ES2356777T3 - BIOCHEMISTRY BASED ON DROPS. - Google Patents

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ES2356777T3
ES2356777T3 ES06849949T ES06849949T ES2356777T3 ES 2356777 T3 ES2356777 T3 ES 2356777T3 ES 06849949 T ES06849949 T ES 06849949T ES 06849949 T ES06849949 T ES 06849949T ES 2356777 T3 ES2356777 T3 ES 2356777T3
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Michael G. Pollack
Vamsee K. Pamula
Vijay Srinivasan
Philip Y. Paik
Allen E. Eckhardt
Richard B. Fair
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Abstract

Un procedimiento para proporcionar una gota en contacto con una superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles (1102, 1207, 1305) comprendidas en la gota en un microaccionador de gotas, con una concentración reducida de la sustancia, comprendiendo el procedimiento: (a) proporcionar un microaccionador de gotas que comprende dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles en contacto con la gota (1101, 1206), comprendiendo la gota una concentración de partida y una cantidad de partida de una sustancia (1103, 1208, 1306) y teniendo un volumen de partida; (b) realizar una o más operaciones de gotas para unir una gota de lavado (1106, 1205) con la gota (1101, 1206) proporcionada en la etapa (a) para dar una gota combinada (1307); y (c) inmovilizar la una o más perlas magnéticamente sensibles por exposición de dicha una o más perlas magnéticamente sensibles a un campo magnético; caracterizado porque mientras que dichas una o más perlas magnéticamente sensibles están así inmovilizadas, dicho procedimiento incluye además la etapa de: (d) realizar una o más operaciones de gotas mediadas por electrohumectación para dividir la gota combinada para dar un conjunto de gotas que comprende: -(i) una gota (1108, 1212) en contacto con dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles que tiene una concentración disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y -(ii) una gota (1110, 1214) que está separada de dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles.A method for providing a drop in contact with a surface of one or more magnetically sensitive beads (1102, 1207, 1305) comprised in the drop in a microactor of drops, with a reduced concentration of the substance, the process comprising: (a) providing a drop microactor comprising said surface of one or more magnetically sensitive beads in contact with the drop (1101, 1206), the drop comprising a starting concentration and a starting amount of a substance (1103, 1208, 1306) and having a starting volume; (b) perform one or more drop operations to join a wash drop (1106, 1205) with the drop (1101, 1206) provided in step (a) to give a combined drop (1307); and (c) immobilize the one or more magnetically sensitive beads by exposing said one or more magnetically sensitive beads to a magnetic field; characterized in that while said one or more magnetically sensitive beads are thus immobilized, said method further includes the step of: (d) performing one or more operations of electrohumidification-mediated drops to divide the combined drop to give a set of drops comprising: - (i) a drop (1108, 1212) in contact with said surface of one or more magnetically sensitive beads having a decreased concentration of the substance with respect to the starting concentration; and - (ii) a drop (1110, 1214) that is separated from said surface from one or more magnetically sensitive beads.

Description

1 Campo de la Invención 1 Field of the Invention

La invención se refiere a un microaccionador de gotas y a sistemas, aparatos y procedimientos que emplean el microaccionador de gotas para ejecutar diversos protocolos usando gotas separadas. La invención es útil, por ejemplo, en la ejecución de protocolos para la realización de ensayos bioquímicos y/o biológicos. La invención también se refiere a sistemas y procedimientos para ejecutar protocolos basados en gotas. The invention relates to a drop microactor and to systems, apparatus and methods that employ the drop microactor to execute various protocols using separate drops. The invention is useful, for example, in the execution of protocols for performing biochemical and / or biological tests. The invention also relates to systems and methods for executing protocols based on drops.

2 Antecedentes de la Invención 2 Background of the Invention

La capacidad para realizar rápidamente ensayos bioquímicos y de otro tipo es crítica en una amplia diversidad de campos. Por ejemplo, un diagnóstico rápido y preciso de enfermedad infecciosa es crucial tanto para la gestión eficaz de la enfermedad en sujetos individuales como para la mejoría de los problemas de salud pública de patógenos con multirresistencia a fármacos e infecciones extrahospitalarias. The ability to quickly perform biochemical and other tests is critical in a wide variety of fields. For example, a rapid and accurate diagnosis of infectious disease is crucial both for the effective management of the disease in individual subjects and for the improvement of public health problems of pathogens with multi-drug resistance and out-of-hospital infections.

Los procedimientos de amplificación de ADN basados en PCR actuales experimentan varios inconvenientes incluyendo el alto coste de los reactivos, la intensidad de la mano de obra y la susceptibilidad a contaminación cruzada. Además, en comparación con el cultivo, los ensayos de PCR son menos capaces de ensayar simultáneamente múltiples especies, factores de virulencia y marcadores de resistencia a fármacos. Con frecuencia, carecen de sensibilidad y de una cuantificación rentable del patógeno. Existe la necesidad en la técnica de dispositivos mejorados para la detección de ácidos nucleicos que superasen estas limitaciones al tiempo que también miniaturizasen y automatizasen la técnica, de modo que estos ensayos podrían aplicarse potencialmente en el punto de recogida de muestra con un entrenamiento mínimo. Current PCR-based DNA amplification procedures experience several drawbacks including the high cost of reagents, labor intensity and susceptibility to cross contamination. In addition, compared to culture, PCR assays are less capable of simultaneously testing multiple species, virulence factors and drug resistance markers. Frequently, they lack sensitivity and cost-effective quantification of the pathogen. There is a need in the art for improved devices for the detection of nucleic acids that overcome these limitations while also miniaturizing and automating the technique, so that these tests could potentially be applied at the point of sample collection with minimal training.

