ES2351495A1 - Method for producing biosensors - Google Patents

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ES2351495A1 ES201031224A ES201031224A ES2351495A1 ES 2351495 A1 ES2351495 A1 ES 2351495A1 ES 201031224 A ES201031224 A ES 201031224A ES 201031224 A ES201031224 A ES 201031224A ES 2351495 A1 ES2351495 A1 ES 2351495A1
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Vicente Perez Boto
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Mercedes Salaices Sanchez
Manuel Ros Perez
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Jose Luis Sanz Montaña
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Abstract

The invention relates to a method for producing biosensors that include a substrate of TiO2, that includes: a first stage of ionic irradiation of certain areas of a substrate of rutile monocrystalline titanium oxide, resulting in amorphous TiO2 in the areas of the irradiated substrate a second stage of depositing a biological or chemical substance or matter on at least one of the areas of amorphous TiO2 produced in the preceding stage in order to manufacture microelectronic or biotechnology devices such a biological microarray or microchip.

Description

Procedimiento de obtención de biosensores.Procedure for obtaining biosensors.

Campo de la invenciónField of the Invention

La presente invención se engloba dentro del campo de la fabricación de dispositivos sobre un substrato, más concretamente, a la definición y preparación de superficies estructuradas con el objetivo de ser aplicables en procesos de análisis de sustancias en química y en biotecnología.The present invention is encompassed within the field of manufacturing devices on a substrate, more specifically, to the definition and preparation of surfaces structured in order to be applicable in processes of analysis of substances in chemistry and biotechnology.

En este último aspecto, y de forma más concreta la invención se relaciona, en general, con un procedimiento de obtención y aplicaciones de un biosensor basado en la inmovilización de moléculas o materiales biológicos sobre superficies de TiO_{2}, pudiéndose ser aplicado en la detección y caracterización de moléculas de ácidos nucleicos en general y/o otras sustancias o compuestos, como células procarióticas (bacterias), células eucarióticas y virus de interés biotecnológico, biosanitario, clínico, veterinario, medioambiental, agrario o alimentario.In this last aspect, and in a more concrete way the invention relates, in general, to a method of Obtaining and applying a biosensor based on immobilization of molecules or biological materials on TiO2 surfaces, being able to be applied in the detection and characterization of nucleic acid molecules in general and / or other substances or compounds, such as prokaryotic cells (bacteria), cells eukaryotic and viruses of biotechnological, biosanitary interest, clinical, veterinary, environmental, agricultural or food.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

En el ámbito de la biotecnología ha supuesto un avance importante el desarrollo reciente de la tecnología de microarrays de distintos elementos biológicos como los anteriormente presentados, entre otros. Estos microarrays también son denominados chips o microchips. Según esta tecnología, miles de sondas moleculares con capacidad para reconocer específicamente moléculas diana de distinta naturaleza se pueden fijar covalentemente a un soporte sólido (vidrio, nitrocelulosa, nylon etc.). Mediante estos microarrays se pueden realizar por ejemplo experimentos de expresión génica, estudios de polimorfismos de nucleótidos (SNPs), minisecuenciación y genotipado de microorganismos y de genes eucarióticos. Han sido aplicadas diferentes tecnologías para la fabricación de estos microarrays [Chun y cols., 2009; Yarmush y King, 2009; Barbulovic-Nad y cols., 2006; Truskett y Watts, 2006]. Sin embargo estas presentan limitaciones muy importantes como son la resolución de los mismos (que impide obtener arrays de muy alta densidad o nanoarrays) y el número de puntos de reconocimiento que pueden ser fabricados simultáneamente. Tales circunstancias se deben principalmente a la dificultad de inmovilizar los materiales biológicos, usualmente presentes en forma de dispersión líquida, sin que estos depósitos líquidos se superpongan entre sí. A esta dificultad se le añade la de depositar pequeños volúmenes de líquido de manera precisa a alta velocidad. En estas técnicas, se utilizan robots con agujas, microscopios de fuerza atómica (AFM) modificados o sellos elastoméricos que se impregnan con unas soluciones que contienen el material biológico de interés y se ponen en contacto con el substrato receptor. Dichas soluciones se depositan en zonas precisas para facilitar su posibilidad de reacción con la superficie en las áreas de contacto. Para facilitar la deposición sin que se mezclen los líquidos sobre el substrato es posible recurrir a substratos dotados de patrones tridimensionales o pocillos donde depositar el material [WO 2007/011405; US 2008/0245109]. Sin embargo, con las actuales técnicas de fabricación y los materiales de estos substratos, usualmente basados en silicio o materiales poliméricos, la profundidad y las dimensiones de estos pocillos están limitadas por los métodos de obtención. Estos substratos presentan serias dificultades o limitaciones para su uso y su reutilización esto es: señal óptica, estabilidad química y física. En muchos casos la superficie de estos materiales está recubierta de otros para el anclaje del material biológico sobre su superficie o mejora de su reflectancia.In the field of biotechnology it has meant a important advance the recent development of the technology of microarrays of different biological elements such as those previously presented, among others. These microarrays are also called chips or microchips According to this technology, thousands of probes molecular with the ability to specifically recognize molecules target of different nature can be covalently fixed to a solid support (glass, nitrocellulose, nylon etc.). Through these microarrays can be performed for example expression experiments gene, nucleotide polymorphism studies (SNPs), mini-sequencing and genotyping of microorganisms and genes eukaryotic Different technologies have been applied for the manufacture of these microarrays [Chun et al., 2009; Yarmush and King, 2009; Barbulovic-Nad et al., 2006; Truskett and Watts, 2006]. However, these have very limited limitations. important as are the resolution of the same (which prevents obtaining very high density arrays or nanoarrays) and the number of points of Recognition that can be manufactured simultaneously. Such circumstances are mainly due to the difficulty of immobilize biological materials, usually present in form of liquid dispersion, without these liquid deposits being overlap each other. To this difficulty is added the deposit small volumes of liquid precisely at high speed. In these techniques, robots with needles, microscopes of modified atomic force (AFM) or elastomeric seals that they impregnate with solutions that contain the biological material of interest and contact the receiving substrate. These solutions are deposited in precise areas to facilitate their possibility of reaction with the surface in the contact areas. To facilitate deposition without mixing the liquids on the substrate is possible to resort to substrates endowed with patterns three-dimensional or wells where to deposit the material [WO 2007/011405; US 2008/0245109]. However, with the current manufacturing techniques and materials of these substrates, usually based on silicon or polymeric materials, the depth and dimensions of these wells are limited by The methods of obtaining. These substrates have serious difficulties or limitations for its use and its reuse this is: optical signal, chemical and physical stability. In many cases the surface of these materials is coated with others for the anchoring the biological material on its surface or improving its reflectance

El dióxido de titanio es un material biocompatible, el cual ha sido estudiado como soporte para la adhesión de oligonucleótidos, virus y células entre otros. Este dióxido de titanio toma la forma de láminas delgadas, cubriendo otros materiales, o micro y nanopartículas, en forma aislada o recubriendo también otros materiales [WO 2007/009994; Bo Li y col. 2009].Titanium dioxide is a material. biocompatible, which has been studied as a support for adhesion of oligonucleotides, viruses and cells among others. This titanium dioxide takes the form of thin sheets, covering other materials, or micro and nanoparticles, in isolation or also coating other materials [WO 2007/009994; Bo Li et al. 2009].

