ES2269093T3 - Metodo, sistema y cartucho para el procedimiento de una muestra de acido nucleico mediante la oscilacion del cartucho. - Google Patents

Abstract

Un método para procesar una muestra de ácido nucleico contenida en un líquido, que incluye: a) la introducción del citado líquido en el interior de la cámara (11) de un cartu- cho (12) que contiene un soporte en forma de chip (14), una superficie activa (15) cubierta por una matriz de oligonu- cleótidos, presentando dicha cámara un interior estrecho e incluye un canal (13) comprendido entre dos superficies inte- riores; b) la colocación del citado cartucho en un portacar- tuchos (16); la citada superficie activa se encuentra en un plano notablemente vertical y la colocación del cartucho en el portacartuchos se lleva a cabo antes o después de la in- troducción del líquido en la cámara (11); caracterizándose dicho método por: c) la oscilación del citado portacartuchos (16) y, en consecuencia, del propio cartucho (12), alrededor de un eje de rotación notablemente perpendicular al plano vertical antes comentado, con lo que se consigue el movimien- to del cartucho (12) hacia delante y atrás entre una primera y una segunda posición angular (26 y 28, respectivamente) que se encuentran en lados opuestos a una posición angular inter- media (27) en la que la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14) se encuentra notablemente en la parte in- ferior de la trayectoria de desplazamiento provocada por el movimiento de oscilación del cartucho (12) para generar un movimiento relativo del líquido alojado en el canal (13) res- pecto a la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14).

Description

Método, sistema y cartucho para el procesamiento de una muestra de ácido nucleico mediante la oscilación del cartucho.

Ámbito del invento

De conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1, el presente invento hace referencia a un método para el procesamiento de una muestra de ácido nucleico contenida en un líquido.

Asimismo, y de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 5, dicho invento también hace referencia a un sistema para procesar una muestra de ácido nucleico contenido en un líquido.

De forma específica, el invento hace referencia al procesamiento de una muestra de ácido nucleico contenida en un líquido que se introduce en un cartucho que contiene un soporte en forma de chip. Éste presenta una superficie bioquímicamente activa adaptada para posibilitar su lectura mediante un dispositivo optoelectrónico de lectura.

Antecedentes del invento

En el contexto del presente invento, un soporte en forma de chip es un substrato, más concretamente, una plaqueta de vidrio de, por ejemplo, forma cuadrada con un grosor de, por ejemplo, 0,7 o 1,0 milímetros y una superficie que se denomina activa, que es una superficie recubierta por una matriz de distintas moléculas de ADN u otras sondas moleculares, como sondas de oligonucleótidos de ADN, situadas en ubicaciones conocidas de dicha superficie. La función de estas sondas consiste en detectar fragmentos de ADN con una secuencia de ADN complementaria.

En el contexto del presente invento y en una forma realización preferente del mismo, el cartucho antes mencionado está fabricado en material plástico, y se utiliza como dispositivo para alojar un soporte en forma de chip que, por lo general, se denomina biochip. Preferentemente, el cartucho se diseña como cartucho unidireccional.

Los biochips alojados en este tipo de cartuchos presentan una amplia gama de aplicaciones. Entre muchas otras, se pueden utilizar para comprender la relación estructura-actividad entre distintos materiales biológicos o bien para determinar la secuencia de ADN de un material biológico desconocido. Por ejemplo, la secuencia de ADN de un material desconocido se puede determinar mediante un proceso denominado hibridación. En un método de secuenciación por hibridación, se forman secuencias de distintos materiales en ubicaciones conocidas de la superficie de un chip, a la que se aplica una solución que contiene una o más dianas que serán objeto de secuenciación. Dichas dianas hibridarán o establecerán un enlace sólo con las secuencias complementarias del substrato. La detección de las ubicaciones en las que se produce la hibridación se consigue gracias a sistemas de detección adecuados mediante el marcaje de las dianas con marcadores fluorescentes, isótopos radiactivos, enzimas u otros marcadores.

La información sobre las secuencias diana se puede extraer de los datos obtenidos mediante estos sistemas de detección.

Gracias a la combinación de las diversas tecnologías disponibles, como la fotolitografía y las técnicas de fabricación, se han logrado importantes avances en la fabricación y colocación de diversos materiales en chips del tipo antes mencionado. Por ejemplo, existe la posibilidad de crear miles de secuencias distintas en un único substrato de aproximadamente 1,28 centímetros cuadrados en una pequeña porción del tiempo que requieren los métodos tradicionales. Estas destacadas mejoras confieren una gran utilidad a estos substratos en distintas aplicaciones, como la investigación biomédica, el diagnóstico clínico y otros sectores industriales, así como el ámbito de la genómica, especialidad que trata la determinación de relaciones entre las secuencias genéticas y la fisiología humana y que está adquiriendo una importancia cada vez
mayor.

