ITBO20110766A1 - Dispositivi, apparato, kit e metodo per il trattamento di un campione biologico - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
“DISPOSITIVI, APPARATO, KIT E METODO PER IL TRATTAMENTO DI UN CAMPIONE BIOLOGICOâ€
SETTORE TECNICO
La presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo cavo, un dispositivo di copertura, un apparato, un kit ed un metodo per il trattamento di un campione.
CONTESTO DELL’INVENZIONE
È noto trattare campioni biologici in differenti modi in maniera da ottenere l’isolamento di particolari tipi di particelle (normalmente, cellule).
Esempi a questo riguardo sono i dispositivi e le metodologie descritte nelle domande di brevetto PCT/IB2010/000615 PCT/IB2010/000580 (relative al sistema DEPArrayTM).
Solitamente, al termine dei trattamenti sopra menzionati si ottengono campioni, in cui le particelle sono inserite con basse concentrazioni in un componente liquido. Relativamente a quanto appena detto, si noti che il componente liquido à ̈ normalmente un tampone, il quale non può essere utilizzato in fasi di analisi successive, e che il volume dei campioni à ̈ solitamente troppo elevato. Ad esempio, i campioni che si ottengono a seguito dell’utilizzo del sistema DEPArrayTM presentano volumi di circa 38µL, laddove fasi successive (come la WGA - Whole Genome Amplification - amplificazione dell’intero genoma) necessitano di volumi inferiori ad 1µL.
È, pertanto, necessario che i campioni vengano trattati mediante centrifugazione ad alta velocità e che un operatore prelevi con grande cura ed attenzione il liquido in eccesso manualmente utilizzando una pipetta (ed inclinando la provetta nella quale à ̈ contenuto il campione). Molteplici sono i problemi legati a questa procedura. Tra questi citiamo:
 il successo delle operazioni dipende fortemente dall’abilità dell’operatore; vi à ̈ un rischio, anche elevato se l’operatore non opera correttamente, di rimuovere la particella assieme al liquido in eccesso. Il tasso di successo della procedura non à ̈ affidabile e sempre riproducibile, e dipende dal tipo di tampone utilizzato;
 le operazioni sono relativamente lente;
 la procedura richiede cure particolari come l’utilizzo di pipette dedicate e puntali a doppio filtro privi di contaminazioni per ridurre il rischio che durante la manipolazione dell’operatore il campione si contamini;  à ̈ presente un rischio relativamente elevato che la/e particella/e si danneggi/no a causa della centrifugazione, che, come detto, avviene a velocità relativamente elevate (imponendo, pertanto, un stress relativamente alto alla/e particelle/e).
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo cavo, un dispositivo di copertura, un apparato, un kit ed un metodo, i quali permettano di superare, almeno parzialmente, gli inconvenienti dell’arte nota e possibilmente siano, nel contempo, di facile ed economica realizzazione.
SOMMARIO
Secondo la presente invenzione vengono forniti un dispositivo cavo, un dispositivo di copertura, un apparato, un kit ed un metodo secondo quanto licitato nelle rivendicazioni indipendenti che seguono e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente o indirettamente dalle rivendicazioni indipendenti.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
L’invenzione viene di seguito descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi d’attuazione non limitativi, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista laterale di un apparato realizzato in accordo con la presente invenzione;
- la figura 2 à ̈ una sezione laterale dell’apparato della figura 1;
- la figura 3 à ̈ una vista dell’apparato della figura 1 in una differente configurazione operativa;
- la figura 4 à ̈ una vista prospettica dell’apparato della figura 1;
- la figura 5 Ã ̈ una sezione laterale della vista della figura 3;
- la figura 6 à ̈ una vista laterale di un’ulteriore forma d’attuazione di un apparato realizzato in accordo con la presente invenzione;
- la figura 7 à ̈ una sezione laterale dell’apparato della figura 6;
- la figura 8 à ̈ una vista dell’apparato della figura 6 in una differente configurazione operativa;
- la figura 9 à ̈ una vista prospettica dell’apparato della figura 6;
- le figure da 10 a 14 illustrano schematicamente diverse fasi di utilizzo di un dispositivo, parte dell’apparato della figura 1, in accordo con la presente invenzione; e
- la figura 15 Ã ̈ una vista in scala ingrandita di un particolare della figura 14.
FORME D’ATTUAZIONE DELL’INVENZIONE
Nelle figure da 1 a 5 e da 10 a 14, con 1 viene indicato nel suo complesso un apparato per il trattamento di un campione A (biologico) (si vedano, in particolare, le figure 13 e 14).
L’apparato 1 viene utilizzato per amplificare (ad esempio mediante PCR/RT-PCR) il (parte del) DNA/RNA contenuto nel campione A, ad esempio mediante una macchina per PCR (di per sé nota e non illustrata), all’interno della quale l’apparato 1 viene inserito.
Secondo un aspetto della presente invenzione viene fornito un dispositivo cavo 2. Il dispositivo cavo 2 Ã ̈ atto al trattamento di un campione B (biologico) e/o del menzionato campione A.
In particolare, il campione B (figure 10 e 11) comprende almeno una particella (vantaggiosamente, almeno una cellula) C ed una componente liquida D (più precisamente, un tampone, all’interno del quale à ̈ immersa la cellula). Il campione A (in particolare, figure 13 e 14) viene ottenuto per concentrazione del campione B; anche il campione A pertanto, comprende almeno la particella C.