Las técnicas litográficas más extendidas actualmente que permiten producir patrones tridimensionales con escalas por debajo de la miera, están basadas en haces focalizados de electrones (e-beam) o de iones (FIB) [C. J. Lo y col., 2006; D. Stein y col., 2002; H. Chang y col., 2006]. Los haces focalizados de electrones constituyen un paso intermedio en el proceso de generación de patrones tridimensionales sobre otros substratos, ya que producen materiales parcialmente modificados, normalmente polímeros, que posteriormente se eliminan mediante procesos químicos, con objeto de obtener patrones, que a su vez servirán como máscaras sobre otros materiales. La técnica de haces focalizados de iones citada en segundo lugar representa un método adecuado para la generación de patrones tridimensionales directamente sobre los substratos, ya que usa como elemento activo un haz de iones que modifica y elimina partes sólidas del material. Sin embargo, en la actualidad esta técnica no resulta apropiada para su implementación a escala industrial debido al tiempo requerido para crear nanoestructuras sobre áreas extensas a escala macroscópica y a la baja relación de aspecto (profundidad/dimensión lateral) de las estructuras creadas. En esta técnica típicamente se emplean iones Ga de 10-50 keV de energía. Estos iones presentan una dispersión lateral notable a su paso por el material, debida a interacciones predominantes con los núcleos de los átomos del material. Como consecuencia, estos iones quedan
implantados a decenas de nanómetros de las estructuras creadas pudiendo originar fenómenos no deseados en estas.
The most widespread lithographic techniques that currently allow three-dimensional patterns to be produced with scales below the mine are based on focused beams of electrons (e-beam) or ions (FIB) [CJ Lo et al., 2006; D. Stein et al., 2002; H. Chang et al., 2006]. The focused beams of electrons constitute an intermediate step in the process of generating three-dimensional patterns on other substrates, since they produce partially modified materials, usually polymers, which are subsequently removed by chemical processes, in order to obtain patterns, which in turn will serve like masks over other materials. The ion-focused beam technique cited in the second place represents a suitable method for the generation of three-dimensional patterns directly on the substrates, since it uses as an active element an ion beam that modifies and eliminates solid parts of the material. However, at present this technique is not appropriate for its implementation on an industrial scale due to the time required to create nanostructures over large areas on a macroscopic scale and the low aspect ratio (depth / lateral dimension) of the structures created. In this technique, Ga ions of 10-50 keV of energy are typically employed. These ions have a notable lateral dispersion as they pass through the material, due to predominant interactions with the nuclei of the atoms of the material. As a consequence, these ions remain
implanted to tens of nanometers of the created structures being able to originate unwanted phenomena in these.

El uso de máscaras en técnicas de implantación iónica es muy habitual en la industria de semiconductores. Una de las alternativas mas recientes es la llamada Litografía por Proyección de Iones (Ion Proyection Lithography, IPL) [F. Watt y col., 2005], en la que se utilizan máscaras litográficas de no contacto (stencil masks) [T. Shibata y col., 2002] y una óptica electromagnética reductora que focaliza el haz de iones. Sin embargo, esta técnica presenta dificultades por el hecho de que debe mantener la alineación entre el haz de iones, la máscara y el substrato [A. A. Tseng. 2005).], para lo que recurre a sistemas externos de alineamiento y reducción de vibraciones. Este sistema litográfico ha sido empleado con iones en el rango energético de los cientos de keV. No tenemos conocimiento, hasta el momento, de su utilización con iones de mayor energía.The use of masks in implantation techniques Ionic is very common in the semiconductor industry. One of the most recent alternatives is called Lithography by Ion Projection (IPL) [F. Watt and col., 2005], in which lithographic masks of non contact (stencil masks) [T. Shibata et al., 2002] and an optician electromagnetic reducer that focuses the ion beam. Without However, this technique presents difficulties due to the fact that it should maintain alignment between the ion beam, the mask and the substrate [A. A. Tseng. 2005).], For which it uses systems External alignment and vibration reduction. This system Lithographic has been used with ions in the energy range of hundreds of keV We have no knowledge, so far, of your use with higher energy ions.

Por otra parte es posible usar iones con un rango energético de MeV para generar modificaciones a su paso por los materiales, en los que genera zonas con características distintas a las obtenidas por iones de menor energía. Estas modificaciones se deben al favorecimiento de interacciones electrónicas de los iones con los electrones de los átomos del material. Estos iones de rango energético de MeV, denominados en la bibliografía científica iones pesados rápidos (R. Spohr, "Ion tracks and microtechnology. Basic principies and applications", Vieweg, Wiesbaden, (1990)) presentan a su paso por el material una desviación lateral mínima al inicio de su camino a través del material, incluyendo por tanto la sección de interés a emplear en los procesos litográficos, que es del orden de una tercera parte del alcance del ión en el material. La profundidad máxima a la que los iones quedan detenidos es elevada, por lo que su alcance constituye otra ventaja del uso de iones pesados con energía de MeV frente a las estructuras creadas con iones de menor energía. Los iones implantados de esta forma permanecen a distancias del orden del micrómetro de las superficies de las estructuras generadas. Estas estructuras, en la práctica, resultan por tanto exentas de la inclusión de los iones utilizados. La irradiación de iones pesados rápidos ha sido empleada satisfactoriamente en las últimas décadas para inducir modificaciones aisladas en materiales sensibles. Cuando un ión pasa por el material, induce una traza de material modificado o trazas latentes. Estas modificaciones al ser eliminadas mediante ataques químicos, generan poros sobre materiales tales como polímeros, aleaciones y cristales. La irradiación con iones pesados rápidos también se ha utilizado para la generación de nanoestructuras en diversos materiales sensibles a esta radiación sin ser necesaria la eliminación del material afectado. La dificultad para seleccionar la zona a radiar a escalas por debajo de la miera puede resolverse sin recurrir a la focalización del haz de iones usando máscaras litográficas sólidas que restrinjan las zonas expuestas a la irradiación.On the other hand it is possible to use ions with a MeV energy range to generate modifications as it passes through the materials, in which it generates zones with characteristics other than those obtained by lower energy ions. These modifications are due to the favoring of interactions electron ions with the electrons of the atoms of the material. These energy range ions of MeV, referred to in the fast heavy ion scientific literature (R. Spohr, "Ion tracks and microtechnology. Basic principies and applications ", Vieweg, Wiesbaden, (1990)) present as they pass through the material a minimum lateral deviation at the beginning of its path through the material, therefore including the section of interest to be used in lithographic processes, which is of the order of a third of the scope of the ion in the material. The maximum depth at which ions are detained is high, so their scope constitutes Another advantage of using heavy ions with MeV energy over the structures created with lower energy ions. Ions implanted in this way remain at distances of the order of micrometer of the surfaces of the generated structures. These structures, in practice, are therefore exempt from Inclusion of the ions used. Heavy ion irradiation rapid has been used successfully in recent decades to induce isolated modifications in sensitive materials. When an ion passes through the material, induces a trace of modified material or latent traces. These modifications to be eliminated by chemical attacks, generate pores on materials such as polymers, alloys and crystals. Irradiation with heavy ions Rapids has also been used for generating nanostructures in various materials sensitive to this radiation without removing the affected material. The Difficulty in selecting the area to radiate at scales below the miera can be resolved without resorting to the focus of the beam of ions using solid lithographic masks that restrict areas exposed to irradiation.