Para una utilización eficiente del soporte en forma de chip del tipo descrito con anterioridad y para que la secuenciación de la solución de la muestra que contiene una o varias dianas sea eficaz, es imprescindible que dicha solución esté en contacto con la superficie activa del soporte en forma de chip. Además, habida cuenta de número relativamente elevado de soluciones con muestras que se deberá procesar, este contacto efectivo se debe conseguir con un elevado grado de reproducibilidad y a bajo coste.

El estado de la técnica actual para cumplir estas condiciones requiere medios para bombear el líquido que contiene la muestra de ácido nucleico dentro y fuera de la cámara del cartucho con la finalidad de conseguir el contacto efectivo necesario entre el líquido que contiene la muestra y la superficie activa del soporte en forma de chip. Sin embargo, esta metodología es excesivamente cara, compleja y requiere demasiado espacio de trabajo y, por lo tanto, puede que no satisfaga las necesidades actuales de este tipo de equipos.

De conformidad con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 5, respectivamente, la solicitud de patente europea EP-A-0695941 describe un método y un equipo para la evaluación de chips de sonda.

El equipo descrito en la solicitud EP-A-0695941 incluye un agitador vórtex para la rotación del cartucho, por ejemplo, a 3.000 ciclos por minuto. El funcionamiento de este agitador es similar al de un mezclador de pintura.

La solicitud de patente internacional WO-A-99 38612 describe un equipo que incorpora un cartucho que incluye una cámara de flujo en forma de U, que se muestra en las figuras 11A y 11B de la solicitud WO-A-99 38612.

Cada uno de los dos brazos de esta cámara de flujo define una subcámara. Cuando el equipo está en funcionamiento, el líquido se mueve de una subcámara a otra mediante la válvula y los medios de bombeo citados con anterioridad. El cartucho se dispone en el equipo para que quede inmóvil. El dispositivo descrito en la solicitud WO-A-99 38612 está diseñado para separar las biopartículas de un chip bioelectrónico mediante dielectroforesis. Este equipo está formado por los conductos y válvulas adecuados para suministrar el líquido a la cámara de flujo así como para extraerlo de la misma mediante bombeo.

La especificación de patente estadounidense nº 5.133.937 describe un sistema de análisis diseñado para analizar fluidos biológicos. Este sistema está formado por un montaje de cartucho reemplazable que contiene una estructura de cámara de reacción con una enzima inmovilizada en dicha cámara. Esta enzima es capaz de convertir el constituyente objeto de análisis en un constituyente que un sistema de medida pueda detectar.

Así pues, uno de los principales objetivos del presente invento consiste en proporcionar un método y un sistema que posibilite un contacto efectivo entre la solución procesada en un cartucho del tipo mencionado y la superficie activa del soporte en forma de chip con un elevado grado de reproducibilidad y a bajo coste.

Resumen y principales ventajas del invento

En el presente invento, este objetivo se consigue gracias al método detallado en la reivindicación 1 y al sistema que se describe en la reivindicación 5. En las reivindicaciones dependientes se definen las características de las formas de realización preferentes.

Las principales ventajas del invento consisten en la posibilidad de lograr el contacto efectivo necesario entre la solución de la muestra y la superficie activa del soporte en forma de chip que se ha mencionado con anterioridad así como en el elevado grado de reproducibilidad que se consigue con medios sencillos, hecho que, a su vez, supone una consecución de los objetivos a un coste muy reducido. Esta última ventaja resulta especialmente importante cuando se deben procesar de forma simultánea múltiples cartuchos, cada uno de ellos con un líquido que contiene una muestra.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describen detalladamente las formas de realización preferentes del invento con referencias a los dibujos correspondientes.

En la figura 1 se muestra una representación esquemática de un cartucho 12 en el momento de llenarlo con un líquido que contiene una muestra de ácido nucleico;

En la figura 2 se recoge un diagrama de composición en perspectiva de los componentes del cartucho 12 que muestra especialmente el interior de la cámara 11 y del canal 13 que se forma en la placa de canal 21 que forma parte del cartucho 12;

En la figura 3 se recoge un diagrama de composición en perspectiva de los componentes del cartucho 12 desde el punto de vista opuesto al de la figura 2, y muestra especialmente la superficie interior de la placa del chip 22, que forma parte del cartucho 12, y la superficie activa 15 de la placa del soporte del chip 14;

En la figura 4 se muestra una vista en planta de la placa del canal 21 del cartucho 12 y del propio canal 13;

En la figura 5 se muestra una vista transversal de la placa del canal 21 del cartucho 12 y del propio canal 13;