Nel presente testo, per particella si intende un corpuscolo presentante la dimensione maggiore inferiore a 1000 Î1⁄4m (vantaggiosamente inferiore a 100 Î1⁄4m). Esempi non limitativi di particelle sono: cellule, detriti cellulari (in particolare, frammenti cellulari), aggregati cellulari (quali per es. piccoli cluster di cellule derivanti da cellule staminali come neurosfere o mammosfere) batteri, liposfere, microsfere (in polistirene e/o magnetiche), microsfere legate a cellule. Vantaggiosamente, le particelle sono cellule.
Secondo alcune forme di attuazione, le particelle presentano la dimensione minore superiore a 1Î1⁄4m.
Nel presente testo, per dimensioni di una particella si intende la lunghezza, la larghezza e lo spessore della particella.
L’apparato 1 comprende (si veda, in particolare, le figure 5 e 13-15) il dispositivo cavo 2. Il dispositivo cavo 2 a sua volta presenta una camera interna 3; una parete 4, la quale delimita la camera interna 3; ed una apertura 5, la quale mette in comunicazione la camera interna 3 con l’ambiente esterno. La camera interna 3 à ̈ atta ad alloggiare il menzionato campione A (e/o B).
Si noti che il dispositivo cavo 2 oltre ad essere utilizzato come parte dell’apparato 1, viene anche usato per separare la particella C e la componente liquida D una rispetto all’altra (figure 10-12). In questo modo, si ottiene il campione A (concentrato rispetto al campione B figura 12) che à ̈ quello che effettivamente viene trattato mediante l’apparato 1 (figure 13 e 14).
In particolare, il dispositivo cavo 2 presenta una forma allungata (cilindrica); una estremità 6, in corrispondenza della quale à ̈ disposta l’apertura 5; ed una estremità 7 chiusa (la quale à ̈ opposta alla estremità 6). Più precisamente, il dispositivo cavo 2 presenta una forma sostanzialmente tubolare (con una estremità chiusa). La camera interna 3 presenta sezioni trasversali sostanzialmente circolari.
Vantaggiosamente, il dispositivo cavo 2 comprende almeno una parte 8 (la quale à ̈ anche essa cava) rastremata (verso l’estremità 7). Più precisamente, la parte 8 presenta una forma sostanzialmente troncoconica. Analogamente, la camera interna 3 comprende almeno una parte rastremata (verso l’estremità 7). Più precisamente, la camera interna 3 presenta una forma sostanzialmente troncoconica (in corrispondenza della parte 8). L’estremità 7 à ̈ anche una estremità della parte 8.
Secondo alcune forme d’attuazione, il dispositivo cavo 2 comprende una parte 8’, la quale à ̈ solidale alla (più precisamente, à ̈ di pezzo con la) parte 8, à ̈ sostanzialmente tubolare (cilindrica) e presenta una sezione trasversale sostanzialmente costante (o con un grado di rastrematura inferiore al grado di rastrematura della parte 8).
L’estremità 6 à ̈ anche un’estremità della parete 8’.
Secondo alternative e non illustrate forme d’attuazione, il dispositivo cavo 2 non comprende la parte 8’ (in altre parole, il dispositivo cavo 2 à ̈ costituito dalla parte 8). In questi casi, la parte 8’ à ̈ un dispositivo separato che può essere aggiunto al dispositivo cavo 2 per determinate fasi del trattamento del campione A (e/o B). Ad esempio, la parte 8’ può essere aggiunta durante una fase di amplificazione genetica (ad esempio mediante PCR) quando il dispositivo cavo 2 à ̈ parte dell’apparato 1 allo scopo di mantenere in posizione sostanzialmente fissa il dispositivo cavo 2 (come, ad esempio, illustrato nella figura 14).
La camera interna 3 presenta sezioni trasversali sostanzialmente circolari.
La camera interna 3 presenta sezioni trasversali con area da 10mm2 ad 80mm2 (in particolare, da 20mm2 a 35mm2).
Il dispositivo cavo 2 comprende anche un filtro 9 il quale à ̈ disposto in corrispondenza dell’estremità 7 e separa la camera interna 3 dall’ambiente esterno. Il filtro 9 presenta una porosità per la quale, in uso, almeno parte della componente liquida D del campione B possa passare attraverso il filtro 9 stesso (uscendo dalla camera interna 3), laddove alla particella C non à ̈ permesso il passaggio attraverso il filtro 9. Vantaggiosamente, il filtro 9 sostanzialmente non permette il passaggio di frammenti di DNA/RNA.
Il filtro 9 presenta pori con diametri fino a 1µm; specificamente, il filtro 9 non presenta pori con diametri maggiori di 1µm. Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta pori con diametri fino a 600nm; specificamente, il filtro 9 non presenta pori con diametri maggiori di 600nm. Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta pori con diametri fino a 500nm; specificamente, il filtro 9 non presenta pori con diametri maggiori di 500nm. Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta pori con diametri fino a 450nm; specificamente, il filtro 9 non presenta pori con diametri maggiori di 450nm.
In particolare, il filtro 9 presenta pori con diametri di almeno 2nm (più precisamente, almeno 15nm); specificamente, il filtro 9 presenta la maggioranza dei pori con diametri di almeno 2nm (più precisamente, almeno 15nm). Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta pori con diametri di almeno 100nm (più precisamente, almeno 250nm); specificamente, il filtro 9 presenta la maggioranza dei pori con diametri di almeno 100mm (più precisamente, almeno 250nm). Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta pori con diametri di almeno 300nm; specificamente, il filtro 9 presenta la maggioranza dei pori con diametri di almeno 300mm. Più vantaggiosamente, il filtro 9 presenta pori con diametri di almeno 350nm; specificamente, il filtro 9 presenta la maggioranza dei pori con diametri di almeno 350mm.