Los efectos de la irradiación de dióxido de titanio monocristalino en fase rutilo y otros materiales con iones pesados en el rango de MeV para la generación de trazas latentes, tanto aisladas como superpuestas, así como su posterior ataque para generar micro y nanoestructuras con profundidades de varios micrómetros y con relaciones de aspecto (profundidad-dimensión lateral) superiores a 25, han sido estudiadas en profundidad por diversos autores y recogidas por R. Sanz, "Nanoestructuras basadas en TiO_{2} y ZnO obtenidas mediante irradiación iónica", Tesis Doctoral, Universidad Autónoma de Madrid, Marzo 2009 (http://hdl.handle.net/10261/22699).The effects of irradiation of dioxide monocrystalline titanium in rutile phase and other materials with ions heavy in the MeV range for the generation of latent traces, both isolated and overlapping, as well as its subsequent attack to generate micro and nanostructures with depths of several micrometers and with aspect ratios (lateral depth-dimension) greater than 25, have been studied in depth by various authors and collected by R. Sanz, "Nanostructures based on TiO2 and ZnO obtained by ionic irradiation ", Doctoral Thesis, University Autonomous of Madrid, March 2009 (http://hdl.handle.net/10261/22699).

En estos trabajos se describen e indican los valores de energía umbral de los iones empleados, fluencia para conseguir una amortización volumétrica del material y parámetros para su disolución, tanto en regímenes de traza aislada como en superposición de estas. Los volúmenes de dióxido de titanio afectado por la irradiación tienen carácter amorfo y no todo este material afectado puede ser eliminado mediante un ataque ácido selectivo. Este material amortizado presenta cualidades distintas al obtenido por otros métodos de síntesis tanto químicos como físicos.These works describe and indicate the threshold energy values of the ions used, creep for achieve volumetric amortization of the material and parameters for its dissolution, both in isolated trace regimes and in overlapping of these. The volumes of titanium dioxide affected by irradiation they have amorphous character and not all this material affected can be eliminated by a selective acid attack. This amortized material has different qualities than the one obtained by other methods of synthesis both chemical and physical.

Por otro lado, el substrato descrito en US 2006157873 permite el depósito y la fijación de múltiples sustancias tras la funcionalización química de su superficie basada en Si, pero su falta de transparencia dificulta su uso en exámenes de microscopía. Sumada a esta capacidad se encuentra la relativa a la no emisión de fluorescencia del óxido de titanio en el rango de longitudes de onda normalmente empleadas por los marcadores biológicos habituales.On the other hand, the substrate described in US 2006157873 allows the deposit and fixation of multiple substances after the chemical functionalization of its Si-based surface, but its lack of transparency hinders its use in examinations of microscopy. Added to this capacity is the relative to the no fluorescence emission of titanium oxide in the range of wavelengths normally used by markers usual biological.

Así mismo los substratos dotados de pocillos obtenidos mediante litografía óptica (WO2010011939) no tienen la capacidad de fijación de sustancias biológicas y emiten fluorescencia.Also substrates with wells obtained by optical lithography (WO2010011939) do not have the ability to fix biological substances and emit fluorescence.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

La presente invención trata de resolver los problemas derivados de la deposición de materiales sobre substratos mediante un proceso de litografía con iones sobre substratos de dióxido de titanio que genera estructuras tridimensionales con distintas características físico-químicas. Las zonas expuestas a la irradiación presentan la capacidad por sí mismas de ser funcionales para la inmovilización o soporte de materiales químico o biológico, evitando el solapamiento de éstos y facilitando su examen mediante el uso de técnicas de microscopía óptica, fluorescencia y/o AFM.The present invention seeks to solve the problems arising from the deposition of materials on substrates through a lithography process with ions on substrates of titanium dioxide that generates three-dimensional structures with different physicochemical characteristics. The zones exposed to irradiation have the capacity of be functional for the immobilization or support of materials chemical or biological, avoiding their overlapping and facilitating your examination by using optical microscopy techniques, fluorescence and / or AFM.

El uso de irradiación iónica para la generación de estructuras en óxido de titanio amorfo y su utilización como elemento en cristales fotónicos es conocido, sin embargo, nada hace evidenciar del estado de la técnica su aplicación para la deposición de material biológico o químico.The use of ionic irradiation for generation of structures in amorphous titanium oxide and its use as element in photonic crystals is known, however, nothing does show the state of the art its application for deposition of biological or chemical material.

El sustrato de TiO_{2} irradiado de la invención da lugar a estructura amorfa del TiO_{2} con un comportamiento hidrofílico, frente al comportamiento hidrofóbico del material no irradiado, así como con una gran capacidad para el soporte de material biológico, y la inmovilización de material químico y biológico. Estas características y capacidades no resultan evidentes dadas las variaciones que presenta la estructura amorfa frente a las anteriormente obtenidas mediante otros procesos tanto químicos como físicos. Además de esto, las propiedades ópticas del material, transparencia en longitudes de onda del espectro visible y el hecho de no emitir fluorescencia en las longitudes de onda en la que emiten los marcadores fluorescentes comúnmente empleados para el mareaje de material biológico, hacen al óxido de titanio más adecuado que otros materiales usados como soporte como, vidrio, Si, SiO_{2} y polímeros. Como ejemplo para ilustrar estas ventajas, podemos indicar la posibilidad de iluminar la superficie opuesta a la superficie donde se ha realizado el depósito de material (iluminación en transmisión). Esto simplifica en gran medida el proceso de iluminación y detección al estar las fuentes de luz y los detectores situados en lugares opuestos, por ejemplo pero no limitativo en exámenes con microscopía confocal.The TiO2 substrate irradiated from the invention gives rise to the amorphous structure of TiO_ {2} with a hydrophilic behavior, compared to the hydrophobic behavior of non-irradiated material, as well as with a large capacity for support of biological material, and immobilization of material Chemical and biological These characteristics and capabilities do not result evident given the variations presented by the amorphous structure compared to those previously obtained through other processes Chemicals as physicists. In addition to this, the optical properties of the material, wavelength transparency of the visible spectrum and the fact of not emitting fluorescence at the wavelengths in the that emit fluorescent markers commonly used for biological material tightening, make titanium oxide more suitable than other materials used as a support such as glass, Si, SiO2 and polymers. As an example to illustrate these advantages, we can indicate the possibility of illuminating the surface opposite to the surface where the material deposit was made (lighting in transmission). This greatly simplifies the lighting and detection process to be the light sources and the detectors located in opposite places, for example but not limiting in tests with confocal microscopy.

La presente invención se refiere a un método de fabricación de un biosensor que puede aplicarse a múltiples exámenes, detecciones y reacciones de muestras biológicas y/o químicas con alta eficacia, alta fidelidad, bajo coste y compatibilidad entre técnicas de detección habituales.The present invention relates to a method of manufacture of a biosensor that can be applied to multiple tests, detections and reactions of biological samples and / or Chemicals with high efficiency, high fidelity, low cost and compatibility between usual detection techniques.