En la figura 6 se muestra el cartucho 12 y el portacartuchos 16 en una primera posición angular 26;

En la figura 7 se muestran diversas posiciones angulares del cartucho 12;

En la figura 8 se muestra un sistema del invento para manipular múltiples cartuchos 12 de forma simultánea;

En la figura 9 se muestra un cabezal de transporte que incorpora una pinza 66 en el momento en el que coloca un cartucho 12 en el portacartuchos;

En la figura 10 se muestra un cartucho 12 en una primera posición angular 26;

En la figura 11 se muestra un cartucho 12 en la misma posición angular 29 mostrada en la figura 1; y

En la figura 12 se muestra un diagrama con la variación de la velocidad angular \omega = d\theta/dt con el periodo del movimiento de oscilación del cartucho
12.

Descripción detallada de las formas de realización preferentes

Tal y como se ha representado de forma esquemática en la figura 1, un cartucho 12 está formado por una cámara 11 que incluye un canal curvado 13. Por su parte, el cartucho 12 contiene un soporte en forma de chip 14 que presenta una superficie activa 15. Dicha superficie está cubierta por una matriz de oligonucleótidos y está situada delante de una superficie interior 24 de la placa de canal 21, una pieza del cartucho 12 que se describe más adelante con referencias a la figura 2.

El soporte en forma de chip 14 se sitúa en la zona central del canal 13. Una parte de dicho canal 13 se encuentra entre la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14 y la superficie interior 24 de la placa del canal 21. En la figura 1, la línea Z-Z es una línea recta vertical.

En la figura 1 se muestra un portacartuchos 16 y un cartucho 12 en una posición 29 en la que un eje medio S-S del cartucho 12 se encuentra en un plano horizontal y, por lo tanto, es perpendicular a la línea Z-Z.

En la figura 1 se muestra una de las posibles posiciones del cartucho indicada para la introducción o extracción del líquido. Otra posición, quizá preferible, para llevar a cabo esta operación es aquélla en la que el eje medio S-S del cartucho forma un ángulo superior a 90º con un plano horizontal, como un ángulo de 110º. Esta posición brinda más facilidades para extraer el líquido del canal del cartucho, porque su brazo inferior se inclina en mayor medida.

Con el cartucho 12 en la posición que se muestra en la figura 1, un volumen predeterminado de un líquido que contiene una muestra de ácido nucleico se introduce en la cámara 11 a través de una abertura 35 del cartucho 12 mediante una aguja de pipeteado 17 que forma parte de una unidad de pipeteado automático 67 que, en esta figura, sólo se representa parcialmente. La abertura 35 se utiliza como entrada y salida del cartucho 12. Por otro lado, los segmentos de línea horizontal 18 de la figura 1 representan el nivel que el líquido que contiene la muestra alcanza en la cámara 11.

Una ventaja del diseño del cartucho que aparece representado en los dibujos adjuntos así como de la posición inicial escogida para la introducción en el cartucho del líquido que contiene la muestra consiste en que, cuando dicha introducción se efectúa tal y como se ha descrito con anterioridad, el líquido permanece inicialmente por debajo del borde inferior del soporte en forma de chip 14. De este modo se puede elegir el momento en el que se inicia la reacción de enlace entre la muestra del líquido y la superficie activa del soporte en forma de chip al poder determinar el momento de inicio del movimiento de oscilación de los cartuchos.

Tal y como se muestra con mayor detalle en las vistas en perspectiva de las figuras 2 y 3, el cartucho 12 está formado por los componentes siguientes: una placa del canal 21 que engloba y define notablemente la forma de la cámara 11 y del canal 13, y una placa del chip 22 adaptada para alojar y retener el soporte en forma de chip 14 en una cavidad 23 de la placa del chip 22. La placa del canal 21 y la placa del chip 22 están dimensionadas y configuradas de tal modo que se unen para formar un cartucho 12.

La figura 2 muestra las siguientes piezas del cartucho 12: la superficie interior 24 de la placa del canal 21, el interior de la cámara 11 y el canal 11 que se forma en la placa del canal 21, la abertura 35 de la placa del canal 21 que se utiliza como entrada y salida del cartucho 12, la superficie exterior 33 de la placa del chip 22, la cavidad interior 23 de la placa del chip 22 y la superficie lateral posterior 19 del soporte en forma de chip 14 que se encuentra en el lado opuesto a la superficie activa 15.

La figura 3 muestra las siguientes piezas del cartucho 12 no incluidas en la figura 2: la superficie interior 25 de la placa del chip 22, la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14 y la superficie exterior 34 de la placa del canal 21.