La secuenciación de ácidos nucleicos está siendo cada vez más común en una diversidad de campos, tales como de secuenciación del genoma completo, diagnóstico, farmacogenómica y medicina forense. Sin embargo, el campo de la secuenciación se ha visto obstaculizado por la naturaleza costosa de las máquinas de secuenciación. El desarrollo de sistemas de ensayo de alto rendimiento económicos es críticamente importante para la generalización del ensayo genético y de las muchas ventajas que se asocian con el mismo. Por lo tanto, existe la necesidad de nuevas plataformas tecnológicas que permitan secuenciar de forma rápida y fiable ácidos nucleicos a un coste razonable. La invención descrita en el presente documento proporciona un sistema de secuenciación basado en gotas económico. Nucleic acid sequencing is becoming increasingly common in a variety of fields, such as complete genome sequencing, diagnosis, pharmacogenomics and forensic medicine. However, the field of sequencing has been hampered by the expensive nature of sequencing machines. The development of economic high performance test systems is critically important for the generalization of the genetic test and the many advantages that are associated with it. Therefore, there is a need for new technological platforms that allow to quickly and reliably sequence nucleic acids at a reasonable cost. The invention described herein provides an economical drop-based sequencing system.

Los inmunoensayos se usan ampliamente para el diagnóstico clínico y constituyen un mercado de más de 3 mil millones de dólares en los Estados Unidos solamente. Los inmunoensayos están entre los procedimientos más sensibles y específicos que se usan rutinariamente en un laboratorio clínico. Los inmunoensayos hacen uso de la alta afinidad y especificidad en la unión entre un antígeno y su anticuerpo homólogo para detectar y cuantificar el antígeno en una matriz de muestra. Los inmunoensayos heterogéneos, tales como el ELISA (ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas), están entre los procedimientos de análisis clínico más sensibles y específicos, y se han usado ampliamente para la identificación de una amplia clase de antígenos y anticuerpos. Por ejemplo, se realizan inmunoensayos, entre otras cosas, para la identificación de marcadores cardiacos, marcadores tumorales, fármacos, hormonas y enfermedades infecciosas. Immunoassays are widely used for clinical diagnosis and constitute a market of more than 3 billion dollars in the United States alone. Immunoassays are among the most sensitive and specific procedures that are routinely used in a clinical laboratory. Immunoassays make use of the high affinity and specificity in the binding between an antigen and its homologous antibody to detect and quantify the antigen in a sample matrix. Heterogeneous immunoassays, such as ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), are among the most sensitive and specific clinical analysis procedures, and have been widely used for the identification of a broad class of antigens and antibodies. For example, immunoassays are performed, among other things, for the identification of cardiac markers, tumor markers, drugs, hormones and infectious diseases.

El menor consumo de muestras, la mayor rapidez de análisis y la automatización completa son tres características altamente deseables que requieren una mejora continua de cualquier analizador clínico. Aunque los analizadores de inmunoensayo de laboratorio del estado de la técnica ofrecen una buena automatización y rendimiento, requieren una cantidad de muestra significativa por ensayo (incluyendo volúmenes no utilizables) y tiempos de análisis prolongados. Los largos tiempos de ensayo y el gran tamaño de estos analizadores los hace poco prácticos para su uso en un entorno de punto de recogida de muestra. The lower sample consumption, faster analysis and complete automation are three highly desirable characteristics that require continuous improvement of any clinical analyzer. Although state-of-the-art laboratory immunoassay analyzers offer good automation and performance, they require a significant amount of sample per assay (including unusable volumes) and prolonged analysis times. The long test times and the large size of these analyzers makes them impractical for use in a sample collection point environment.

Además, existe una variabilidad considerable en el rendimiento de inmunoensayo, en gran parte atribuido a que las técnicas dependen del operario, dando como resultado que sea difícil comparar resultados de un estudio a otro, e incluso dentro del mismo estudio si se usa más de un laboratorio. Un analizador totalmente automático e integrado que elimine la dependencia del operario y normalice los resultados para los ensayos de control inmune mejoraría considerablemente la interpretación de los resultados de los ensayos. In addition, there is considerable variability in immunoassay performance, largely attributed to the fact that the techniques depend on the operator, resulting in it being difficult to compare results from one study to another, and even within the same study if more than one use is used. laboratory. A fully automatic and integrated analyzer that eliminates operator dependence and normalizes the results for immune control tests would significantly improve the interpretation of test results.

Aunque se han realizado avances significativos en la automatización de inmunoensayos, estos analizadores son prohibitivamente caros y un entorno de investigación de bajo rendimiento no puede permitírselos. Los sistemas de bajas prestaciones con lavadores de placas automáticos, incubadoras y óptica integrada requieren todavía que un técnico experto realice varias etapas clave en un inmunoensayo, tales como preparar placas de microtitulación con anticuerpos y cargar muestras en las placas. Esto da como resultado errores humanos debido a la intervención manual repetida, y es una fuente muy importante de variación interensayo e intraensayo. Although significant advances have been made in the automation of immunoassays, these analyzers are prohibitively expensive and a low-performance research environment cannot afford them. Low-performance systems with automatic plate washers, incubators and integrated optics still require an expert technician to perform several key stages in an immunoassay, such as preparing microtiter plates with antibodies and loading samples onto the plates. This results in human errors due to repeated manual intervention, and is a very important source of inter-trial and intra-trial variation.