Secondo alcune forme d’attuazione, il filtro 9 non presenta pori con diametri inferiori a 2nm (più precisamente, inferiori a 15nm; vantaggiosamente, inferiori a 100nm; in particolare, inferiori a 250nm; più vantaggiosamente, inferiori a 300nm; in particolare, inferiori a 350nm).
Si à ̈ sperimentalmente osservato che pori di dimensioni inferiori a quelle indicate determinano una riduzione eccessivamente elevata del passaggio di liquido. Per ottenere l’uscita del liquido in tempi ragionevole à ̈ necessario applicare una pressione tale da danneggiare la/e particella/e C.
Si à ̈ anche osservato che pori di dimensioni superiori a quelle indicate implicano il rischio che la/e particella/e C possa/no passare attraverso il filtro 9 disperdendosi. Pertanto, la dimensione dei pori deve preferibilmente essere inferiore a quella delle particelle da trattenere nella cavità . Inoltre, pori troppo ampi possono determinare, in fasi di analisi successive (ad esempio per PCR) la perdita di materiale biologico di interesse (ad esempio materiale genetico).
A meno che non sia specificato il contrario, nel presente testo, per diametro di un poro si intende il diametro limitante, vale a dire il diametro di un cerchio avente la stessa area della sezione (trasversale) minore del poro.
In particolare, il diametro limitante viene determinato mediante la metodologia descritta in ASTM F316 - 03(2011) (Standard Test Methods for Pore Size Characteristics of Membrane Filters by Bubble Point and Mean Flow Pore Test).
Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta uno spessore inferiore a 500µm (vantaggiosamente, inferiore a 100µm; in particolare, inferiore a 50µm; più precisamente, inferiore a 40µm). In questo modo, tra le altre cose, il passaggio attraverso il filtro 9 à ̈ relativamente facile e relativamente poco materiale può accumularsi all’interno del filtro 9 stesso.
Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta uno spessore maggiore di 1µm (in particolare, maggiore di 10µm; più precisamente, maggiore di 15µm). In questo modo, tra le altre cose, il filtro 9 ha sufficiente resistenza meccanica ed à ̈ in grado di operare correttamente.
Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta un volume di imbevimento (hold-up volume - vale a dire il volume di liquido che può essere contenuto all’interno del filtro 9 stesso) inferiore a 2µL (vantaggiosamente, inferiore a 1µL).
A questo riguardo, si noti che per un elevato volume di imbevimento, superiore al volume di partenza specificato per la procedura desiderata di analisi degli acidi nucleici (es DNA o RNA), occorrerebbe scalare i volumi di reazione per mantenere in specifica la concentrazione dei reagenti attivi, per lo meno nei primi step della procedura. Questo può rendere la reazione inefficiente.
In particolare, per misurare il volume di imbevimento si procede come segue: si inserisce un volume iniziale noto di soluzione nel dispositivo cavo 2; si dispone il dispositivo cavo 2 in un elemento 22 di scarico (più sotto descritto ed illustrato nelle figure da 10 a 12); si centrifuga (circa 2000rpm per due minuti) in modo che non vi sia più soluzione nella camera interna 3; si misura il volume di liquido raccolto e si sottrae tale volume misurato al volume iniziale.
Il filtro 9 comprende (in particolare, Ã ̈ costituito da) una materiale scelto nel gruppo consistente di: PC (policarbonato), PP (polipropilene), polieteresulfoni (PES), , PVDF (polivinildenfluoruro), nylon, silicio, SiO2, nitruro di silicio, fibre di vetro ed una loro combinazione.
Secondo alcune forme d’attuazione, il filtro 9 comprende (in particolare, à ̈ costituito da) un polimero organico.
Vantaggiosamente, il filtro 9 Ã ̈ di un materiale che non permette al DNA (o RNA) di attaccarsi. In particolare, il filtro 9 non contiene ossido di alluminio.
Vantaggiosamente, il filtro 9 comprende (in particolare, Ã ̈ costituito da) una materiale scelto nel gruppo consistente di: PC, (PES). In particolare, il filtro 9 comprende (in particolare, Ã ̈ costituito da) PC.
Secondo alcune specifiche forme d’attuazione, il filtro 9 comprende (in particolare, à ̈ costituito da) NucleporeTM (una membrana di policarbonato) e/o Supor® (membrana PES).
La camera interna 3 presenta un volume fino a 2mL (vantaggiosamente fino ad 1 mL; in particolare, fino a 0,5mL; più precisamente, fino a 0,2mL). Vantaggiosamente, la camera interna 3 presenta un volume di almeno 40µL (in particolare, almeno 50µL; più precisamente, almeno 60µL).
L’apertura 5 presenta un’area di almeno 9mm2 (vantaggiosamente, almeno 12mm2; in particolare, almeno 18mm2). Secondo alcune forme d’attuazione, l’apertura 5 presenta un’area fino a 80 mm2 (vantaggiosamente, fino a 70mm2; in particolare, fino a 18mm2).
La parete 4 presenta un’ulteriore apertura 10, la quale à ̈ disposta in corrispondenza della estremità 7. In particolare, l’apertura 10 à ̈ opposta alla apertura 5. La apertura 10 presenta una area di almeno 0,2mm2 (vantaggiosamente, almeno 0,7mm2; in particolare, almeno 2,5mm2). La apertura 10 presenta una area fino a 13mm2 (in particolare fino a 7mm2).