Preferiblemente, la placa del canal 21, la placa del chip 22 así como otras piezas del cartucho 12 están fabricadas en materiales plásticos que, para las etapas previstas para el procesamiento de un líquido que contenga una muestra del tipo mencionado con anterioridad, se pueden obtener mediante moldeo por inyección. Estos materiales plásticos deben ser químicamente inertes para que no interfieran en el procesamiento de las muestras. Además, el material escogido para la fabricación de los componentes del cartucho 12 no debe ser fluorescente, para que no pueda interferir en las mediciones de fluorescencia que normalmente se llevan a cabo tras el procesamiento, por ejemplo, de una muestra de ácido nucleico contenida en un líquido. La placa del canal 21 y la placa del chip 22 pueden ser transparentes, aunque no se trata de una condición indispensable.

Tal y como se muestra en las figuras 2 y 3, la parte superior de la placa del canal 21, lugar en el que se encuentra la abertura 35, incluye proyecciones o lengüetas 31 y 32 que forman parte integrante del cartucho 12. Estas piezas están especialmente dimensionadas y configuradas para que una pinza adecuada de un sistema de transporte las ase y, de este modo, se efectúa la inserción de los cartuchos 12 en el portacartuchos 16 y la extracción de los cartuchos 12 del portacartuchos 16.

El proceso de fabricación del cartucho 12 incluye la colocación y fijación del soporte en forme de chip 14 en la cavidad correspondiente 23 de la placa del chip 22, por ejemplo, al utilizar un marco de sujeción 41 y un marco de inmovilización 42 y unir la placa del canal 21 y la placa del chip con el soporte 14 incorporado para así formar un cartucho 12 listo para su uso; en esta configuración, la superficie activa 15 del portacartuchos se encuentra en la posición respecto al canal 13 que se ha mencionado antes. Este último montaje de la placa del canal 21 y la placa del chip 22 conforma la cámara 11 y el canal 13 en el cartucho 12.

Los métodos más indicados para situar y fijar el soporte en forma de chip 14 en la cavidad 23 de la placa del chip 22 son los que se describen en la otra solicitud de patente europea pendiente de aprobación con nº 00810501.7 publicada como EP 1161984 A1 y titulada "Dispositivo para empaquetar un soporte en forma de chip y proceso de montaje de múltiples soportes" presentada el 8 de junio de 2000 por el mismo solicitante de la presente.

Tal y como se muestra con mayor detalle en las figuras 4 y 5, el canal curvado 13 presenta una anchura y profundidad variables a lo largo de toda su longitud. Como se puede apreciar en la figura 4, la anchura de cada uno de los segmentos finales del canal 13, (37 y 38, respectivamente), es inferior a la anchura de la parte central de este canal 39, y la anchura de dicho canal 13 se incrementa de forma constante a lo largo de una parte de esta pieza hasta alcanzar el valor máximo en su parte central. Como se muestra en la figura 5, la profundidad del canal 13 presenta el valor mínimo D1 en su parte central, mientras que en los segmentos finales del canal 13, esto es, fuera de la parte central, su profundidad D2 se incrementa de forma constante a medida que aumenta la distancia respecto al centro del canal 13, y alcanza el valor máximo en los segmentos finales del canal 13.

En una forma de realización preferente del invento, la variación de la anchura y profundidad del canal 13 a lo largo de toda su longitud se ha escogido y dimensionado para que la sección transversal del canal 13 sea prácticamente constante, o como mínimo aproximadamente constante, a lo largo de toda su longitud o, si más no, a lo largo de una parte importante de su longitud. El valor relativamente bajo de la altura (profundidad) del canal 13 da como resultado un número de Reynolds reducido y, en consecuencia, permite lograr un flujo laminar de líquido en el interior del canal 13 cuando el cartucho 12 oscila hacia delante y atrás entre las dos posiciones angulares que se describen más adelante. La ventaja que implica un flujo laminar de este tipo es un contacto muy efectivo y con un elevado grado de reproducibilidad entre la muestra de ácido nucleico del líquido y la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14.

Otra ventaja adicional que resulta de la elección combinada de un canal 13 con forma curvada y con una sección transversal notablemente constante a lo largo de su longitud consiste en la posibilidad de disponer de un cartucho 12 compacto y de dimensiones relativamente reducidas que, a su vez, permite alojar múltiples cartuchos en un equipo compacto.

Como se puede apreciar especialmente en las figuras 4 y 5, pero también en las figuras 2 y 3, el interior de la cámara 11 es estrecho e incluye un canal curvado 13 que se forma en su interior. La cámara 11 y el canal 13 son cavidades comprendidas entre la superficie interior 24 de la placa del canal 21 y la superficie interior 25 de la placa del chip 22. Estas superficies interiores se muestran en las figuras 2 y 3, respectivamente y, en términos generales, se encuentran una delante de la otra. Una de ellas es una superficie interior 24 de la placa del canal 21, y la otra es una superficie interior 25 de la placa del chip 22.