El biosensor obtenido por el procedimiento de la invención es un substrato de óxido de titanio expuesto total o parcialmente de su superficie a al menos un proceso de irradiación de iones pesados en el rango energético de MeV, en adelante irradiación iónica, que sustenta o al que queda adherido uno o varios depósitos de material químico ó biológico que pueden realizarse tanto sobre zonas del substrato de óxido de titanio vírgenes como en aquellas que han sido modificadas tanto superficial como volumétricamente mediante la irradiación iónica y expuestas o no al efecto de un ataque químico que elimina parte de estos volúmenes.The biosensor obtained by the procedure of the invention is a substrate of total exposed titanium oxide or partially from its surface to at least one irradiation process of heavy ions in the energy range of MeV, hereinafter ionic irradiation, which sustains or to which one or several deposits of chemical or biological material that can be performed both on areas of the titanium oxide substrate virgins as in those that have been modified both superficial as volumetrically by ionic irradiation and exposed or not to the effect of a chemical attack that eliminates part of these volumes

El procedimiento comprende las siguientes etapas:The procedure comprises the following stages:

1) Irradiación iónica 1) Ionic irradiation

Una primera etapa de irradiación iónica sobre determinadas zonas de un sustrato de óxido de titanio monocristalino en fase rutilo, dando lugar a TiO_{2} amorfo en las zonas del sustrato irradiado.A first stage of ionic irradiation on certain areas of a monocrystalline titanium oxide substrate in the rutile phase, giving rise to amorphous TiO_ {2} in the zones of the irradiated substrate.

El tipo de irradiación puede ser de cualquier ión pesado acelerado, entendiendo por ión pesado cualquier masa superior a la del H, que deposite por medio de interacciones inelásticas, con la nube electrónica de los átomos, al menos en superficie, una energía superior a 5,1 KeV por nm recorrido.The type of irradiation can be of any heavy ion accelerated, meaning heavy ion any mass higher than that of H, which deposits through interactions inelastic, with the electronic cloud of atoms, at least in surface, an energy greater than 5.1 KeV per nm traveled.

La irradiación, a su paso por un substrato de TiO_{2} monocristalino en fase rutilo, generará un volumen de material dañado denominado traza. La forma de esta traza puede ser continua o discontinua dependiendo de la energía del ión, en un caso general puede ser asociada a una forma cilíndrica, cuyo radio y profundidad dependerá de la energía total depositada por el ión. Si la irradiación iónica supera una fluencia umbral, esto es número de iones que atraviesan una superficie, se logra la superposición de estas trazas, en principio singulares, formándose un volumen conexo susceptible de ser disuelto mediante un ataque químico compuesto por una disolución acuosa de HF.Irradiation, as it passes through a substrate of TiO_ {2} monocrystalline in rutile phase, will generate a volume of Damaged material called trace. The shape of this trace can be continuous or discontinuous depending on the energy of the ion, in one case general can be associated with a cylindrical shape, whose radius and depth will depend on the total energy deposited by the ion. Yes ionic irradiation exceeds a threshold creep, this is number of ions that cross a surface, the superposition of these traces, in principle singular, forming a related volume liable to be dissolved by a chemical attack composed of an aqueous solution of HF.

El valor de la fluencia umbral necesaria depende de la energía del ión empleado. Por ejemplo, para irradiaciones con iones Br de energías comprendidas desde 9 MeV hasta 50 MeV, la fluencia umbral debe ser igual o superior a 8\cdot10^{13} cm^{-2}. Sin embargo experimentos realizados con iones de mayor energía, por ejemplo iones Cu de 84.5 MeV, muestran fluencias umbrales de 5\cdot10^{13} cm^{-2}.The value of the required threshold creep depends on of the energy of the ion used. For example, for irradiation with Br ions of energies from 9 MeV to 50 MeV, the threshold creep must be equal to or greater than 8 \ 10 13 cm -2. However experiments performed with major ions energy, for example Cu ions of 84.5 MeV, show creep thresholds of 5 · 13 <13> cm <2>.

Para la que la radiación iónica sea en unas zonas específicas del sustrato de TiO_{2}, se realiza una etapa previa de fijación sobre el substrato de óxido de titanio, de al menos un elemento que actúen como máscara cuya diferencia de densidad y o grosores de motivos permita un frenado selectivo de los iones.For which the ionic radiation is in some specific areas of the TiO2 substrate, a stage is performed prior fixation on the titanium oxide substrate, of at least one element that acts as a mask whose difference from density and thickness of motifs allow selective braking of ions

Cualquier material capaz de frenar un flujo de iones puede ser empleado para componer la máscara a utilizar, dependiendo de la capacidad de frenado deseada. Son preferibles los materiales de carácter sólido que resistan el flujo iónico sin sufrir altas deformaciones, por ejemplo metales como Au, Cu, Cu/Ni, óxidos como Al_{2}O_{3}, SiO_{2}. Es posible usar máscaras espacialmente heterogéneas de distintos materiales para aprovechar las distintas capacidades de frenado de cada material. Dentro de los materiales se prefieren los metales o las máscaras cuya primera capa expuesta al flujo de iones sea de carácter metálico, para difundir más fácilmente el calor generado. La fijación de la máscara al substrato de óxido de titanio puede ser mediante elementos físicos o químicos.Any material capable of slowing a flow of ions can be used to compose the mask to use, depending on the desired braking capacity. The ones are preferable solid materials that resist ionic flow without suffer high deformations, for example metals such as Au, Cu, Cu / Ni, oxides such as Al 2 O 3, SiO 2. It is possible to wear masks spatially heterogeneous of different materials to take advantage of the different braking capacities of each material. Within Materials are preferred metals or masks whose first layer exposed to the flow of ions of a metallic nature, to diffuse more easily generated heat. Fixing the mask to titanium oxide substrate can be by physical elements or Chemicals

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2) Depósito de sustancia o material de carácter químico o biológico 2) Deposit of chemical or biological substance or material

Una segunda etapa de depósito de una sustancia o un material seleccionado entre químico o biológico, como por ejemplo una disolución química de moléculas orgánicas o una suspensión de células, oligonucleótidos, ácidos grasos o proteínas incluyendo enzimas y anticuerpos,, sobre toda la superficie o al menos en una de las estructuras tridimensionales generadas de el TiO_{2} amorfo obtenido.A second stage of deposit of a substance or a material selected from chemical or biological, such as a chemical solution of organic molecules or a suspension of cells, oligonucleotides, fatty acids or proteins including enzymes and antibodies, over the entire surface or at least in one of the three-dimensional structures generated from the amorphous TiO_ {2} obtained.

