores hayan intentado construir detectores basados en dispositivos de interferencia cuántica super-conductiva (SQUID). Los amplificadores SQUID son bien conocidos por encontrarse entre los detectores más sensibles de campos magnéticos en muchas situaciones. No obstante, existen varias dificultades sustanciales con este sistema. Dado que los bucles de captación del SQUID se deben mantener a temperaturas criogénicas, la muestra debe ser enfriada para obtener un acoplamiento muy próximo a estos bucles. Este procedimiento hace las mediciones inaceptablemente trabajosas. La complejidad general de los SQUID y los componentes criogénicos los hacen, en general, poco apropiados para su utilización en un instrumento de sobremesa de poco precio. Incluso un diseño basado en los llamados superconductores de Tc alto no superaría por completo estas objeciones e introduciría diferentes nuevas dificultades. Ver Fujiwara y otros. Se han dado a conocer sistemas más tradicionales para detectar y cuantificar las partículas magnéticas. Éstos han comportado alguna forma de magnetometría de fuerzas en la que la muestra es colocada en un gradiente magnético fuerte, y la fuerza resultante sobre la muestra es medida, típicamente, controlando el cambio aparente de peso de la muestra al cambiar el gradiente. Un ejemplo de esta técnica es la que se muestra en las patentes USA Nºs 5.445.970 y 5.445.971 de Rohr. Una técnica más sofisticada mide el efecto de la partícula en la desviación de vibración de un voladizo micro-mecanizado. Ver Baselt y otros, biosensor basado en tecnología de microscopio de fuerza, Naval Research Lab., J Vac Science TYec. B., Vol 14, No. 2 (pg 5) (Abr. 1996). Estos sistemas son, todos ellos, limitados si se basan en convertir un efecto intrínsecamente magnético en una respuesta mecánica. Esta respuesta se debe distinguir de una gran variedad de otros efectos mecánicos, tales como vibración, viscosidad, y flotación. Se encontrarán importantes aplicaciones para un instrumento económico, funcionando a temperatura ambiente, en versión de sobremesa, que podrán detectar directamente y cuantificar cantidades muy pequeñas de partículas magnéticas. Resumen de la invención De acuerdo con la presente invención, se da a conocer un aparato para la medición cuantitativa de partículas de analito, según la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes muestran ejemplos de dicho aparato. De forma general, la presente invención da a conocer un procedimiento y aparato para la detección directa y medición de muy pequeñas acumulaciones de partículas magnéticamente susceptibles, por ejemplo, magnetita, y, como consecuencia, sus sustancias de interés acopladas. Las partículas o gránulos magnéticos son acoplados por métodos conocidos a partículas de analito, proporcionando de esta manera elementos de muestra magnéticos o complejos magnéticos de unión. Un modelo bien definido de los elementos de muestra magnéticos es depositado sobre la superficie de un soporte. La superficie puede ser plana. A continuación, se aplica un campo magnético... [Seguir leyendo]

1. Aparato para la medición cuantitativa de partículas de analito utilizando partículas magnéticamente susceptibles, que comprende: un soporte de muestras; una fuente de campo magnético para aplicar un campo magnético alterno a las muestras en el área predefinida; un sensor de campo magnético que tiene conductores de señal de salida para comunicar señales de salida; y un procesador electrónico de señal para convertir las señales de salida del sensor para proporcionar una señal indicativa de la cantidad de las muestras en el área predefinida caracterizado porque el soporte de muestras comprende: una entrada para la introducción de partículas de analito; y una membrana de flujo lateral (101), a través del a cual pueden pasar las partículas de analito, incluyendo la membrana de flujo lateral (101) un área predeterminada que contiene una serie de partículas magnéticamente susceptibles unidas, de manera que las partículas de analito que circulan pueden quedar unidas a las partículas magnéticamente susceptibles unidas de manera que una esterilla de liberación (102), una esterilla absorbente (104), y una línea de prueba (106) sobre la que están situadas dichas partículas susceptibles unidas, se disponen de manera que las partículas de analito pueden ser vertidas en dicha esterilla de liberación (102), de manera que se liberan hacia dentro del dicha membrana de flujo (101) y pueden pasar por acción capilar hacia abajo dentro de dicha membrana (101) y más allá de la línea de pruebas (106), estando situada la esterilla absorbente (104) más abajo de la línea de prueba (106) para recoger partículas de analito no unidas. 2. Aparato, según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte de la muestra es una ventana de flujo lateral (101). 3. Aparato, según la reivindicación 2, caracterizado porque el soporte de muestra es parcialmente poroso. 4. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque la membrana de flujo lateral (101) comprende una línea de control (108). 5. Aparato, según la reivindicación 4, caracterizado porque la línea de control (108) tiene una cantidad conocida de hierro coloidal para calibración. 11 E00991513 23-11-2011   12 E00991513 23-11-2011   13 E00991513 23-11-2011   14 E00991513 23-11-2011   E00991513 23-11-2011   16 E00991513 23-11-2011   17 E00991513 23-11-2011