Con la finalidad de llevar a cabo un método acorde al invento, el cartucho 12 se inserta y sitúa en un portacartuchos 16 que se representa de forma esquemática en las figuras 1, 6 y 7.

Tanto el cartucho 12 como el portacartuchos 16 están configurados de tal modo que, cuando el cartucho 12 se sitúa en el portacartuchos 16, la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14 permanece preferentemente en un plano notablemente vertical. Sin embargo, no es necesario que la superficie activa 15 se encuentre en posición vertical, puesto que puede estar inclinada o incluso en posición horizontal, aunque se prevea que el rendimiento de estas variantes será menor.

Un sistema acorde al primer aspecto del invento está formado por un cartucho 12 y un portacartuchos 16 con las características descritas con anterioridad y, además, incluye medios para la oscilación del portacartuchos 16 y, en consecuencia, del propio cartucho 12 alrededor de un eje de rotación que es notablemente perpendicular al plano vertical antes comentado.

El método para conseguir la oscilación del portacartuchos 16 está especialmente adaptado para mover este dispositivo y, por lo tanto, también el cartucho 12 que alberga, hacia delante y atrás entre una primera 26 y una segunda 28 posición angular, ambas mostradas en la figura 7. Durante las oscilaciones, la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14 permanece en un plano notablemente vertical. Asimismo, la figura 6 también muestra el cartucho 12 en la primera posición angular 26.

Por su parte, la figura 7 muestra distintas posiciones angulares del cartucho 12. Como se puede apreciar en dicha figura, las posiciones angulares (26 y 28, respectivamente) se encuentran en puntos opuestos a una posición angular intermedia 27 en la que la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14 se encuentra en la parte inferior de su trayectoria de desplazamiento durante la oscilación del portacartuchos 16 y del propio cartucho 12 hacia delante y atrás entre la primera y la segunda posición angular (26 y 28, respectivamente). Cuando el cartucho 12 oscila de este modo, la fuerza de la gravedad que actúa sobre el líquido del canal 13 del cartucho 12 mantiene el nivel 18 de este líquido en un plano horizontal y genera un movimiento relativo del líquido que contiene la muestra alojado en el canal 13 respecto a la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14. Este movimiento relativo proporciona un contacto altamente efectivo entre el líquido que contiene la muestra y la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14.

En las figuras 6 y 7, la línea Z-Z es una línea recta vertical.

En la posición angular intermedia del cartucho 12, su eje medio S-S se encuentra en una posición vertical y, por lo tanto, es paralelo a la línea Z-Z. En la primera posición angular 26 del cartucho 12, su eje medio S-S forma un ángulo positivo con una línea vertical paralela a la línea Z-Z. En la segunda posición angular (28), su eje medio S-S forma un ángulo negativo con una línea vertical paralela a la línea Z-Z.

En una forma de realización preferente, la primera posición angular 26 se encuentra en un ángulo de aproximadamente 40º respecto a la posición angular intermedia 27, mientras que la segunda posición angular 28 se sitúa en un ángulo de unos -40º respecto a la posición angular intermedia 27. Un ángulo inferior a ±40º es todavía mejor para reducir el tamaño del cartucho.

El método para la oscilación del portacartuchos 16 también está adaptado para trasladar este dispositivo 16 y, por lo tanto, también el propio cartucho 12, a la posición angular que se muestra en la figura 1, que forma un ángulo de 90º grados respecto a la posición angular intermedia 27 que se muestra en la figura 7. Como ya se ha mencionado antes, un ángulo de más de 90º, como por ejemplo, uno de 110º, también está indicado e incluso puede resultar de mayor utilidad.

En principio, los métodos para lograr la oscilación de un portacartuchos 16 diseñado para un único cartucho 12 son muy similares a los que se describen más adelante en relación con la figura 8 para la oscilación de un portacartuchos 36 adaptado para albergar múltiples cartuchos 12.

En la figura 8 se muestra una vista lateral de una forma de realización preferente de un sistema acorde al invento. Esta realización está formada por un portacartuchos 36 que dispone de múltiples cámaras dispuestas de forma compacta, cada una de las cuales está adaptada para albergar y retener un cartucho 12, y por un medio para la oscilación del portacartuchos 56. Así pues, este sistema está adaptado para albergar y retener múltiples cartuchos 12 y aplicarles un movimiento de oscilación de forma simultánea de un modo similar al descrito con anterioridad en el caso del dispositivo para la sujeción de un único cartucho 16.