También existe la necesidad de ensayos en el punto de recogida de muestra en una diversidad de campos, tales como los campos de detección relacionados con la medicina, el medio ambiente y el bioterrorismo. Como ejemplo, el ensayo en el punto de recogida de muestra (PRM) para análisis de sangre clínicos ha mejorado, pero continúa siendo un desafío clave para la atención médica moderna. Idealmente, el ensayo en PRM permitiría al médico clínico diagnosticar y aplicar tecnologías salvavidas a tiempo real, evitando la necesidad de grandes instalaciones de laboratorio. Continúa existiendo la necesidad en la técnica de un laboratorio en un chip que permita un control simultáneo de gases, metabolitos, electrolitos, enzimas, ADN, proteína y células en sangre en bajos volúmenes de muestra en el PRM. There is also a need for tests at the point of sample collection in a variety of fields, such as detection fields related to medicine, the environment and bioterrorism. As an example, the trial at the point of sample collection (PRM) for clinical blood tests has improved, but remains a key challenge for modern medical care. Ideally, the PRM trial would allow the clinician to diagnose and apply life-saving technologies in real time, avoiding the need for large laboratory facilities. There is still a need in the art for a laboratory on a chip that allows simultaneous control of gases, metabolites, electrolytes, enzymes, DNA, protein and blood cells in low sample volumes in the PRM.

El control microfluido de los fluidos es requisito esencial para un laboratorio en un chip de éxito. Los sistemas microfluidos pueden agruparse ampliamente en arquitecturas basadas en flujo continuo y en flujo discreto. Como sugiere el nombre, los sistemas de flujo continuo dependen del flujo continuo de líquidos en canales mientras que los sistemas de flujo discreto utilizan gotas de líquido dentro de canales Microfluidic fluid control is an essential requirement for a successful chip laboratory. Microfluidic systems can be broadly grouped into architectures based on continuous flow and discrete flow. As the name suggests, continuous flow systems depend on the continuous flow of liquids in channels while discrete flow systems use liquid drops within channels

o en una arquitectura sin canales. Una limitación común de los sistemas de flujo continuo es que el transporte de líquido está físicamente confinado a canales permanentemente fijos. Los mecanismos de transporte usados están habitualmente impulsados por presión mediante bombas externas o impulsados electrocinéticamente mediante altos voltajes. Estas estrategias implican una canalización compleja y requieren grandes sistemas de soporte en forma de válvulas externas o suministros de energía. Estas restricciones hacen difícil conseguir un alto grado de integración funcional y control en sistemas de flujo continuo convencionales, particularmente en la realización de un dispositivo de mano en el punto de recogida de muestra. Continúa existiendo la necesidad en la técnica de un sistema de ensayo de punto de recogida de muestra que haga uso de manipulaciones de gotas y, especialmente, un sistema que pueda efectuar múltiples ensayos o múltiples tipos de ensayos en un solo microchip. or in an architecture without channels. A common limitation of continuous flow systems is that the liquid transport is physically confined to permanently fixed channels. The transport mechanisms used are usually pressure driven by external pumps or electrokinetic driven by high voltages. These strategies involve complex channeling and require large support systems in the form of external valves or power supplies. These restrictions make it difficult to achieve a high degree of functional integration and control in conventional continuous flow systems, particularly in the realization of a handheld device at the sample collection point. There is still a need in the art for a sample collection point test system that makes use of drop manipulations and, especially, a system that can perform multiple tests or multiple types of tests in a single microchip.

3 Breve Descripción de la Invención 3 Brief Description of the Invention

Un aspecto de la presente invención se refiere a un lavado basado en gotas. Otro aspecto de la presente invención se refiere a una modificación de superficie y un lavado basados en gotas. Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento para proporcionar una gota en contacto con la superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles comprendidas en la gota en un microaccionador de gotas, comprendiendo la gota una concentración de partida y una cantidad de partida de una sustancia y teniendo un volumen de partida, con una concentración reducida de la sustancia, comprendiendo el procedimiento: One aspect of the present invention relates to a drop based wash. Another aspect of the present invention relates to a surface modification and a washing based on drops. Therefore, in accordance with the present invention, there is provided a method for providing a drop in contact with the surface of one or more magnetically sensitive beads comprised in the drop in a drop microactor, the drop comprising a starting concentration and a starting amount of a substance and having a starting volume, with a reduced concentration of the substance, the process comprising:

(a)(to)
proporcionar un microaccionador de gotas que comprende la superficie en contacto con la gota; y  providing a droplet microactor comprising the surface in contact with the drop; Y

(b) (b)
realizar una o más operaciones de gotas para unir una gota de lavado con la gota proporcionada en la etapa (a), para dar una gota combinada; perform one or more operations of drops to join a drop of washing with the drop provided in step (a), to give a combined drop;

caracterizado porque dicho procedimiento incluye además las etapas de: characterized in that said procedure also includes the steps of:

(c)(C)
inmovilizar las perlas magnéticamente sensibles por exposición de las perlas magnéticamente sensibles a un campo magnético; y  immobilize magnetically sensitive beads by exposing magnetically sensitive beads to a magnetic field; Y

(d) (d)
realizar una o más operaciones de gotas mediadas por electrohumectación para dividir la gota combinada para dar un conjunto de gotas que comprenden: Perform one or more operations of electrohydrated mediated drops to divide the combined drop to give a set of drops comprising:

(i)(i)
una gota en contacto con la superficie que tiene una concentración disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y  a drop in contact with the surface having a decreased concentration of the substance with respect to the starting concentration; Y

(ii)(ii)
una gota que está separada de la superficie.  a drop that is separated from the surface.

En una realización, el procedimiento comprende además liberar o resuspender una o más de las perlas después de la etapa (d). En una realización alternativa, la etapa (c) comprende situar la gota que comprende las perlas magnéticamente sensibles en proximidad a un medio para lograr un campo magnético en proximidad a uno o más electrodos, en el que la intensidad y la proximidad del campo magnético son suficientes para inmovilizar magnéticamente perlas sensibles durante la ejecución de un protocolo de lavado. In one embodiment, the method further comprises releasing or resuspending one or more of the beads after step (d). In an alternative embodiment, step (c) comprises placing the drop comprising the magnetically sensitive beads in proximity to a means to achieve a magnetic field in proximity to one or more electrodes, in which the intensity and proximity of the magnetic field are sufficient to magnetically immobilize sensitive pearls during the execution of a washing protocol.

En una realización alternativa adicional, la etapa (d) produce un conjunto de gotas que comprenden: In a further alternative embodiment, step (d) produces a set of drops comprising:

(a)(to)
una gota que comprende substancialmente todas las perlas y que tiene una concentración disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y  a drop comprising substantially all the beads and having a decreased concentration of the substance with respect to the starting concentration; Y

(b)(b)
una gota que carece sustancialmente de las perlas.  a drop that lacks substantially pearls.

En realizaciones preferidas adicionales, la gota de la etapa (d)(i) comprende más del 99%, más preferentemente más del 99,999%, de las perlas presentes en la gota combinada. In further preferred embodiments, the drop of step (d) (i) comprises more than 99%, more preferably more than 99.999%, of the beads present in the combined drop.

4 Definiciones 4 Definitions

Como se usan en el presente documento, los términos siguientes tienen los significados indicados. As used herein, the following terms have the indicated meanings.

El término “activar”, en referencia a uno o más electrodos, se refiere a efectuar un cambio en el estado eléctrico de uno o más electrodos que de como resultado una operación de gotas. The term "activate", in reference to one or more electrodes, refers to effecting a change in the electrical state of one or more electrodes that results in a droplet operation.

La “afinidad” significa a la atracción intramolecular específica o inespecífica de una molécula por otra molécula o por un sustrato, tal como la atracción de un anticuerpo por su antígeno o hapteno correspondiente. "Affinity" means the specific or nonspecific intramolecular attraction of a molecule by another molecule or by a substrate, such as the attraction of an antibody by its corresponding antigen or hapten.

El “analito” significa a una sustancia diana para la detección que puede estar presente en una muestra. Los ejemplos ilustrativos incluyen sustancias antigénicas, haptenos, anticuerpos, proteínas, péptidos, aminoácidos, nucleótidos, ácidos nucleicos, fármacos, iones, sales, moléculas pequeñas, células. "Analyte" means a target substance for detection that may be present in a sample. Illustrative examples include antigenic substances, haptens, antibodies, proteins, peptides, amino acids, nucleotides, nucleic acids, drugs, ions, salts, small molecules, cells.

El “anticuerpo” significa a un polipéptido que tiene afinidad por un epítopo o hapteno. Un anticuerpo puede ser un anticuerpo policlonal, un anticuerpo monoclonal, un fragmento de anticuerpo y/o una molécula obtenida por ingeniería genética capaz de unirse al elemento correspondiente de un par de unión específico. Los anticuerpos pueden marcarse o conjugarse de otro modo con moléculas que faciliten la detección directa o indirecta de y/o la cuantificación del anticuerpo. The "antibody" means a polypeptide that has an affinity for an epitope or hapten. An antibody can be a polyclonal antibody, a monoclonal antibody, an antibody fragment and / or a genetically engineered molecule capable of binding to the corresponding element of a specific binding pair. Antibodies can be labeled or otherwise conjugated with molecules that facilitate direct or indirect detection of and / or quantification of the antibody.