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3) Fijación opcional por UV 3) Optional UV fixation

El material de carácter químico o biológico depositado en la segunda etapa puede ser fijado en una tercera etapa con luz ultravioleta para la adhesión de, por ejemplo, oligonucleótidos.The chemical or biological material deposited in the second stage can be fixed in a third stage with ultraviolet light for adhesion of, for example, oligonucleotides

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4) Ataque ácido intermedio entre la primera y segunda etapa 4) Intermediate acid attack between the first and second stage

Las zonas sometidas a la irradiación iónica pueden ser expuestas posteriormente al efecto de, al menos, un ataque químico que elimine parte de los volúmenes correspondientes a esas zonas para generar así un patrón tridimensional en profundidad, así, opcionalmente, se puede realizar una etapa intermedia entre la primera y la segunda, en la que, tras el proceso de irradiación iónica, el substrato se somete a un ataque ácido selectivo con objeto eliminar parte del material expuesto, pudiendo aplicarse cuantos procesos de irradiación iónica y ataques ácidos sean necesarios con la retirada o sustitución de diferentes máscaras si se requiriera, hasta la obtención de la estructura tridimensional con los perfiles topográficos deseados sobre el substrato de TiO_{2}. El tiempo necesario para la disolución del TiO_{2} afectado dependerá de la concentración del ácido empleado. Por ejemplo, una disolución de HF al 20% en volumen atacará la totalidad del volumen susceptible de disolución en 25 minutos a temperatura ambiente.The areas subjected to ionic irradiation they can be exposed later to the effect of at least one chemical attack that eliminates part of the volumes corresponding to those areas to generate a three-dimensional pattern in depth, thus, optionally, an intermediate stage between the first and second, in which, after the irradiation process ionic, the substrate is subjected to a selective acid attack with object to eliminate part of the exposed material, being able to apply how many ionic irradiation processes and acid attacks are necessary with the removal or replacement of different masks if required, until obtaining the three-dimensional structure with the desired topographic profiles on the substrate of TiO_ {2}. The time required for the dissolution of TiO2 affected will depend on the concentration of the acid used. By For example, a 20% volume HF solution will attack the entire of the volume susceptible to dissolution in 25 minutes at temperature ambient.

Las profundidades obtenidas tras el ataque ácido, para fluencias iguales o superiores a 8\cdot10^{13}cm^{-2} de iones Br con distintas energías sobre substratos de TiO_{2} monocristalino en fase rutilo independientemente de su orientación de superficie se recogen en la siguiente tabla:The depths obtained after the attack acid, for creep equal to or greater than 8 · 10 13 cm -2 of Br ions with different energies on Rutile phase monocrystalline TiO2 substrates regardless of their surface orientation are collected in the following table:

1one

La técnica permite concatenar varios procesos de irradiación iónica y ataque químico posterior para aumentar la profundidad de las zonas tratadas.The technique allows to concatenate several processes of ionic irradiation and subsequent chemical attack to increase the depth of the treated areas.

En o sobre las micro ó nanoestructuras obtenidas tras la irradiación iónica, tales como pilares, o las obtenidas tras al menos alguno de los procesos de irradiación iónica y ataque químico posterior tales como canales o pocillos, pueden llevarse a cabo ó facilitarse ciertos procedimientos de tipo físico, químico, biológico, biofísico, bioquímico, etc. Estos procesos pueden llevarse a cabo directamente sobre las estructuras mismas o sobre estructuras funcionalizadas mediante la deposición de otros materiales. A modo de ejemplos podemos indicar la adhesión de oligonucleótidos al menos a una de estas estructuras y el soporte de células sobre estas mismas.In or on the microstructures or nanostructures obtained after ionic irradiation, such as pillars, or those obtained after at least some of the ionic irradiation and attack processes later chemical such as channels or wells, can be carried to perform or facilitate certain physical, chemical procedures, biological, biophysical, biochemical, etc. These processes can be carried out directly on the structures themselves or on functionalized structures by deposition of others materials. As examples we can indicate the adhesion of oligonucleotides to at least one of these structures and the support of cells on them.

El biosensor obtenido del depósito de materia biológica sobre el sustrato de dióxido de titanio monocristalino en fase rutilo, puede ser utilizado para el estudio de interacciones específicas mediante el depósito, sobre toda la superficie o al menos en una de las estructuras tridimensionales donde se ha realizado la deposición del material biológico, de un oligonucleótido complementario al adherido al substrato en la segunda etapa, mediante su examen con AFM o señal de fluorescencia si los oligonucleótidos complementarios están dotados de marcadores fluorescentes.The biosensor obtained from the deposit of matter biological on the monocrystalline titanium dioxide substrate in rutile phase, can be used for the study of interactions specific by deposit, over the entire surface or at least in one of the three-dimensional structures where it has been made the deposition of the biological material, of a complementary oligonucleotide adhered to the substrate in the second stage, by examination with AFM or fluorescence signal if complementary oligonucleotides are equipped with markers fluorescent

Las formas de cada estructura o grupo de estructuras pueden ser adaptadas a las necesidades particulares, a modo de ejemplo de estructura aislada y no limitativa, cuadrado, rectángulo, círculo o elipse.The shapes of each structure or group of structures can be adapted to particular needs, to example of isolated and non-limiting structure, square, rectangle, circle or ellipse.

Un aspecto particular de la invención es que el biosensor obtenido por el citado procedimiento permite que pueda ser iluminado desde la base inferior del substrato. Este aspecto es una ventaja crucial para su compatibilidad con técnicas de detección habituales mediante microscopía óptica, como por ejemplo a examen de proliferación celular o análisis con microscopía confocal, y que otros substratos no poseen.A particular aspect of the invention is that the biosensor obtained by the aforementioned procedure allows it to be illuminated from the bottom base of the substrate. This aspect is a crucial advantage for compatibility with detection techniques common by optical microscopy, such as examining cell proliferation or confocal microscopy analysis, and that Other substrates do not possess.

Otro aspecto particular del biosensor obtenido por el procedimiento de la invención, viene dada por su resistencia a temperaturas elevadas, menores a 450ºC y estabilidad química, lo que le otorga capacidad de reutilización mediante su limpieza mediante disolventes orgánicos, como acetona, con disoluciones agresivas, como por ejemplo H_{2}SO_{4}:H_{2}O_{2} (1:1), permitiendo también procesos de autoclavado. Estas propiedades de resistencia a procesos de esterilización y limpieza le confieren capacidades de reutilización, lo que reduce el coste de operación.Another particular aspect of the biosensor obtained by the process of the invention, it is given by its resistance at high temperatures, less than 450 ° C and chemical stability, which gives it the ability to reuse by cleaning by organic solvents, such as acetone, with solutions aggressive, such as H 2 SO 4: H 2 O 2 (1: 1), also allowing autoclaving processes. These properties of resistance to sterilization and cleaning processes give it reuse capabilities, which reduces the cost of operation.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.Then it goes on to describe very brief a series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention presented as a non-limiting example of is.

La Figura 1 muestra un esquema del procedimiento de obtención del biosensor con una etapa intermedia de ataque ácido.Figure 1 shows a scheme of the procedure Obtaining the biosensor with an intermediate stage of attack acid.

La Figura 2 muestra un esquema del procedimiento de la invención sin etapa intermedia de ataque ácido.Figure 2 shows a scheme of the procedure of the invention without intermediate stage of acid attack.

En las figuras anteriormente citadas se identifican una serie de referencias que corresponden a los elementos indicados a continuación, sin que ello suponga carácter limitativo alguno:In the aforementioned figures, identify a series of references that correspond to the elements indicated below, without implying character any limitation:

1.-one.-
biosensorbiosensor

2.-2.-
sustrato de TiO_{2} litografiado con iones pesadosTiO_ {2} lithographed ion substrate heavy

3.-3.-
zonas expuestas a irradiación iónicaareas exposed to ionic irradiation

4.-4.-
depósito biológicobiological deposit

5.-5.-
TiO_{2} amorfoTiO_ {2} amorphous

6.-6.-
pozowater well

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Descripción detallada de un modo de realizaciónDetailed description of one embodiment

Tal y como puede verse en la figura 2, el procedimiento de fabricación del biosensor de la invención comprende:As can be seen in Figure 2, the manufacturing process of the biosensor of the invention understands:

--
una primera etapa (A) en la que se aplica una irradiación iónica sobre determinadas zonas (3) de un substrato de TiO_{2} monocristalino en fase rutilo dando lugar a TiO_{2} amorfo (5),a first stage (A) in which an ionic irradiation is applied on certain zones (3) of a monocrystalline TiO2 substrate in the rutile phase giving rise to amorphous TiO_ {2},

--
una segunda etapa (B) de deposición de material biológico (4) sobre el TiO_{2} amorfo (5) obtenido en la etapa primera, seleccionado entre oligonucleótidos, enzimas, proteínas o moléculas orgánicas.a second stage (B) of deposition of biological material (4) on the Amorphous TiO_2 (5) obtained in the first stage, selected between oligonucleotides, enzymes, proteins or molecules organic.