Tanto los cartuchos 12 como el portacartuchos 36 están configurados de tal modo que, al colocar los cartuchos 12 en el portacartuchos 36, la superficie activa 15 de cada soporte en forma de chip 14 permanece preferentemente en un plano notablemente vertical. Sin embargo, no es necesario que esta superficie 15 se encuentre en posición vertical, puesto que puede estar inclinada o incluso en posición horizontal, aunque se prevea que el rendimiento de estas variantes será menor.

En la figura 9 se muestra un cabezal de transporte 65 que incorpora una pinza 66 en el momento en el que sitúa el cartucho 12 en el portacartuchos 36 que se muestra en la figura 8. Por otro lado, en la figura 9 también se representan los medios para la oscilación del portacartuchos 36 y, por lo tanto, también de los cartuchos 12 que alberga. Estos medios incluyen un motor paso a paso o un motor de CC 61, medios de accionamiento 62 y de acoplamiento 63, que se encuentran entre el motor 61 y los medios de accionamiento 62. Ambos medios 62 y 63 pueden incluir, entre otras piezas, una correa dentada, un engranaje, un sistema de transmisión por fricción o un fleje de acero.

En la figura 10 se muestra un cartucho 12 en una primera posición angular 26.

En la figura 11 se muestra un cartucho 12 en la misma posición angular 29 recogida en la figura 1. Asimismo, también se representa una pieza 67 de la unidad de pipeteado. Un cabezal de transporte 65 que, como ya se ha mencionado, incorpora y mueve una pinza 66, es el responsable del movimiento de la pieza 67. Asimismo, dicha pieza 67 de la unidad de pipeteado automático incluye la aguja de pipeteado 17 que también se muestra en la figura 1.

La figura 12 muestra a modo de ejemplo un diagrama de la variación de la velocidad angular \omega = d\theta/dt con el tiempo que se puede alcanzar con el método descrito con anterioridad para la oscilación del cartucho 12 cuando el ángulo de oscilación está comprendido entre 40º y -40º. Con los valores recogidos en este diagrama, la frecuencia de oscilación es de 0,2 ciclos por segundo, mientras que la velocidad angular máxima es de unos 0,62 radianes por segundo, o lo que es lo mismo, 35,6 grados por segundo. Una oscilación del cartucho según el diagrama de la figura 12 se utiliza, por ejemplo, durante el paso de hibridación de la muestra que se describe más adelante. Para el paso del lavado de la muestra descrito en un apartado posterior, la variación del ángulo de oscilación con el tiempo presenta una forma similar a la que se recoge en la figura 12, pero, en este caso, la frecuencia de oscilación es, por ejemplo, de 0,4 ciclos por segundo.

En una forma de realización preferente, el ángulo de la función frente al tiempo presenta diferencias respecto al mostrado en la figura 12 y su forma es prácticamente sinusoidal para que los parámetros de movimiento (ubicación, velocidad y aceleración) presenten escasas diferencias.

Se puede llevar a cabo un método para procesar una muestra de ácido nucleico contenida en un líquido de conformidad con el primer aspecto del invento mediante el procedimiento descrito en el presente ejemplo, que consta de los siguientes pasos: (a) introducción de un líquido que contenga un muestra de ácido nucleico en una cámara 11 del cartucho 12 y, por lo tanto, en el canal 13 formado en el interior de dicha cámara; (b) colocación del cartucho 12 en el portacartuchos 16 de modo que la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14 se encuentre en un plano notablemente vertical; esta colocación del cartucho 12 se puede efectuar antes o después de introducir el líquido en la cámara 11; (c) oscilación del portacartuchos 16 y, por lo tanto, también del cartucho 12, alrededor de un eje de rotación que es notablemente perpendicular a un plano vertical para mover el cartucho en cuestión 12 hacia delante y atrás entre la primera 26 y la segunda 28 posición angular, ambas en lados opuestos a una posición angular intermedia 27 en la que la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14 se encuentra notablemente en la parte inferior de su trayectoria de desplazamiento como consecuencia del movimiento del cartucho 12 antes citado con la finalidad de generar un movimiento relativo del líquido del canal 13 respecto a la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14 en cuestión.

De conformidad con una forma de realización preferente del invento, un método del tipo que se acaba de describir se aplica de forma simultánea a múltiples cartuchos mediante un sistema del invento adaptado para esta finalidad y que está formado por un portacartuchos 36 y los medios necesarios para la oscilación que se muestran en las figuras de la 6 a la 11.

Una utilización habitual de un método y sistema de conformidad con el invento tiene como objetivo la forma de realización de las diversas etapas de lo que se denomina procesamiento posterior a la PCR (siglas inglesas de polymerase chain reaction, reacción en cadena de la polimerasa) de una muestra de ácido nucleico amplificada mediante esta técnica u otra de similar naturaleza.

