ES2287163T3 - Procedimiento para separar una sustancia dispersada o disuelta, y separador magnetico. - Google Patents

Procedimiento para separar una sustancia dispersada o disuelta, y separador magnetico. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la separación de una sustancia, que está disuelta o dispersa en un primer fluido (1), con las etapas de: a) mezclar el primer fluido (1) con partículas magnetizables, de manera tal que la sustancia sea sorbida junto a las partículas, b) sumergir una barra (2) a base de un material magnético blando en el primer fluido (1), c) magnetizar la barra (2) a lo largo de su eje longitudinal mediante una bobina excitadora (6), con lo que las partículas con la sustancia sorbida son depositadas sobre la barra (2), d) sacar la barra (2) desde el primer fluido (1) en común con las partículas depositadas en la barra (2) en el estado magnetizado, e) desconectar la bobina excitadora y separar por lavado las partículas depositadas en la barra con ayuda de un segundo fluido, caracterizado porque durante la separación por lavado la barra es movida en rotación en torno a su eje longitudinal.

Description

Procedimiento para separar una sustancia dispersada o disuelta, y separador magnético.
El invento se refiere a un procedimiento para la separación y la transformación de una sustancia dispersa o disuelta, de acuerdo con la reivindicación 1, y a un separador magnético, de acuerdo con la reivindicación 3.
En el caso del diagnóstico médico se plantea con frecuencia la misión de separar un material biológico, presente en pequeñas cantidades, por ejemplo a partir de muestras de sangre o de orina, liberarlo de impurezas, y finalmente analizarlo cualitativa y/o cuantitativamente. Para esto, el material biológico es unido primeramente a micropartículas magnetizables funcionalizadas y es separado juntamente con éstas, siendo fijadas las micropartículas magnetizables con ayuda de campos eléctricos o magnéticos. Como grupo funcional puede servir en este caso, p.ej., un anticuerpo que fija con alta selectividad al material que interesa. A continuación, las micropartículas magnetizables cargadas se ponen en contacto con un nuevo fluido, que sirve p.ej. para finalidades de lavado o para la elución del material. Se plantean unas similares misiones de separación también en otros sectores de la biotecnología. En el caso de una correspondiente funcionalización de las micropartículas, se pueden separar células, proteínas, secuencias de ácidos nucleicos, bacterias tales como levaduras, etc., de una manera sencilla y rápida a partir de diferentes cargas previas.
Los problemas planteados por estas misiones de separación se pueden resolver mediante utilización de micropartículas magnetizables como sorbentes y por medio de su deposición mediante separadores magnéticos. Micropartículas magnéticas correspondientemente funcionalizadas se encuentran en el mercado desde los años 80.
A partir del documento de patente de los EE.UU. US 6.040.192 se conocen un procedimiento para la separación de sustancias dispersas o disueltas, y un separador magnético, en el que se emplea una barra hueca dispuesta verticalmente, que en su interior contiene un imán permanente desplazable verticalmente. Los dos polos del imán están dispuestos a lo largo del eje longitudinal de la barra. La barra es sumergida en un fluido, que contiene partículas magnetizables, encontrándose el imán permanente junto al extremo inferior de la barra y siendo sacado a continuación desde el fluido juntamente con las partículas adheridas. Las partículas adheridas se pueden separar por lavado desde la barra, siendo sumergida la barra en una solución para elución y siendo desplazado hacia arriba el imán permanente. Para la mezcladura a fondo del fluido y de la solución para elución, la barra es movida hacia arriba y hacia abajo a lo largo de su eje longitudinal.
Este procedimiento y el separador magnético se describen además en el Internet (http://www.the-scientist.com/
yr2000/jun/profilel_00626.html).
Resulta desventajoso, en los casos de este procedimiento y de este separador magnético, el hecho de que el campo magnético no es regulable; éste se puede modificar en el sitio de la muestra solamente mediante un desplazamiento mecánico del imán permanente. A partir de esto pueden resultar problemas al realizar la elución o la resuspensión de las partículas, una vez que éstas se han depositado, puesto que también después de la retirada del campo magnético externo pueden aparecer aglomeraciones permanentes de partículas en el caso de campos magnéticos escogidos de una manera desfavorable, como consecuencia de interacciones entre partículas. Estas aglomeraciones se forman por ejemplo mediante fuerzas de van der Waals, mediante reticulación de biomoléculas de cadena larga o por una remanencia magnética de las partículas que permanece después de la separación. La intensidad del campo magnético debería poder ser adaptada por lo tanto a la respectiva misión de separación. Un problema adicional consiste en que con imanes permanentes se dificulta una miniaturización adicional. Los modernos procedimientos de análisis y escrutinio presuponen con frecuencia el tratamiento en paralelo de 96 o incluso 384 volúmenes de muestras en placas de microtitulación. El método para la mezcladura a fondo del fluido es además poco efectivo y por lo tanto presenta una gran dedicación de tiempo.
El documento de patente europea EP 181.798 muestra el concepto precaracterizante de las reivindicaciones 1 y 3.
El invento se basa en la misión de proponer un procedimiento y un separador magnético que no presenten estas desventajas y en los que en particular el campo magnético se pueda ajustar a un valor deseado y la mezcladura a fondo se pueda realizar de una manera más efectiva.
La resolución del problema planteado por esta misión se describe en las reivindicaciones 1 y 3. En las demás reivindicaciones se indican formas preferidas de realización del procedimiento y del separador magnético.