Il filtro 9 à ̈ disposto in modo tale da coprire in modo sostanzialmente completo l’apertura 10. Vantaggiosamente, il filtro 9 presenta una area S (figura 15) rivolta verso la camera interna 3 di fino a 12,6mm2 (in particolare, fino a 10mm2). Ciò risulta essere particolarmente vantaggioso quando il dispositivo cavo 2 viene utilizzato per fasi di PCR. In questi casi, infatti, il volume di soluzione à ̈ relativamente piccolo e, pertanto, un elevata area S del filtro 9 porterebbe ad una eccessiva distribuzione della soluzione sulla superficie S stessa. Ciò renderebbe la PCR scarsamente efficiente.
In alcuni casi, l’area S à ̈ di almeno 0,1mm2 (vantaggiosamente, almeno 0,7mm2; in particolare, almeno 1,2mm2).
Le dimensioni indicate in questo testo possono essere misurate con dei profilometri.
Vantaggiosamente, il filtro 9 Ã ̈ saldamente legato alla parete 4. In particolare, il legame tra filtro 9 e parete 4 avviene mediante una delle seguenti tecniche: legame termico (thermal bonding), legame mediante solvente (solvent bonding), legame mediante ultrasuoni (ultrasound bonding), legame mediante laser (laser bonding), incollaggio, interblocco meccanico (mechanical interlocking) ed una loro combinazione.
Vantaggiosamente, la parete 4 presenta una conducibilità termica di almeno 0,08W/mK (in particolare, almeno 0,12W/mK). Conducibilità superiori a questi limiti sono utili per permettere la corretta effettuazione di fasi di trattamento del campione A che prevedono di fornire calore (ad esempio la PCR).
Secondo alcune forme di attuazione, la parete 4 presenta una conducibilità termica fino a 0,7W/mK (in particolare, fino a 0,2W/mK).
È importante sottolineare che, vantaggiosamente, il dispositivo cavo 2 à ̈ (dimensionalmente e strutturalmente) adatto ad essere utilizzato in macchine standard per PCR.
Al riguardo, sottolineiamo che, vantaggiosamente, i materiali e la rugosità sono scelti in modo da evitare l’assorbimento di frammenti di DNA/RNA. I materiali sono scelti in modo da non prevenire processi WGA. I materiali sono scelti in modo da resistere ad alte temperature (maggiori di 100°C), quali quelle che vengono raggiunte durante i cicli termici di PCR.
In particolare, si noti che il dispositivo cavo 2 può essere ottenuto tagliando (ed asportando) la parte superiore di un provetta (tube) per PCR e la punta della provetta stessa. Il foro (apertura 4) che si ottiene in corrispondenza della punta viene richiuso da una membrana (che funge quindi da filtro 9) collegata alla provetta mediante legame termico.
Le figure da 6 a 9 illustrano un’alternativa forma d’attuazione dell’apparato 1 e del dispositivo cavo 2. Più precisamente, il dispositivo cavo 2 (delle figure 6-9) à ̈ sostanzialmente identico al dispositivo cavo 2 sopra descritto con riferimento alle figure da 1 a 4, da 10 a 14 e da esso si differenzia esclusivamente per la forma della parte 8. La parte 8, presenta una porzione di estremità 8a (disposta in corrispondenza dell’estremità 7) di sezione ridotta.
Secondo un aspetto della presente invenzione, viene fornito un dispositivo di copertura 11.
Facendo particolare riferimento alle figure da 1 a 4 l’apparato 1 comprende, inoltre, il dispositivo di copertura 11. Il dispositivo di copertura 11 à ̈ atto ad impedire l’uscita di liquido dal dispositivo cavo 2. In particolare, il dispositivo di copertura 11 à ̈ atto ad impedire il passaggio di liquido attraverso l’apertura 10. Più precisamente, il dispositivo di copertura 11 à ̈ atto ad accoppiarsi a tenuta di fluido con l’estremità 7.
Il dispositivo di copertura 11 à ̈ (quindi) atto ad accoppiarsi al dispositivo cavo 2 in modo da sostanzialmente occludere il filtro 9. In tale maniera, il passaggio di materiale (in particolare, materiale biologico come, ad esempio, frammenti di DNA/RNA) dalla camera interna 3 all’ambiente esterno attraverso il filtro 9 viene sostanzialmente impedito.
Come si può notare dalle figure, il dispositivo di copertura 11 può essere combinato al dispositivo cavo 2 in modo da ottenere l’apparato 1 (figure 1, 2 e 4) oppure essere separato dal dispositivo cavo 2 stesso (figure 3 e 5).
Più precisamente, il dispositivo di copertura 11 presenta una cavità 12 dotata di una apertura 13 (in particolare, un’estremità aperta). La cavità 12 à ̈ conformata in modo tale da essere atta ad alloggiare almeno parte (in alcuni casi, completamente) del dispositivo cavo 2. In particolare, la cavità 12 presenta una forma sostanzialmente complementare alla forma esterna del dispositivo cavo 2.
Il dispositivo di copertura 11 comprende anche una parete 14 esterna, la quale delimita la camera interna 3.
Più precisamente, la cavità 12 à ̈ conformata in modo da tale che (quando à ̈ il dispositivo cavo 2 à ̈ alloggiato nella cavità 12) la parete 14 sia (sostanzialmente in modo completo) a contatto del dispositivo cavo 2 (in particolare, delle pareti 4 ed 8).