Este tipo de procesamiento efectuado mediante la utilización del cartucho 12 comprende, en términos generales, los siguientes pasos: introducción del líquido en la cámara 11 y el canal 13 del cartucho 12 en determinados momentos y extracción del líquido de la cámara 11 y del canal 13 del cartucho 12 en otros momentos distintos, repetición de este proceso en diversas ocasiones y, finalmente, calentamiento y enfriamiento del cartucho 12 durante periodos predeterminados según los perfiles térmicos preestablecidos, como los de un abanico de temperaturas que oscila entre cero y setenta grados Celsius. El líquido que contiene la muestra de ácido nucleico es uno de los líquidos introducidos y extraídos del cartucho 12. Otro tipo de líquido manipulado de este modo como parte del método es, por ejemplo, líquido tampón utilizado para el lavado de la cámara 11 y el canal 13 durante los pasos del proceso de lavado que se mencionan más adelante.

De forma más detallada, un procesamiento posterior a la PCR de una muestra amplificada de ácido nucleico con los dispositivos descritos con anterioridad incluye los pasos siguientes:

1) Introducción de la muestra amplificada de ácido nucleico en el cartucho

El líquido que contiene esta muestra se introduce en el cartucho 12 a través de la entrada del mismo mediante la aguja de pipeteado de una unidad de pipeteado automático tal y como se muestra en la figura 1.

2) Hibridación de la muestra

Durante la etapa de hibridación, la temperatura del cartucho se mantiene a un nivel predeterminado mediante transferencia térmica. Durante la duración de toda esta etapa, que normalmente oscila entre 30 y 60 minutos, pero que en algunos casos puede suponer hasta ocho horas, como en procesos de expresión genética, el método descrito con anterioridad sirve para aplicar un movimiento relativo al líquido que contiene la muestra respecto a la superficie activa del soporte en forma de chip y, por lo tanto, se produce un flujo de dicho líquido sobre la superficie. En relación con esta etapa, es importante tener en cuenta que la cámara y el canal del cartucho están configurados de tal modo que se consigue una distribución uniforme del líquido sobre la superficie activa del soporte en forma de chip.

3) Lavado de la muestra

En un primer paso de lavado (enjuague), el interior del cartucho 12 se enjuaga con un tampón de lavado que fluye hasta el interior del cartucho a través de su entrada y, a continuación, lo abandona a través de la correspondiente salida. Este paso se repite hasta en diez ocasiones.

4) Incubación tras el lavado

La finalidad de este paso consiste en estabilizar el procesamiento del líquido del cartucho que contiene la muestra. Durante esta etapa, que supone unos 15 minutos, el líquido se mantiene a un nivel de temperatura distinto al de la hibridación y se mueve respecto a la superficie activa del soporte en forma de chip del mismo modo que durante la hibridación.

5) Hibridación del colorante

En este paso se añade una solución fluorescente al líquido del cartucho que contiene la muestra con la finalidad de que cada una de las moléculas fluorescentes se pueda unir a los fragmentos de ADN. Durante esta etapa del proceso, el cartucho se vuelve a mantener a un nivel de temperatura más elevado.

6) Lavado del colorante

En este paso, las moléculas fluorescentes libres que no se han unido a los fragmentos de ADN se eliminan del cartucho mediante la inyección de un tampón de lavado a través de la entrada del cartucho y mediante el paso de este cartucho de una primera posición adecuada a una segunda posición que permita la expulsión del líquido que contiene estas moléculas fluorescentes libres a través de la salida del cartucho. Este proceso se repite hasta en diez ocasiones.

7) Detección

Después de la realización del paso 6), la muestra se enlaza a la superficie activa 15 del soporte en forma de chip 14, superficie que se cubre con un tampón sin muestra, y el cartucho que contiene el líquido con la muestra se transfiere mediante un sistema de transporte adecuado, que incluye una pinza, a una unidad de detección, en la que la superficie activa del soporte en forma de chip se somete a un barrido mediante un haz láser y luz fluorescente procedentes de la superficie activa y, con la utilización del instrumental indicado, se cuantifica la respuesta a esta excitación. Para poder efectuar esta detección, el cartucho dispone de una abertura a través de la cual se puede acceder al soporte en forma de chip y a la superficie activa para la realización del análisis optoelectrónico.