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Opcionalmente se puede realizar una etapa intermedia (C) entra la primera y la segunda etapa, como se muestra en la figura 1, en la que se realiza un ataque ácido sobre el substrato de TiO_{2} irradiado iónicamente (2), dando lugar a una pluralidad de pocillos (7) en los que el propio ataque ácido no elimina todo el TiO_{2} amorfo (5) obtenido de la irradiación de la primera etapa, tal y como puede verse en la figura 1. De esta manera, el material biológico que se deposita en la segunda etapa, se sigue depositando sobre el TiO_{2} amorfo (5) obtenido de la irradiación.Optionally you can perform a stage intermediate (C) enters the first and second stage, as shown in figure 1, in which an acid attack is performed on the ionically irradiated TiO2 substrate (2), resulting in a plurality of wells (7) in which the acid attack itself does not removes all amorphous TiO2 (5) obtained from irradiation of the first stage, as can be seen in figure 1. Of this way, the biological material that is deposited in the second stage, it is still deposited on the amorphous TiO2 (5) obtained from the irradiation.

A modo de ejemplo de realización, se ha aplicado el método descrito en las líneas anteriores con el fin de comprobar que la invención posee la capacidad de adhesión de oligonucleótidos en zonas irradiadas frente a la no adhesión sobre las zonas no irradiadas.As an exemplary embodiment, it has been applied the method described in the previous lines in order to check that the invention possesses the oligonucleotide adhesion capacity in irradiated areas against non-adhesion on non-zones irradiated

Para este propósito, un deoxioligonucleótido de 50 bases de longitud correspondiente al ADNc derivado del ARNm del gen de la \beta-actina (SEQ. ID. NO:1) de rata fue marcado en el extremo 5' con una molécula fluorescente, concretamente el fluorocromo Cy3. Tras resuspender el oligonucleótido marcado en agua estéril libre de nucleasas, alícuotas de un microlitro a concentración diez micromolar fueron depositadas en substratos estructurados en forma de
pocillos.
For this purpose, a 50 base length deoxyoligonucleotide corresponding to the mRNA derived from the rat β-actin mRNA (SEQ. ID. NO: 1) was labeled at the 5 'end with a fluorescent molecule, specifically the Cyclo fluorochrome. After resuspending the labeled oligonucleotide in sterile nuclease-free water, aliquots of one microliter at ten micromolar concentration were deposited on structured substrates in the form of
wells.

Para la generación de los pocillos sobre el substrato de dióxido de titanio se emplearon substratos monocristalinos en fase rutilo con orientación <100> y de dimensiones 10 x 5 x 0,5 mm^{3}, con las dos superficies mayores pulidas hasta grado óptico (MTI Corp.). Las zonas expuestas a la irradiación fueron obtenidas cubriendo parte de una de ellas mediante una máscara. La máscara consistía en una rejilla tipo TEM (Spi supplies Cu-400) y fue inmovilizada a la superficie mediante pegamento termorreversible Crystalbond 509 (Electron Microscopy Sciences). Se sometió al conjunto a una irradiación de iones Br^{+7} de 25 MeV hasta una fluencia de 1\cdot10^{14} cm^{-2} para obtener una amortización volumétrica susceptible de ser disuelta completamente hasta los 2200 nm. Este proceso induce una amortización de las zonas expuestas y por consiguiente una expansión volumétrica del material creando una elevación topográfica de estas frente a las no afectadas de 175 nm. Tras este proceso se procedió a retirar la máscara y el substrato fue sumergido en una disolución acuosa de ácido fluorhídrico (HF) al 20% en volumen, durante 25 minutos para disolver parte de las zonas afectadas por la irradiación.For the generation of wells on the titanium dioxide substrate substrates were employed monocrystalline in rutile phase with <100> orientation and of dimensions 10 x 5 x 0.5 mm 3, with the two largest surfaces polished to optical grade (MTI Corp.). The areas exposed to the irradiation were obtained covering part of one of them Through a mask The mask consisted of a TEM grid (Spi supplies Cu-400) and was immobilized to the Crystalbond 509 heat-reversible glue surface (Electron Microscopy Sciences). The whole was subjected to a irradiation of Br + 7 ions of 25 MeV to a creep of 1 · 10 14 cm -2 to obtain amortization volumetric capable of being completely dissolved until 2200 nm. This process induces a depreciation of the exposed areas and therefore a volumetric expansion of the material creating a topographic elevation of these versus those unaffected of 175 nm. After this process, the mask and substrate were removed was immersed in an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF) at 20% by volume, for 25 minutes to dissolve part of the zones affected by irradiation.

Antes de depositar las muestras de oligonucleótido, se esterilizaron los substratos con pocillos mediante autoclave de vapor saturado durante 20 minutos a 120 grados centígrados y 1,0 atmósferas de presión. A continuación se aplicaron en los substratos correspondientes un microlitro de solución de oligonucleótido de 50 bases marcado en el extremo 5' con fluorocromo Cy3, a concentración 10 micromolar. De cada ensayo se hicieron cuatro réplicas. Como control de fluorescencia inespecífica, se utilizó otra serie de cuatro réplicas en las que de depositó un microlitro de agua bidestilada estéril. Las ocho muestras se incubaron a 65º durante 10 minutos para favorecer la evaporación del solvente de la solución. A continuación, las ocho muestras fueron tratadas durante 60 minutos con luz ultravioleta de 254 nanómetros de longitud de onda para favorecer la unión del nucleótido al substrato. Tras la irradiación, se procede a realizar lavados sistemáticos de las muestras en solución de urea 8,3 molar para favorecer la retirada de oligonucleótido no unido al substrato. Tras cada lavado se toma imagen de la fluorescencia emitida por el oligonucleótido que aún permanece unido al substrato. Las mediciones de fluorescencia fueron realizadas en un escáner Typhoon 9210 Variable Mode Imager con software específico ImageQuant TL (Amersham Biosciences). Las condiciones de análisis fueron optimizadas para detectar la emisión de fluorescencia del oligonucleótido marcado.Before depositing the oligonucleotide samples, the substrates were sterilized with wells by saturated steam autoclave for 20 minutes at 120 degrees Celsius and 1.0 atmospheres of pressure. Next, a 50 base oligonucleotide solution microliter labeled at the 5 'end labeled with Cy 3 fluorochrome was applied to the corresponding substrates, at 10 micromolar concentration. Four replications were made of each trial. As a nonspecific fluorescence control, another series of four replicas was used in which a microliter of sterile double-distilled water was deposited. The eight samples were incubated at 65 ° for 10 minutes to favor evaporation of the solvent from the solution. Then, the eight samples were treated for 60 minutes with ultraviolet light of 254 nanometers in wavelength to favor the binding of the nucleotide to the substrate. After irradiation, systematic washing of the samples in 8.3 molar urea solution is carried out to favor the removal of oligonucleotide not bound to the substrate. After each wash, an image of the fluorescence emitted by the oligonucleotide that still remains bound to the substrate is taken. Fluorescence measurements were performed on a Typhoon 9210 Variable Mode Imager scanner with specific ImageQuant TL software (Amersham Biosciences). The analysis conditions were optimized to detect the fluorescence emission of the labeled oligonucleotide.