Vantaggiosamente, la parete 14 presenta una conducibilità termica di almeno 0,08W/mK (in particolare, almeno 0,12W/mK). Conducibilità superiori a questi limiti sono utili per permettere la corretta effettuazione di fasi di trattamento del campione A che prevedono di fornire calore (ad esempio la PCR).
Secondo alcune forme di attuazione, la parete 14 presenta una conducibilità termica fino a 0,7W/mK (in particolare, fino a 0,2W/mK).
È importante sottolineare che, vantaggiosamente, il dispositivo di copertura 11 à ̈ (dimensionalmente e strutturalmente) adatto ad essere utilizzato in macchine standard per PCR.
La cavità 12 presenta un volume fino a 2mL (vantaggiosamente fino ad 1 mL; in particolare, fino a 0,5mL; più precisamente, fino a 0,2mL). Vantaggiosamente, la cavità 12 presenta un volume di almeno 40µL (in particolare, almeno 50µL; più precisamente, almeno 60µL).
Nella forma d’attuazione delle figure da 1 a 6, la cavità 12 à ̈ atta ad alloggiare (figure 3 e 5) ed alloggia (figure 1, 2 e 4) l’intero dispositivo cavo 2. In questo caso, il dispositivo cavo 2 comprende un elemento di presa 15 (in particolare, una linguetta, la quale à ̈ atta a facilitare l’inserimento nella e/o e l’estrazione dalla cavità 12).
Secondo la forma d’attuazione illustrata nelle figure da 6 a 9, la cavità 12 à ̈ atta ad alloggiare (figura 8) ed alloggia (figure 6, 7 e 9) solo una porzione del dispositivo cavo 2 (in particolare, la porzione 8a).
Attraverso l’apertura 13, in uso, il dispositivo cavo 2 (o una sua parte) viene inserito nella cavità 12. L’apertura 13 à ̈ disposta in corrispondenza di una estremità 16 del dispositivo di copertura 11.
In particolare, il dispositivo di copertura 11 presenta una forma allungata (cilindrica); ed una estremità 17 chiusa (la quale à ̈ opposta alla estremità 16). Quando almeno parte del dispositivo cavo 2 à ̈ inserito nella cavità 12, l’estremità 7 à ̈ disposta in corrispondenza dell’estremità 17.
Più precisamente, il dispositivo di copertura 11 presenta una forma sostanzialmente tubolare (con una estremità chiusa). La cavità 12 presenta sezioni trasversali sostanzialmente circolari.
Vantaggiosamente, il dispositivo di copertura 11 comprende almeno una parte 18 (la quale à ̈ anche essa cava) rastremata (verso l’estremità 17). Più precisamente, la parte 18 presenta una forma sostanzialmente troncoconica. Analogamente, la cavità 12 comprende almeno una parte rastremata (verso l’estremità 17). Più precisamente, la cavità 12 presenta una forma sostanzialmente troncoconica (in corrispondenza della parte 18). L’estremità 17 à ̈ anche una estremità della parte 18.
Vantaggiosamente, il dispositivo di copertura 11 comprende anche almeno un elemento di adattamento 19.
L’elemento di adattamento 19 à ̈ disposto nella cavità 12. L’elemento di adattamento 19 à ̈ (tra l’altro) atto a modificare la propria forma in modo da adattare la forma della cavità 12 stessa alla forma dispositivo cavo 2 in modo da ridurre la presenza di aria tra il dispositivo cavo ed il dispositivo di accoppiamento. In tale maniera, viene migliorato il trasferimento di calore da e verso l’esterno. Ciò à ̈ particolarmente utile quando si voglia procedere ad amplificazioni genetiche che prevedono cicli di innalzamento della temperatura.
In particolare, l’elemento di adattamento 19 à ̈ disposto in corrispondenza della estremità 17 (e, quindi, à ̈ atto a modificare la propria forma in modo da adattarsi alla forma della estremità 7).
L’elemento di adattamento 19 à ̈ (anche) atto ad impedire il passaggio di liquido attraverso il filtro 9 (ovvero l’apertura 10). Più precisamente, l’elemento di adattamento 19 à ̈ atto ad accoppiarsi a tenuta di fluido con il filtro 9 (ovvero con l’apertura 10).
Vantaggiosamente, l’elemento di adattamento 19 presenta una conducibilità termica di almeno 0,08W/mK (in particolare, almeno 0,12W/mK). Conducibilità superiori a questi limiti sono utili per permettere la corretta effettuazione di fasi di trattamento del campione A che prevedono di fornire calore (ad esempio la PCR).
Secondo alcune forme di attuazione, l’elemento di adattamento 19 presenta una conducibilità termica fino a 0,7W/mK (in particolare, fino a 0,2W/mK).
Vantaggiosamente, l’elemento di adattamento 19 comprende (in particolare, à ̈ costituito da) un materiale scelto nel gruppo consistente di: elastici, elasto-plastici e liquidi.
Secondo alcune forme d’attuazione, l’elemento di adattamento 19 comprende (in particolare, à ̈ costituito da) un materiale scelto nel gruppo consistente di: siliconi, gomme (naturali), polimeri (sintetici), lubrificanti, oli ed una loro combinazione. In alcuni casi, l’elemento di adattamento 19 comprende (in particolare, à ̈ costituito da) un materiale scelto nel gruppo consistente di: siliconi ed oli.
In particolare, i siliconi (le gomme ed i polimeri) presentano una durezza di almeno 10 (più precisamente, almeno 15) Shore A. I siliconi (le gomme ed i polimeri) presentano una durezza fino a 80 (più precisamente, almeno 70). Gli oli (ed i lubrificanti) presentano una viscosità da 1 mPa·s a 10000 Pa·s.