Listado con los números de referencia

11

cámara

12

cartucho

13

canal

14

soporte en forma de chip de una matriz de oligonucleótidos

15

superficie activa del soporte 14

16

portacartuchos

17

aguja de pipeteado

18

nivel del líquido del cartucho 12

19

superficie lateral posterior del soporte en forma de chip 14

21

placa del canal

22

placa del chip

23

cavidad de la placa del chip

24

superficie interior de la placa del canal

25

superficie interior de la placa del chip

26

primera posición angular

27

posición angular intermedia

28

segunda posición angular

29

posición angular del cartucho 12 para llevar a cabo una operación de pipeteado

31

lengüeta

32

lengüeta

33

superficie exterior de la placa del chip 22

34

superficie exterior de la placa del canal 21

35

abertura (entrada/salida)

36

portacartuchos

37

anchura del segmento final del canal 13

38

anchura del segmento final del canal 13

39

anchura de la parte central del canal 13

41

marco de sujeción

42

marco de inmovilización

61

motor

62

medios de accionamiento

63

medios de acoplamiento

65

cabezal de transporte

66

pinza

67

unidad de pipeteado

S-S

eje medio del cartucho 12

Z-Z

línea recta vertical

Las modificaciones y formas de realización alternativas del invento serán claras para los expertos en la materia una vez que hayan visto la descripción anterior. En consecuencia, la presente descripción es meramente ilustrativa y su finalidad consiste en formar a los expertos en esta especialidad en cuanto al mejor método para materializar el invento. Los detalles del equipo y de los métodos descritos pueden ser objeto de modificaciones y se reserva el derecho a utilizar de forma exclusiva todas las modificaciones que se enmarquen en el ámbito de las reivindicaciones que se adjuntan a continuación.

Claims (8)

1. Un método para procesar una muestra de ácido nucleico contenida en un líquido, que incluye: a) la introducción del citado líquido en el interior de la cámara (11) de un cartucho (12) que contiene un soporte en forma de chip (14), una superficie activa (15) cubierta por una matriz de oligonucleótidos, presentando dicha cámara un interior estrecho e incluye un canal (13) comprendido entre dos superficies interiores; b) la colocación del citado cartucho en un portacartuchos (16); la citada superficie activa se encuentra en un plano notablemente vertical y la colocación del cartucho en el portacartuchos se lleva a cabo antes o después de la introducción del líquido en la cámara (11); caracterizándose dicho método por: c) la oscilación del citado portacartuchos (16) y, en consecuencia, del propio cartucho (12), alrededor de un eje de rotación notablemente perpendicular al plano vertical antes comentado, con lo que se consigue el movimiento del cartucho (12) hacia delante y atrás entre una primera y una segunda posición angular (26 y 28, respectivamente) que se encuentran en lados opuestos a una posición angular intermedia (27) en la que la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14) se encuentra notablemente en la parte inferior de la trayectoria de desplazamiento provocada por el movimiento de oscilación del cartucho (12) para generar un movimiento relativo del líquido alojado en el canal (13) respecto a la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14).

2. Un método en el que, de conformidad con la reivindicación 1, el canal (13) es un canal curvado.

3. Un método en el que, de conformidad con la reivindicación 1, el portacartuchos (16) retiene el cartucho (12) de tal modo que la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14) se encuentra en un plano notablemente vertical.

4. Un método en el que, de conformidad con la reivindicación 1, la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14) se encuentra en la parte central de dicho canal (13).

5. Un sistema para el procesamiento de una muestra de ácido nucleico contenida en un líquido, que incorpora (a) un cartucho (12), que incluye (a.1) un soporte en forma de chip (14) con una superficie activa (15) cubierta por una matriz de oligonucleótidos, estando situada dicha superficie activa (15) delante de una superficie interior (24) de una pieza (21) del cartucho (12); y (a.2) una cámara (11) con un interior estrecho que incluye un canal (13), una parte del cual se extiende entre la superficie interior (24) y la superficie activa (15), estando esta última superficie en un plano notablemente vertical; (b) un portacartuchos (16) adaptado para retener el citado cartucho; dicho sistema se caracteriza también por incorporar: (c) un medio para la oscilación del portacartuchos (16) y, en consecuencia, del propio cartucho (12) alrededor de un eje de rotación que es notablemente perpendicular al citado plano vertical, que permite mover el cartucho (12) hacia delante y atrás entre una primera y una segunda posición angular (26 y 28, respectivamente) que se encuentran en lados opuestos a una posición angular intermedia (27) en la que la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14) está notablemente en el punto inferior de la trayectoria de desplazamiento provocada por el movimiento de oscilación del cartucho (12) para generar un movimiento relativo del líquido alojado en el canal (13) respecto a la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14).

6. Un sistema en el que, de conformidad con la reivindicación 5, el citado canal (13) es un canal curvado.

7. Un sistema en el que, de conformidad con la reivindicación 5, la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14) se encuentra en la parte central del canal (13).

8. Un sistema en el que, de conformidad con la reivindicación 5, el portacartuchos está diseñado para retener el cartucho (12) de tal modo que la superficie activa (15) del soporte en forma de chip (14) permanece en un plano notablemente vertical.