El término “perla”, con respecto a perlas en un microaccionador de gotas, significa a cualquier perla o partícula capaz de interaccionar con una gota en o en proximidad a un microaccionador de gotas. Las perlas pueden tener cualquiera de una amplia diversidad de formas, tales como esférica, esférica en general, en forma de huevo, en forma de disco, cúbica u otras formas tridimensionales. Por ejemplo, la perla puede ser capaz de transportarse en una gota en un microaccionador de gotas; configurada con respecto a un microaccionador de gotas de una forma que permita que una gota en el microaccionador de gotas se ponga en contacto con la perla, en el microaccionador de gotas y/o fuera del microaccionador de gotas. Pueden fabricarse perlas usando una amplia diversidad de materiales, incluyendo, por ejemplo, resinas y polímeros. Las perlas pueden ser de cualquier tamaño adecuado, incluyendo, por ejemplo, microperlas, micropartículas, nanoperlas y nanopartículas. En algunos casos, las perlas son magnéticamente sensibles; en otros casos, las perlas no son significativamente magnéticamente sensibles. Para perlas magnéticamente sensibles, el material magnéticamente sensible puede constituir substancialmente toda la perla o sólo un componente de una perla. El resto de la perla puede incluir, entre otras cosas, material polimérico, revestimientos y restos que permitan la unión de un reactivo de ensayo. Se describen ejemplos de perlas magnéticamente sensibles adecuadas en la Publicación de Patente de los Estados Unidos Nº 2005-0260686, “Multiplex flow assays preferably with magnetic particles as solid phase”, publicada el 24 de noviembre de 2005, cuya descripción completa se incorpora en el presente documento por referencia respecto a sus enseñanzas en relación con materiales magnéticamente sensibles y perlas. The term "pearl", with respect to pearls in a microactor of drops, means any pearl or particle capable of interacting with a drop in or near a microactor of drops. The beads can have any of a wide variety of shapes, such as spherical, spherical in general, egg-shaped, disk-shaped, cubic or other three-dimensional shapes. For example, the pearl may be able to be transported in a drop in a microactor of drops; configured with respect to a droplet microactor in a way that allows a drop in the droplet microactor to contact the bead, in the droplet microactor and / or out of the droplet microactor. Pearls can be made using a wide variety of materials, including, for example, resins and polymers. The beads can be of any suitable size, including, for example, microbeads, microparticles, nanobeads and nanoparticles. In some cases, the pearls are magnetically sensitive; In other cases, pearls are not significantly magnetically sensitive. For magnetically sensitive pearls, the magnetically sensitive material may constitute substantially the entire pearl or only a component of a pearl. The rest of the pearl may include, among other things, polymeric material, coatings and residues that allow the binding of a test reagent. Examples of suitable magnetically sensitive beads are described in US Patent Publication No. 2005-0260686, "Multiplex flow assays preferably with magnetic particles as solid phase," published November 24, 2005, the full description of which is incorporated in the present document by reference regarding its teachings in relation to magnetically sensitive materials and pearls.

El término “dNTP” significa a un desoxinucleótido trifosfato, en el que el nucleótido es cualquier nucleótido, tal como A, T, C, G o U. El término “ddNTP” se refiere a un didesoxinucleótido trifosfato, en el que el nucleótido es cualquier nucleótido, tal como A, T, C, G o U. Se apreciará que a menos que se indique específicamente otra cosa, un ddNTP puede sustituirse por dNTP y viceversa. The term "dNTP" means a deoxynucleotide triphosphate, in which the nucleotide is any nucleotide, such as A, T, C, G or U. The term "ddNTP" refers to a dideoxynucleotide triphosphate, in which the nucleotide is any nucleotide, such as A, T, C, G or U. It will be appreciated that unless specifically indicated otherwise, a ddNTP can be replaced by dNTP and vice versa.

El término “gota” significa a un volumen de líquido en un microaccionador de gotas que está al menos parcialmente limitado por fluido de carga. Por ejemplo, una gota puede estar completamente rodeada por fluido de carga o puede estar limitada por fluido de carga y una o más superficies del microaccionador de gotas. Las gotas pueden adoptar una amplia diversidad de formas; los ejemplos no limitantes incluyen generalmente en forma de disco, en forma de lingote, de esfera truncada, elipsoide, esférica, de esfera parcialmente comprimida, hemisférica, ovoide, cilíndrica y diversas formas formadas durante las operaciones de gotas, tales como unión o escisión, o formadas como resultado del contacto de dichas formas con una o más superficies de un microaccionador de gotas. The term "drop" means a volume of liquid in a microactor that is at least partially limited by loading fluid. For example, a drop may be completely surrounded by loading fluid or it may be limited by loading fluid and one or more surfaces of the drop microactor. Drops can take a wide variety of forms; Non-limiting examples generally include disc-shaped, ingot-shaped, truncated sphere, ellipsoid, spherical, partially compressed, hemispherical, ovoid, cylindrical sphere and various shapes formed during droplet operations, such as joining or excision, or formed as a result of the contact of said forms with one or more surfaces of a microactor of drops.