In alcuni casi, gli oli (ed i lubrificanti) presentano una densità da 0,05g/ml a 10g/ml. Più precisamente, per olio si intende un olio minerale (in particolare, un olio per PCR).
Secondo la forma d’attuazione illustrata nelle figure da 6 a 9, la funzione dell’elemento di adattamento à ̈ svolta direttamente dalla parete 14 che à ̈ conformata in modo tale da adattarsi al dispositivo cavo 2 (più precisamente, alla parte 8 ed alla relativa porzione 8a).
Facendo particolare riferimento alle figure 13 e 14, si noti che il dispositivo di copertura 11 comprende almeno un elemento di ritenzione 20 per mantenere il dispositivo cavo 2 in posizione all’interno della cavità 12.
L’elemento di ritenzione 20 comprende uno o più aggetti che si sporgono dalla parete 14 (verso l’interno della cavità 12) e sono atti ad entrare in contatto con la parete 4.
Secondo alcune forme d’attuazione, la parete 4 presenta uno o più incavi, i quali sono atti ad essere impegnati dagli aggetti dell’elemento di ritenzione 20. In alternativa o in aggiunta, la parete 4 presenta delle sporgenze (non illustrate) atte ad accoppiarsi con la parete 14 (in particolare, con l’elemento di ritenzione 20). In questo modo si ottiene un buon bloccaggio del dispositivo cavo 2 all’interno della cavità 12.
Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, viene fornito un kit comprendente il dispositivo cavo 2 ed il dispositivo di copertura 11.
Vantaggiosamente, il kit comprende anche un adattatore 21 (figure da 10 a 12), il quale à ̈ atto a mantenere in posizione il dispositivo cavo 2 all’interno di una elemento 22 di scarico (in particolare, un provetta di dimensioni relativamente grandi). L’adattatore 21 presenta una forma tubolare (in particolare, anulare) ed un lume 23 interno atto a ricevere parte del dispositivo cavo 2.
In particolare, l’adattatore 21 à ̈ atto ad accoppiarsi e bloccare per contatto la parete 4. L’adattatore à ̈ anche atto ad essere inserito nell’elemento 22 di scarico e a bloccarsi a contatto con una superficie interna dell’elemento 22 stesso.
Vantaggiosamente, il kit comprende anche l’elemento 22 di scarico.
L’elemento 22 presenta una forma sostanzialmente tubolare con una estremità 24 aperta, una estremità 25 chiusa ed un alloggiamento 26 (per il dispositivo cavo 2 e l’adattatore 21).
Secondo un’ulteriore aspetto della presente invenzione viene fornito un metodo per il trattamento del campione (biologico) B (in particolare, comprendente almeno una particella C ed una componente liquida D). Il campione B à ̈ definito in accordo con quanto sopra descritto relativamente all’apparato 1 e al dispositivo cavo 2.
Il metodo prevede una fase di inserimento, durante la quale il campione B viene inserito all’interno del dispositivo cavo 2. Secondo quanto illustrato nelle figure 10 ed 11, durante la fase di inserimento, il dispositivo cavo 2 à ̈ disposto all’interno dell’elemento 22 di scarico.
Secondo forme d’attuazione non illustrate, il dispositivo cavo 2 à ̈ disposto esternamente all’elemento 22, durante la fase di inserimento. In questo caso, dopo la fase di inserimento, il dispositivo cavo 2 viene portato all’interno dell’elemento 22 (arrivando quindi a quanto rappresentato nella figura 11).
Il metodo comprende anche una fase concentrazione (figure 11 e 12), durante la quale una forza (nella direzione della freccia F) viene applicata al campione B inserito nel dispositivo cavo 2 verso il filtro 9 in modo che almeno parte della componente liquida D passi attraverso il filtro 9 e la particella C rimanga nella camera interna 3 e si ottenga il campione A (concentrato). La parte della componente liquida D che passa attraverso il filtro 9 si va a depositare in corrispondenza dell’estremità 25.
Secondo alcune forme d’attuazione, la fase di concentrazione viene realizzata applicando al campione B una forza centrifuga. In tal caso il dispositivo cavo 2 (e l’elemento 22) viene fatto ruotare attorno ad un asse (trasversale all’asse longitudinale del dispositivo cavo 2 stesso).
Si noti che la forza applicata à ̈ relativamente bassa. In tal modo ci sono bassi rischi di danneggiare la particella C. In particolare, à ̈ sufficiente fare ruotare il dispositivo cavo a circa 300g (2000rpm).
Dopo la fase di concentrazione, il dispositivo cavo 2 viene rimosso dall’elemento 22 ed accoppiato al (in particolare, inserito nel) dispositivo di copertura 11 in modo da sostanzialmente occludere il detto filtro 9 ed impedire il passaggio di materiale (in particolare, frammenti di DNA/RNA) dalla camera interna 3 all’ambiente esterno attraverso il filtro 9. In questa maniera, si ottiene l’apparato 1.
A questo punto, vengono realizzate ulteriori fasi di trattamento del campione A e, più precisamente, la particella C viene sottoposta ai trattamenti necessari per ottenere un’amplificazione genetica (ad esempio mediante PCR). In particolare, come prima fase ulteriore, nel dispositivo cavo viene inserito un tampone T adatto allo scopo (figura 14).