De acuerdo con el procedimiento descrito, la solución o la dispersión de una sustancia se mezcla con partículas magnetizables, las cuales están escogidas de tal manera que la sustancia sea adsorbida a las partículas. Partículas apropiadas para biomoléculas tales como p.ej. las de ADN, ARN, proteínas, o para células, tales como para células sanguíneas, son ofrecidas comercialmente. Por lo general son idóneas las partículas a base de magnetita (Fe_{3}O_{4}) o dióxido de cromo (CrO_{2}), que están revestidas p.ej. con organosilanos bifuncionales y tienen una gran superficie externa o partículas funcionalizadas, por ejemplo a base de poli(alcoholes vinílicos) o un alginato, que contienen incorporadas partículas de magnetita, maghemita o dióxido de cromo. El tamaño de las partículas puede ser de 50 nm a 500 \mum, de manera preferida de 0,1 \mum a 10 \mum. La cantidad empleada se dimensiona según sea la cantidad de la sustancia que se haya de separar.
En la solución o dispersión de las partículas magnetizables, junto a las que está depositada la sustancia, se sumerge seguidamente una barra a base de un material magnético blando. Como material magnético blando es apropiado sobre todo hierro dulce o el acero DIN 1.4016. El contacto directo del material magnético blando con la solución o dispersión y, por consiguiente, con las partículas magnetizables, se puede evitar cuando la barra está provista de una envoltura protectora, por ejemplo de un revestimiento de material sintético. Como material para la envoltura protectora es apropiado en particular un polietileno, un polipropileno o un poliestireno. La envoltura protectora debe estar estructurada, en lo que se refiere al material escogido y al grosor de este material, de tal manera que ella no influya apreciablemente sobre el campo magnético.
En el caso de que sea necesaria una mezcladura a fondo de la solución o dispersión, la barra puede ser movida en rotación en torno a su eje longitudinal. Una eficaz mezcladura a fondo se consigue por regla general mediante una rotación con 1 a 50 revoluciones por segundo.
En la subsiguiente etapa del procedimiento, la barra es magnetizada a lo largo de su eje longitudinal. La magnetización se efectúa mediante una bobina excitadora electromagnética, que rodea de una manera apropiada a la barra. El máximo campo magnético de la bobina debería estar situado entre 2 y 100 mTesla. Preferiblemente, se emplea una bobina del tipo en que el campo magnético puede ser ajustado con facilidad a un valor óptimo. La magnetización de la barra da lugar a que las partículas magnetizables se precipiten con la sustancia sorbida sobre la barra. La deposición de las partículas puede ser ayudada mediante el recurso de que la barra es movida en lenta rotación en torno a su eje longitudinal, de manera preferida con 0,1 a 5 revoluciones por segundo.
A continuación, la barra es sacada, en común con las partículas depositadas sobre ella, a lo largo de su eje longitudinal desde la solución o dispersión, permaneciendo conectado el campo magnético, para que las partículas sigan adhiriéndose a la barra. En el caso de que previamente haya sido movida en rotación, se termina la rotación.
La barra es sumergida a continuación en un segundo recipiente con otro fluido distinto, en el que son dispersadas las partículas. Para esto se desconecta el campo magnético y las partículas depositadas junto a la barra se separan por lavado. En este caso la barra es movida en torno a su eje longitudinal en una rápida rotación, por ejemplo de 1 a 50 revoluciones por segundo. Esta rotación da lugar a que las partículas depositadas sean retiradas de una manera muy efectiva desde la barra.
En el caso de que las partículas adheridas tengan que ser desechadas junto con la sustancia sorbida, alternativamente la barra puede ser rociada de manera sencilla con un fluido, siendo desconectada la bobina excitadora y siendo movida la barra en una rápida rotación.
Algunas formas de realización del separador magnético se explican a continuación con mayor detalle con ayuda de tres figuras.
En éstas:
La Fig. 1 muestra una primera forma de realización con una única barra;
La Fig. 2 muestra una segunda forma de realización con una única barra y soportes de retención de muestras desplazables;
La Fig. 3 muestra una tercera forma de realización con varias barras y varios soportes de retención de muestras.
La Fig. 1 muestra un separador magnético con una única barra 2 a base de un material magnético blando. La barra 2 se sumerge en el fluido 1, en el que están dispersadas partículas magnetizables. La barra 2 está provista de una envoltura 3 recambiable a base de un material sintético, que evita un contacto directo entre el material magnético blando y el fluido 1 así como sus sustancias constituyentes. El recipiente con el fluido está introducido en la montura de soporte 4. En torno a la barra 2 está dispuesta una montura 5 de soporte de bobina con una bobina excitadora electromagnética 6, con cuya ayuda la barra 2 puede ser magnetizada a lo largo de su eje longitudinal. El extremo libre de la barra 2 está apoyado en una montura de soporte 8 desplazable verticalmente dentro del alojamiento 9, la cual está provista además de un dispositivo 7 para hacer girar a la barra, con cuya ayuda la barra puede ser movida tanto en una rotación lenta como también en una rotación rápida. El alojamiento 9 está provisto además de un diafragma perforado 10, junto al que se puede quitar la envoltura 3.
La Fig. 2 muestra una forma de realización adicional, que se diferencia de la representada en la Fig. 1 en el hecho de que está prevista una montura de soporte 4 para el alojamiento simultáneo de varias muestras. La montura de soporte 4 es desplazable horizontalmente, de manera tal que la barra 2 se puede sumergir en cualquier fluido 1. Los demás signos de referencia tienen los mismos significados que en la Fig. 1.
Un dispositivo con un gran número de barras 2 y con una montura de soporte 11 desplazable horizontalmente para un gran número de recipientes para fluidos 1, se representa en la Fig. 3. Con una forma de realización de este tipo, puede efectuarse un tratamiento automático de muestras. Los signos de referencia tienen de nuevo los mismos significados que en la Fig. 1.