La expresión “operación de gotas” significa a cualquier manipulación de una gota en un microaccionador de gotas. Una operación de gotas puede incluir, por ejemplo: cargar una gota en el microaccionador de gotas; dispensar una o más gotas a partir de una gota fuente; escindir, separar o dividir una gota en dos o más gotas; transportar una gota desde una localización a otra en cualquier dirección; unir o combinar dos o más gotas en una sola gota; diluir una gota; mezclar una gota; agitar una gota; deformar una gota; retener una gota en su posición; incubar una gota; calentar una gota; vaporizar una gota; enfriar una gota; deshacerse de una gota; transportar una gota fuera de un microaccionador de gotas; otras operaciones de gotas descritas en el presente documento; y/o cualquier combinación de las anteriores. Los términos “unir”, “que une”, “combinar”, “que combina” y similares se usan para describir la creación de una gota a partir de dos o más gotas. Debería entenderse que cuando se usa un término de este tipo en referencia a dos o más gotas, puede usarse cualquier combinación de operaciones de gotas suficiente para dar como resultado la combinación de las dos o más gotas en una gota. Por ejemplo, la “unión de la gota A con la gota B” puede conseguirse por transporte de una gota A en contacto con una gota B estacionaria, transporte de una gota B en contacto con una gota A estacionaria, o transporte de las gotas A y B en contacto entre sí. Los términos “escindir”, “separar” y “dividir” no pretenden implica ningún resultado particular con respecto al tamaño de las gotas resultantes (es decir, el tamaño de las gotas resultantes puede ser igual o diferente) o al número de gotas resultantes (el número de gotas resultantes puede ser de 2, 3, 4, 5 o más). El término “mezclar” significa a operaciones de gotas que dan como resultado una distribución más homogénea de uno o más componentes dentro de una gota. Los ejemplos de operaciones de gotas de “carga” incluyen la carga por microdiálisis, la carga asistida por presión, la carga robotizada, la carga pasiva y la carga con pipeta. The expression "drop operation" means any manipulation of a drop in a microactor of drops. A drop operation may include, for example: loading a drop into the drop microactor; dispense one or more drops from a source drop; split, separate or divide a drop into two or more drops; transport a drop from one location to another in any direction; join or combine two or more drops in a single drop; dilute a drop; mix a drop; shake a drop; deform a drop; hold a drop in position; incubate a drop; heat a drop; vaporize a drop; cool a drop; get rid of a drop; transport a drop out of a drop microactor; other drop operations described herein; and / or any combination of the above. The terms "join", "that unites", "combine", "that combines" and the like are used to describe the creation of a drop from two or more drops. It should be understood that when such a term is used in reference to two or more drops, any combination of drops operations sufficient to result in the combination of the two or more drops in one drop may be used. For example, "joining of the drop A with the drop B" can be achieved by transporting a drop A in contact with a stationary drop B, transporting a drop B in contact with a stationary drop A, or transporting the drops A and B in contact with each other. The terms "split", "separate" and "divide" are not intended to imply any particular result with respect to the size of the resulting drops (ie, the size of the resulting drops may be the same or different) or the number of resulting drops ( the number of resulting drops can be 2, 3, 4, 5 or more). The term "mix" means drop operations that result in a more homogeneous distribution of one or more components within a drop. Examples of “load” droplet operations include microdialysis loading, pressure-assisted loading, robotic loading, passive loading and pipette loading.

La expresión “electrónicamente acoplado” se usa en el presente documento para indicar una relación eléctrica o de datos entre dos o más componentes o elementos. Como tal, el hecho de que se diga que un primer componente está electrónicamente acoplado a un segundo componente no pretende excluir la posibilidad de que puedan estar presentes componentes adicionales entre y/u operativamente asociados o engranados con el primer y segundo componentes. Además, los componentes eléctricamente acoplados pueden incluir en algunas realizaciones componentes intermedios inalámbricos. The term "electronically coupled" is used herein to indicate an electrical or data relationship between two or more components or elements. As such, the fact that a first component is said to be electronically coupled to a second component is not intended to exclude the possibility that additional components may be present between and / or operatively associated or engaged with the first and second components. In addition, electrically coupled components may include wireless intermediate components in some embodiments.

La expresión “magnéticamente sensible” significa sensible a un campo magnético. Los ejemplos de materiales magnéticamente sensibles incluyen materiales paramagnéticos, materiales ferromagnéticos, materiales ferrimagnéticos y materiales metamagnéticos. Los ejemplos de materiales paramagnéticos adecuados incluyen hierro, níquel y cobalto, así como óxidos metálicos, tales como Fe3O4, BaFe12O19, CoO, NiO, Mn2O3, Cr2O3 y CoMnP. The term "magnetically sensitive" means sensitive to a magnetic field. Examples of magnetically sensitive materials include paramagnetic materials, ferromagnetic materials, ferrimagnetic materials and metamagnetic materials. Examples of suitable paramagnetic materials include iron, nickel and cobalt, as well as metal oxides, such as Fe3O4, BaFe12O19, CoO, NiO, Mn2O3, Cr2O3 and CoMnP.

El término “protocolo” significa a una serie de etapas que incluyen, pero sin limitación, operaciones de gotas en uno o más microaccionadores de gotas. The term "protocol" means a series of steps that include, but are not limited to, operations of drops in one or more microactivators of drops.

El término “superficie”, con relación a la inmovilización de una molécula, tal como un anticuerpo o analito, en la superficie, significa a cualquier superficie sobre la que puede inmovilizarse la molécula conservando al mismo tiempo la capacidad para interaccionar con gotas en un microaccionador de gotas. Por ejemplo, la superficie puede ser una superficie en el microaccionador de gotas, tal como una superficie en la placa superior o placa inferior del microaccionador de gotas; una superficie que se extienda desde la placa superior o placa inferior del microaccionador de gotas; una superficie en un objeto físico situado en el microaccionador de gotas de una forma que le permita interaccionar con gotas en el microaccionador de gotas; y/o una perla situada en el microaccionador de gotas, por ejemplo, en una gota y/o en un microaccionador de gotas, pero exterior a la gota. The term "surface," in relation to the immobilization of a molecule, such as an antibody or analyte, on the surface, means any surface on which the molecule can be immobilized while retaining the ability to interact with drops in a microaction. of drops. For example, the surface may be a surface in the microactor of drops, such as a surface in the upper plate or lower plate of the microactor of drops; a surface extending from the top plate or bottom plate of the microaction actuator; a surface on a physical object located in the droplet microactor in a way that allows it to interact with droplets in the droplet microactor; and / or a pearl located in the microactor of drops, for example, in a drop and / or in a microactor of drops, but external to the drop.