Quanto divulgato all’interno del presente testo può essere utilizzato a valle di diversi tipi di trattamento di materiale biologico. Tra questi citiamo i seguenti esempi:  selezione (sorting) mediante DEPArrayTM;
ï‚· altri tipi di procedimenti di selezione (micromanipolazioni, tweezers ottici, micro-dissezione laser ecc.);
ï‚· selezione di cellula attivata da fluorescenza (Fluorescence Activated Cell Sorting - FACS);
ï‚· dispensazione con pipetta;
ï‚· dispensazione con siringa.
Inoltre, quanto divulgato all’interno del presente testo può essere utilizzato a monte di diversi tipi di trattamenti. Tra questi citiamo i seguenti esempi:
 amplificazione dell’intero genoma (WGA)
 amplificazione dell’intero transcriptoma (Whole transcriptome Amplification - WTA);
ï‚· reazione a catena della polimerasi (Polimerase Chain Reaction - PCR);
ï‚· fissazione, permeabilizzazione, colorazione ed una loro combinazione.
È importante sottolineare che quanto divulgato all’interno del presente testo presenta notevoli vantaggi rispetto allo stato dell’arte. Tra i vantaggi citiamo i seguenti:
 le operazioni sono molto veloci e semplici (ciò riduce, tra l’altro, anche il rischio di contaminazioni);
 viene sempre utilizzato il dispositivo cavo 2; non sono quindi necessari rischiosi trasferimenti dei campioni (sia per il rischio di danneggiare o perdere il campione sia per il rischio di contaminazioni);  i risultati sono riproducibili (non dipendono dall’abilità dell’operatore);
 le operazioni sono “gentili†: il campione (ed, in particolare, la cellula) viene maneggiato delicatamente senza la necessità di applicare elevate forze.
A meno che non sia esplicitamente indicato il contrario, il contenuto dei riferimenti (articoli, libri, domande di brevetto ecc.) citati in questo testo à ̈ qui integralmente richiamato. In particolare i menzionati riferimenti sono qui incorporati per riferimento.
Ulteriori caratteristiche della presente invenzione risulteranno dalla descrizione che segue di due esempi meramente illustrativi e non limitativi.
Esempio 1
Un dispositivo cavo 2 da circa 150µL à ̈ stato inserito in una provetta (Eppendorf) da 2mL dotata di un adattatore 21 in modo da ottenere una struttura analoga a quanto illustrato nella figura 10. Un campione di 38µl contenente un tampone ed una cellula à ̈ stato inserito nel dispositivo cavo 2. La provetta à ̈ stata chiusa e sottoposta a centrifugazione per due minuti a 2000rpm (sostanzialmente, secondo quanto illustrato nelle figure 11 e 12).
Il dispositivo cavo 2 à ̈ stato estratto ed inserito in un dispositivo di copertura 11 (più precisamente, una provetta per PCR da 200µL) contenente alcuni microlitri di olio per PCR. La provetta (Eppendorf) da 2mL à ̈ stata gettata.
A questo punto, il contenuto del dispositivo à ̈ stato sottoposto ad una amplificazione dell’intero genoma mediante il Ampli1TM WGA kit (Silicon Biosystems) e ad analisi degli STR (Short Tandem Repeat).
La procedura à ̈ stata ripetuta 10 volte ed i risultati sono stati con “Allele Call Rate†maggiore del 90% in tutti i casi.
È stata anche seguita la procedura nota, secondo la quale 10 campioni come quelli sopra descritti (di 38µl contenenti, ciascuno, un tampone ed una cellula) sono stati trattati mediante centrifugazione ad alta velocità ed un operatore di buona esperienza ha prelevato con grande cura ed attenzione il liquido in eccesso manualmente utilizzando una pipetta (ed inclinando la provetta nella quale à ̈ contenuto il campione). In questo caso solo 9 delle 10 prove effettuale hanno portato risultati con “Allele Call Rate†maggiore del 90%. Anche il tempo impiegato in questi casi à ̈ stato sensibilmente maggiore di quello impiegato utilizzando il dispositivo cavo 2.
Claims (1)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Dispositivo (device) cavo per il trattamento di un campione (A; B) biologico, in particolare per separare tra loro almeno una particella (C) ed almeno parte di un liquido (D); il dispositivo cavo (2) comprende una camera interna (3), la quale presenta un volume fino ad 2mL; una prima estremità (6); una prima apertura (5), la quale à ̈ disposta in corrispondenza della prima estremità (6), mette in comunicazione l’ambiente esterno con la camera interna (3) e presenta una area di almeno 9mm2; ed una seconda estremità (7); il dispositivo cavo (3) à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere un filtro (9), il quale à ̈ disposto in corrispondenza della seconda estremità (7), separa la camera interna (3) dall’ambiente esterno, presenta pori con diametri da 2nm a 1µm ed una area (S) rivolta verso la camera interna (3) fino a 12,6mm2. 2.- Dispositivo cavo secondo la rivendicazione 1, in cui il filtro (9) presenta un volume di imbevimento (holdup volume) inferiore a 2µL ed una area (S) rivolta verso la camera interna (3) di almeno 0,1mm2. 3.- Dispositivo cavo secondo la rivendicazione 1 o 2, e comprendente almeno una parete (4), la quale delimita la camera interna (3) e presenta una seconda apertura (10), in particolare opposta alla prima apertura (5), la quale seconda apertura (10) presenta una area da 0,2mm2 a 13mm2; il filtro (9) presentando uno spessore da 1µm a 500µm e coprendo in modo sostanzialmente completo la seconda apertura (10); la parete (4) presentando una conducibilità termica da 0,08W/mK a 0,7W/mK; la camera interna (3) presentando sezioni trasversali con aree da 10mm2 ad 80mm2; il filtro (9) presentando pori con diametri da 250nm a 600nm. 4.