Claims (5)

1. Procedimiento para la separación de una sustancia, que está disuelta o dispersa en un primer fluido (1), con las etapas de:
a)
mezclar el primer fluido (1) con partículas magnetizables, de manera tal que la sustancia sea sorbida junto a las partículas,
b)
sumergir una barra (2) a base de un material magnético blando en el primer fluido (1),
c)
magnetizar la barra (2) a lo largo de su eje longitudinal mediante una bobina excitadora (6), con lo que las partículas con la sustancia sorbida son depositadas sobre la barra (2),
d)
sacar la barra (2) desde el primer fluido (1) en común con las partículas depositadas en la barra (2) en el estado magnetizado,
e)
desconectar la bobina excitadora y separar por lavado las partículas depositadas en la barra con ayuda de un segundo fluido,
caracterizado porque durante la separación por lavado la barra es movida en rotación en torno a su eje longitudinal.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer fluido (1) se mezcla a fondo mediante el recurso de que la barra (2) es movida en una rotación en torno a su eje longitudinal.
3. Separador magnético para la separación de una sustancia, que está dispersa o disuelta en un primer fluido (1), con las características de que:
por lo menos una barra (2) dispuesta verticalmente, a base de un material magnético blando, está rodeada con una bobina excitadora eléctrica (6), la cual está dispuesta de tal manera que se puede magnetizar por activación de la bobina excitadora (6) a lo largo de su eje longitudinal, caracterizado porque la barra (2), con un extremo inferior y un extremo superior, está fijada por su extremo superior en una montura de soporte (8), de tal manera que es movible a lo largo de su eje longitudinal y puede ser movida en rotación en torno a su eje longitudinal.
4. Separador magnético de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la montura de soporte (8) está provista de unos medios para mover a la barra (2) en una rotación regulable.
5. Separador magnético de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, en el que el extremo inferior de la barra (2) está rodeado con una envoltura (3) a base de un material sintético.
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