El término “lavar”, con respecto al lavado de una superficie, significa a reducir la cantidad de una The term "wash", with respect to washing a surface, means reducing the amount of a

o más sustancias en contacto con la superficie o expuestas a la superficie de una gota en contacto con la superficie. La reducción de la cantidad de la sustancia puede parcial, sustancialmente completa o incluso completa. La sustancia puede ser cualquiera de una amplia diversidad de sustancias; los ejemplos incluyen sustancias diana para su análisis posterior y sustancias no deseadas, tales como componentes de una muestra, contaminantes y/o reactivos en exceso. La superficie puede ser, por ejemplo, una superficie de un microaccionador de gotas o una superficie de una perla en un microaccionador de gotas. En algunas realizaciones, una operación de lavado comienza con una gota de partida en contacto con una superficie, en la que la gota incluye una cantidad total inicial de una sustancia. La operación de lavado puede desarrollarse usando una diversidad de operaciones de gotas. La operación de lavado puede producir una gota en contacto con la superficie, en la que la gota tiene una cantidad total de la sustancia que es inferior a la cantidad inicial de la sustancia. En otra realización, la operación de gotas puede producir la superficie en ausencia de una gota, en la que la cantidad total de la sustancia en contacto con la superficie o expuesta de otro modo a la superficie es inferior a la cantidad inicial de la sustancia en contacto con la superficie o expuesta a la superficie en la gota de partida. Se describen otras realizaciones en otra parte en el presente documento, y otras más serán inmediatamente evidentes en vista de la presente divulgación. or more substances in contact with the surface or exposed to the surface of a drop in contact with the surface. The reduction of the amount of the substance can be partially, substantially complete or even complete. The substance may be any of a wide variety of substances; Examples include target substances for further analysis and unwanted substances, such as components of a sample, contaminants and / or excess reagents. The surface may be, for example, a surface of a microactor of drops or a surface of a pearl in a microactor of drops. In some embodiments, a washing operation begins with a starting drop in contact with a surface, in which the drop includes an initial total amount of a substance. The washing operation can be developed using a variety of drop operations. The washing operation can produce a drop in contact with the surface, in which the drop has a total amount of the substance that is less than the initial amount of the substance. In another embodiment, the operation of drops may produce the surface in the absence of a drop, in which the total amount of the substance in contact with the surface or otherwise exposed to the surface is less than the initial amount of the substance in contact with the surface or exposed to the surface in the drop of departure. Other embodiments are described elsewhere herein, and others will be immediately apparent in view of the present disclosure.

Cuando se hace referencia a un componente dado en el presente documento, tal como una capa, región o sustrato, como dispuesto o formado “sobre” otro componente, ese componente dado puede estar directamente sobre el otro componente o, como alternativamente, también pueden estar presentes componentes intermedios (por ejemplo, uno o más revestimientos, capas, intercapas, electrodos o contactos). Se entenderá además que las expresiones “dispuesto sobre” y “formado sobre” se usan indistintamente para describir cómo un compuesto dado se sitúa o coloca en relación a otro componente. Por lo tanto, las expresiones “dispuesto sobre” y “formado sobre” no pretenden introducir ninguna limitación en relación con procedimientos particulares de transporte, deposición o fabricación de material. When reference is made to a component given herein, such as a layer, region or substrate, as arranged or formed "on" another component, that given component may be directly on the other component or, as alternatively, may also be present intermediate components (for example, one or more coatings, layers, interlayers, electrodes or contacts). It will also be understood that the expressions "arranged on" and "formed on" are used interchangeably to describe how a given compound is positioned or placed in relation to another component. Therefore, the terms "arranged on" and "formed on" are not intended to introduce any limitations in relation to particular procedures for transport, deposition or manufacturing of material.

Cuando se describe que un líquido en cualquier forma (por ejemplo, una gota o un cuerpo continuo, ya sea en movimiento o estacionario) está “sobre”, “en” o “por encima de” un electrodo, serie, matriz o en superficie, dicho líquido podría estar en contacto directo con el electrodo/serie/matriz/superficie o podría estar en contacto con una o más capas o películas que estén interpuestas entre el líquido y el electrodo/serie/matriz/superficie. When it is described that a liquid in any form (for example, a drop or a continuous body, either moving or stationary) is "on," "on" or "above" an electrode, series, matrix or surface , said liquid could be in direct contact with the electrode / series / matrix / surface or it could be in contact with one or more layers or films that are interposed between the liquid and the electrode / series / matrix / surface.