- Dispositivo cavo secondo una delle rivendicazioni precedenti; il dispositivo cavo (2) presenta una forma sostanzialmente tubolare ed, almeno parzialmente, troncoconica; in particolare, la camera interna (3) presenta sezioni trasversali sostanzialmente circolari. 5.- Dispositivo di copertura atto ad accoppiarsi esternamente al dispositivo cavo (2) di una delle rivendicazioni precedenti in modo da sostanzialmente occludere il detto filtro (9) ed impedire il passaggio di materiale dalla camera interna (3) all’ambiente esterno attraverso il filtro (9); il dispositivo di copertura (11) presenta una cavità (12) dotata di una estremità aperta (16), la quale à ̈ atta a permettere l’inserimento del dispositivo cavo (2) nella cavità (12), e di una estremità chiusa (17); e mezzi di adattamento (19), i quali sono atti a modificare la propria forma adattandosi alla forma del dispositivo cavo (2). 6.- Dispositivo di copertura secondo la rivendicazione 5, in cui la cavità (12) à ̈ conformata in modo tale da essere atta ad alloggiare almeno parte del dispositivo cavo (2); i mezzi di adattamento (19) sono disposti in corrispondenza della estremità chiusa (17) e sono atti a modificare la propria forma in modo da ridurre la presenza di aria tra il dispositivo cavo (2) ed il dispositivo di copertura (11). 7.- Dispositivo di copertura secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui i mezzi di adattamento (19) comprendono un materiale scelto nel gruppo consistente di: elastici, elasto-plastici e liquidi. 8.- Dispositivo di copertura secondo la rivendicazione 7, in cui i mezzi di adattamento (19) comprendono un materiale scelto nel gruppo consistente di: silicone, gomme naturali, polimeri sintetici, lubrificanti, olio ed una loro combinazione; il silicone, le gomme ed i polimeri presentando una durezza da 10 ad 80 Shore A; l’olio ed i lubrificanti presentando una densità da 0,05g/ml a 5g/ml ed una viscosità da 1 mPa s a 10000 Pa s. 9.- Apparato per il trattamento di un campione (A), in particolare per PCR, comprendente un dispositivo cavo (2) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 ed un dispositivo di copertura (11) accoppiato esternamente al dispositivo cavo (2) in modo da sostanzialmente occludere il detto filtro (9) ed impedire il passaggio di materiale dalla camera interna (3) all’ambiente esterno attraverso il filtro (9); il dispositivo di copertura (11) presenta una cavità (12) dotata di una estremità aperta (16), e di una estremità chiusa (17); il dispositivo cavo (2) à ̈ disposto almeno parzialmente all’interno della cavità (12); la seconda estremità (7) essendo disposta in corrispondenza dell’estremità chiusa (17). 10.- Apparato secondo la rivendicazione 9, in cui il dispositivo di copertura (11) comprende una parete (14) esterna; il dispositivo cavo (2) essendo disposto a contatto con la parete (14) esterna. 11.- Apparato secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui il dispositivo di copertura (11) à ̈ secondo una delle rivendicazioni da 5 a 8. 12.- Metodo per il trattamento di un campione (B) comprendente almeno una particella (C) ed una componente liquida (D); il metodo comprende: una fase di inserimento, durante la quale il campione (B) viene inserito all’interno di un dispositivo cavo (2) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4; una fase di concentrazione, durante la quale una forza viene applicata al campione (B) inserito nel dispositivo cavo (2) verso il filtro (9) in modo che almeno parte della componente liquida (D) passi attraverso il filtro (9) e la particella (C) rimanga nella camera interna (3). 13.- Metodo secondo la rivendicazione 12, e comprendente una fase di accoppiamento, la quale à ̈ successiva alla fase di concentrazione e durante la quale un dispositivo copertura (11) viene accoppiato al dispositivo cavo (2) in modo da sostanzialmente occludere il detto filtro (9) ed impedire il passaggio di materiale dalla camera interna (3) all’ambiente esterno attraverso il filtro (9); il dispositivo di copertura (11) presenta una cavità (12) dotata di una estremità aperta (16), attraverso la quale almeno parte del dispositivo cavo (2) viene inserito nella cavità (12), e di una estremità chiusa (17); la seconda estremità (6) venendo disposta in corrispondenza dell’estremità chiusa (17). 14.- Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui il dispositivo di copertura (11) à ̈ secondo una delle rivendicazioni da 5 a 8. 15.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 12 a 14, e comprendente una fase di amplificazione genetica la quale à ̈ successiva alla fase di accoppiamento e durante la quale almeno parte degli acidi nucleici della particella (C) vengono amplificati. 16.- Kit comprendente un dispositivo cavo (2) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, ed un dispositivo di copertura (11) atto ad accoppiarsi esternamente al dispositivo cavo (2) in modo da sostanzialmente occludere il detto filtro (9) ed impedire il passaggio di materiale dalla camera interna (3) all’ambiente esterno attraverso il filtro (9); il dispositivo di copertura (11) presenta una cavità (12) dotata di una estremità aperta (16), attraverso la quale almeno parte del dispositivo cavo (2) viene inserito, in uso, nella cavità (12), e di una estremità chiusa (17); la cavità (12) à ̈ conformata in modo tale da essere atta ad alloggiare almeno parte del dispositivo cavo (2). 17.- Kit secondo la rivendicazione 15, in cui il dispositivo di copertura (11) à ̈ secondo una delle rivendicazioni da 5 a 8.
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