Se seleccionaron las ocho muestras de substrato tratado en las que se habían generado pocillos. Cuatro de ellas fueron usadas para depositar un microlitro de solución de oligonucleótido marcado fluorescentemente, a concentración diez micromolar. Otras cuatro muestras fueron usadas como control de irradiación inespecífica del material en la longitud de onda del fluoróforo del oligonucleótido. En esta segunda serie se depositó en cada muestra un microlitro de agua bidestilada estéril. El motivo de usar cuatro réplicas para cada ensayo es descartar la posible variabilidad entre las distintas muestras a la hora de observar si efectivamente el oligonucleótido ha quedado retenido sobre el substrato debido a la acción de la irradiación ultravioleta.The eight substrate samples were selected treated in which wells had been generated. Four of them were used to deposit a microliter of solution of fluorescently labeled oligonucleotide, at concentration ten micromolar Four other samples were used as control of nonspecific irradiation of the material at the wavelength of the oligonucleotide fluorophore. In this second series it was deposited in each shows a microliter of sterile double-distilled water. The reason for using four replicates for each trial is to rule out the possible variability between the different samples when observing whether effectively the oligonucleotide has been retained on the substrate due to the action of ultraviolet irradiation.

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La primera imagen de fluorescencia obtenida tras esterilizar las muestras demuestra que no hay emisión fluorescente significativa en la muestra, ya sea en la zona tratada o en la zona no tratada. En las imágenes sucesivas tomadas después de cada lavado con solución de Urea 8,3 molar, disolución empleada comúnmente en ensayos de hibridación de distinta naturaleza como agente desnaturalizante de ácidos nucleicos, se observa que la zona tratada retiene específicamente el oligonucleótido, ya que no se pierde señal de fluorescencia después de cada lavado. También se observa que las zonas no tratadas no retienen el oligonucleótido.The first fluorescence image obtained after Sterilizing the samples shows that there is no fluorescent emission significant in the sample, either in the treated area or in the area untreated In the successive images taken after each wash with 8.3 molar urea solution, a solution commonly used in hybridization assays of a different nature as an agent denaturing nucleic acids, it is observed that the treated area specifically retains the oligonucleotide, since it is not lost fluorescence signal after each wash. It is also observed that untreated areas do not retain the oligonucleotide.

En los resultados obtenidos al estudiar la posible retención de oligonucleótido por el substrato cuando no hay irradiación con luz ultravioleta, se observa que el substrato por sí solo no es capaz de retener el oligonucleótido ni en la zona tratada ni en la zona sin tratar, ya que se pierde completamente la emisión de fluorescencia.In the results obtained when studying the possible oligonucleotide retention by the substrate when there is no irradiation with ultraviolet light, it is observed that the substrate itself alone it is not able to retain the oligonucleotide even in the treated area nor in the untreated area, since the emission is completely lost of fluorescence.

A modo de ejemplo de realización, se ha aplicado el método descrito en el ejemplo anterior con el fin de comprobar que el biosensor obtenido por el procedimiento de la invención posee la capacidad de soporte e inmovilización de células sobre la superficie litografiada.As an exemplary embodiment, it has been applied the method described in the previous example in order to check that the biosensor obtained by the process of the invention has the capacity of support and immobilization of cells on the lithographed surface.

Para la generación de los pocillos sobre el substrato de dióxido de titanio se emplearon substratos monocristalinos en fase rutilo con orientación <110> y de dimensiones 10 x 5 x 0,5 mm^{3}, con las dos superficies mayores pulidas hasta grado óptico (MTI Corp.). Las zonas expuestas a la radiación fueron obtenidas cubriendo parte de una de ellas mediante una máscara. La máscara consistía en una rejilla comercial tipo TEM (Spi supplies Cu-400) y fue inmovilizada a la superficie mediante pegamento termorreversible Crystalbond 509 (Electron Microscopy Sciences). Se sometió al conjunto a una irradiación de iones Br^{+7} de 25 MeV hasta una fluencia de 1\cdot10^{14} cm^{-2}. Tras la irradiación se procedió a mover la máscara manualmente y realizar un proceso de irradiación de iones Br^{+7} de 13 MeV 1\cdot10^{14} cm^{-2} con el objetivo de generar una estructura de distintas alturas y diferente a un patrón regular de pocillos. Tras este proceso se procedió a retirar la máscara y el substrato fue sumergido en una disolución acuosa de ácido fluorhídrico (HF) al 20% en volumen durante 25 minutos para disolver parte de las zonas afectadas por la irradiación. El patrón obtenido resultante es una superficie de pocillos superpuestos en línea y separados por paredes de material virgen.For the generation of wells on the titanium dioxide substrate substrates were employed monocrystalline in rutile phase with orientation <110> and of dimensions 10 x 5 x 0.5 mm 3, with the two largest surfaces polished to optical grade (MTI Corp.). The areas exposed to the radiation were obtained by covering part of one of them by a mask. The mask consisted of a commercial grid type TEM (Spi supplies Cu-400) and was immobilized to the Crystalbond 509 heat-reversible glue surface (Electron Microscopy Sciences). The whole was subjected to a irradiation of Br + 7 ions of 25 MeV to a creep of 1 · 10 14 cm -2. After irradiation, it was moved the mask manually and perform an ion irradiation process Br + 7 of 13 MeV 1 · 10 14 cm -2 for the purpose of generate a structure of different heights and different from a pattern regulate wells. After this process, the mask and the substrate was immersed in an aqueous solution of 20% by volume hydrofluoric acid (HF) for 25 minutes to dissolve part of the areas affected by irradiation. The boss resulting result is a surface of wells superimposed on line and separated by virgin material walls.

Para el proceso de inmovilización de células se sembraron células de músculo liso vascular (CMLV), aisladas de aorta de rata a una densidad de 40.000-60.000, en los pocillos superpuestos en línea y separados por paredes de material virgen del biosensor fabricado. Los cultivos se crecieron en los soportes empleando un medio de cultivo DMEM con baja glucosa suplementado con suero fetal bovino al 10% en volumen. Al día siguiente se fijaron con paraformaldehído al 4% en volumen, preparado en tampón fosfato salino (Phosphate buffer saline PBS)) durante 10 minutos y tras distintos lavados con PBS se montaron en portas, visualizándose por microscopía óptica empleando distintos aumentos. Las células inmovilizadas e individualizadas podrán emplearse para llevar a cabo de forma simultánea el análisis cuantitativo y cualitativo de parámetros bioquímicos, genéticos y/o moleculares en un único biosensor. Entre estas aplicaciones destaca la cuantificación del consumo de oxígeno de un tipo celular en distintas situaciones experimentales y/o patofisiológicas o la determinación de patrones de expresión y localización de distintas proteínas o ácidos nucleicos. Así, estos biosensores permitirán analizar el efecto sobre el consumo de oxígeno y la expresión y/o localización de una proteína o ácido nucleico de tantos tratamientos como pocillos con células inmovilizadas se hayan empleado en el ensayo. Igualmente, el biosensor, entendido este como soporte con capacidad de inmovilización celular, permitirá analizar el efecto de un tratamiento sobre la expresión y/o localización de un número de proteínas o genes igual al número de pocillos con células inmovilizadas en su interior que el usuario haya decidido a emplear.For the cell immobilization process, seeded vascular smooth muscle cells (CMLV), isolated from aorta rat at a density of 40,000-60,000, in the wells superimposed in line and separated by walls of material Virgin of the biosensor manufactured. Crops were grown in supports using a DMEM culture medium with low glucose supplemented with 10% fetal bovine serum by volume. Up to date Next they were fixed with 4% paraformaldehyde by volume, prepared in phosphate buffer saline (Phosphate buffer saline PBS) for 10 minutes and after different washings with PBS they were mounted on slides, visualized by optical microscopy using different increases. Immobilized and individualized cells may be used to carry out the analysis simultaneously quantitative and qualitative of biochemical, genetic and / or parameters molecular in a single biosensor. Among these applications stands out the quantification of oxygen consumption of a cell type in different experimental and / or pathophysiological situations or the determination of expression patterns and location of different proteins or nucleic acids. Thus, these biosensors will allow analyze the effect on oxygen consumption and expression and / or location of a protein or nucleic acid of so many treatments as wells with immobilized cells have been used in the test. Similarly, the biosensor, understood as support with cell immobilization capacity, will allow to analyze the effect of a treatment on the expression and / or location of a number of proteins or genes equal to the number of wells with cells immobilized inside that the user has decided to use.

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<110> NANOATE, S.L.<110> NANOATE, S.L.

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         \vskip0.400000\baselineskip\ vskip0.400000 \ baselineskip
      

<120> PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE BIOSENSORES<120> PROCEDURE FOR OBTAINING BIOSENSORS

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<130> P655/2010<130> P655 / 2010

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<160> 1<160> 1

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<170> PatentIn version 3.3<170> PatentIn version 3.3

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<210> 1<210> 1

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<211> 50<211> 50

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<212> DNA<212> DNA

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<213> artificial<213> artificial

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<220><220>

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<223> ADNc derivado del ARNm de beta-actina de rata<223> cDNA derived from mRNA of rat beta-actin

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<400> 1<400> 1

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22

Claims (12)

1. Procedimiento de obtención de biosensores (1) que comprenden un sustrato de TiO_{2}, caracterizado por comprender:1. Procedure for obtaining biosensors (1) comprising a TiO2 substrate, characterized by comprising:
--
una primera etapa de irradiación iónica sobre determinadas zonas (3) de un sustrato de óxido de titanio (2) monocristalino en fase rutilo, dando lugar a TiO_{2} amorfo (5) en las zonas del sustrato irradiado.a first stage of ionic irradiation over certain areas (3) of a monocrystalline titanium oxide substrate (2) in the rutile phase, giving rise to amorphous TiO_ {2} in the areas of the substrate irradiated
--
una segunda etapa de depósito de un material seleccionado entre químico o biológico (4), sobre al menos una de las zonas de TiO_{2} amorfo (5) obtenido en la etapa anterior.a second stage of deposit of a material selected from chemical or biological (4), on at least one of the zones of amorphous TiO_ {2} (5) obtained in the previous stage.
         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      
2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende una etapa intermedia entre la primera y la segunda etapa, de ataque ácido sobre la superficie irradiada dando lugar a una pluralidad de pocillos (6).2. Method according to claim 1 characterized in that it comprises an intermediate stage between the first and the second stage, of acid attack on the irradiated surface giving rise to a plurality of wells (6). 3. Procedimiento según reivindicación 2 caracterizado por que el ataque ácido se realiza con una disolución acuosa de ácido fluorhídrico.3. Method according to claim 2 characterized in that the acid attack is carried out with an aqueous solution of hydrofluoric acid. 4. Procedimiento según la reivindicaciones 1-3 caracterizado por que comprende una tercera etapa de fijación con luz ultravioleta del material de carácter químico o biológico (4) depositado en la segunda etapa.4. Method according to claims 1-3 characterized in that it comprises a third stage of fixing with ultraviolet light of the chemical or biological material (4) deposited in the second stage. 5. Procedimiento según la reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende una etapa de fijación sobre el substrato de óxido de titanio de al menos un material máscara, previa a la irradiación iónica.Method according to the preceding claims, characterized in that it comprises a fixing step on the titanium oxide substrate of at least one mask material, prior to ionic irradiation. 6. Procedimiento según reivindicación 5 caracterizado por que el material máscara es un material de carácter sólido que resiste el flujo iónico sin sufrir altas deformaciones, seleccionado entre Au, Cu, Cu/Ni, Al_{2}O_{3}, SiO_{2} o combinaciones de los mismos.Method according to claim 5, characterized in that the mask material is a solid material that resists ionic flow without suffering high deformations, selected from Au, Cu, Cu / Ni, Al 2 O 3, SiO 2 } or combinations thereof. 7. Procedimiento según reivindicaciones anteriores caracterizado por que en la segunda etapa se deposita material biológico seleccionado entre células, oligonucleótidos, ácidos grasos o proteínas.7. Method according to previous claims characterized in that in the second stage selected biological material is deposited among cells, oligonucleotides, fatty acids or proteins. 8. Procedimiento según reivindicación 7 caracterizado por que las proteínas son enzimas o anticuerpos.8. Method according to claim 7 characterized in that the proteins are enzymes or antibodies. 9. Procedimiento según reivindicaciones 1-6 caracterizado por que en la segunda etapa se deposita una disolución de biomoléculas orgánicas como material químico.9. Method according to claims 1-6 characterized in that in the second stage a solution of organic biomolecules is deposited as chemical material. 10. Procedimiento según reivindicaciones anteriores caracterizado por que la irradiación iónica es una irradiación de cualquier ión acelerado, de masa superior a la del Hidrógeno, que deposite por medio de interacciones inelásticas, una energía superior a 5,1 KeV por nm recorrido.10. Method according to previous claims characterized in that the ionic irradiation is an irradiation of any accelerated ion, of a mass greater than that of Hydrogen, which deposits, by means of inelastic interactions, an energy greater than 5.1 KeV per nm traveled. 11. Procedimiento según reivindicación 10 caracterizado por que la irradiación iónica es una irradiación con iones Br de energías comprendidas desde 9 MeV hasta 50 MeV.11. Method according to claim 10 characterized in that the ionic irradiation is an irradiation with Br ions of energies ranging from 9 MeV to 50 MeV. 12. Biosensor (1) caracterizado por comprender un substrato de óxido de titanio monocristalino en fase rutilo con una pluralidad de zonas de óxido de titanio amorfo obtenido por radiación iónica, con uno o varios depósitos de material químico ó biológico adheridos sobre las zonas de óxido de titanio amorfo.12. Biosensor (1) characterized by comprising a substrate of rutile phase monocrystalline titanium oxide with a plurality of areas of amorphous titanium oxide obtained by ionic radiation, with one or several deposits of chemical or biological material adhered on the oxide zones of amorphous titanium.
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