Cuando se describe que una gota está “sobre” o “cargada sobre” un microaccionador de gota, debería entenderse que la gota está dispuesta sobre el microaccionador de gotas de forma que facilite el uso del microaccionador de gotas para realizar operaciones de gotas en la gota, la gota está dispuesta sobre el microaccionador de gotas de forma que facilite la detección de una propiedad de o una señal de la gota, y/o la gota se ha sometido a una operación de gotas en el microaccionador de gotas. When it is described that a drop is "on" or "loaded on" a drop microactor, it should be understood that the drop is disposed on the drop microactor so as to facilitate the use of the drop microactor to perform drop droplet operations. , the drop is arranged on the drop microactor so as to facilitate the detection of a property of or a drop signal, and / or the drop has undergone a drop operation on the drop microaction.

5 Breve Descripción de los Dibujos 5 Brief Description of the Drawings

Las Figuras 1 y 2 son ilustraciones que muestran etapas de reacción y operaciones de gotas de una realización ilustrativa de acuerdo con la presente invención; Figures 1 and 2 are illustrations showing reaction steps and drop operations of an illustrative embodiment in accordance with the present invention;

la Figura 3 es una vista en perspectiva de un microaccionador de gotas para su uso en la realización de inmunoensayos de acuerdo con una realización de la presente invención; Figure 3 is a perspective view of a drop microactor for use in performing immunoassays in accordance with an embodiment of the present invention;

la Figura 4 es una ilustración que muestra etapas para realizar un ensayo basado en afinidad de tipo sándwich basado en gotas realizado en un microaccionador de gotas de acuerdo con una realización de la presente invención; Figure 4 is an illustration showing steps for performing a drop-based sandwich affinity-based assay performed on a microaction dropper according to an embodiment of the present invention;

la Figura 5 es una ilustración que muestra etapas para realizar un ensayo basado en afinidad competitivo realizado en un microaccionador de gotas de acuerdo con una realización de la presente invención; Figure 5 is an illustration showing steps to perform a competitive affinity-based assay performed on a microaction dropper according to an embodiment of the present invention;

las Figuras 6-8 son ilustraciones que muestran etapas para inmovilizar y liberar perlas magnéticamente sensibles usando un campo magnético de acuerdo con diversas realizaciones de la presente invención; Figures 6-8 are illustrations showing steps to immobilize and release magnetically sensitive beads using a magnetic field according to various embodiments of the present invention;

la Figura 9 es una ilustración de sistemas microaccionadores de gotas de acuerdo con una realización de la presente invención; Figure 9 is an illustration of micro-actuator drop systems in accordance with an embodiment of the present invention;

las Figuras 10A y 10B son ilustraciones de un analizador de mano portátil de acuerdo con una realización de la presente invención; Figures 10A and 10B are illustrations of a portable handheld analyzer according to an embodiment of the present invention;

6 Descripción Detallada de la Invención 6 Detailed Description of the Invention

La invención proporciona procedimientos, dispositivos y sistemas para ejecutar uno o más ensayos bioquímicos basados en gotas. Por ejemplo, la invención proporciona procedimientos, dispositivos y sistemas para amplificar ácidos nucleicos, analizar las secuencias de ácidos nucleicos, realizar ensayos basados en afinidad y/o analizar componentes de fluidos corporales. The invention provides methods, devices and systems for executing one or more biochemical tests based on drops. For example, the invention provides methods, devices and systems for amplifying nucleic acids, analyzing nucleic acid sequences, performing affinity-based assays and / or analyzing body fluid components.

En ciertas realizaciones, un protocolo del sistema puede implicar una o más de las etapas siguientes en cualquier orden que consiga el propósito de detección de la invención: extraer una muestra de un sujeto; procesar la muestra para la carga en un microaccionador de gotas; cargar la muestra en el microaccionador de gotas; dispensar una o más gotas de muestra de la muestra para su transporte en el microaccionador de gotas; cargar uno o más reactivos en el microaccionador de gotas; dispensar una o más gotas de reactivo para su transporte en el microaccionador de gotas; transportar una o más gotas de reactivo y/o una o más gotas de muestra para poner la una o más gotas de reactivo en contacto con la una o más gotas de muestra, logrando de este modo la interacción del reactivo con la muestra; detectar un efecto de la interacción del reactivo con la muestra; proporcionar un resultado que notifique al usuario los resultados de la etapa de detección. Se analizan ejemplos de protocolos bioquímicos para su uso con un microaccionador de gotas de la invención en las secciones subsiguientes. In certain embodiments, a system protocol may involve one or more of the following steps in any order that achieves the purpose of detecting the invention: extracting a sample from a subject; process the sample for loading in a drop microactor; load the sample into the drop microactor; Dispense one or more drops of the sample from the sample for transport in the drop microactor; load one or more reagents in the drop microactor; Dispense one or more drops of reagent for transport in the drop microactor; transporting one or more drops of reagent and / or one or more drops of sample to put the one or more drops of reagent in contact with the one or more drops of sample, thereby achieving the interaction of the reagent with the sample; detect an effect of the interaction of the reagent with the sample; provide a result that notifies the user of the results of the detection stage. Examples of biochemical protocols for use with a droplet microactor of the invention in the subsequent sections are analyzed.

6.1 Amplificación de Ácido Nucleico 6.1 Nucleic Acid Amplification

La invención proporciona procedimientos, dispositivos y sistemas para la amplificación de ácidos nucleicos en gotas en un microaccionador de gotas. Puede generarse un gran número de copias de una o más moléculas de ácido nucleico en una sola gota a partir de un pequeño número de copias o incluso una sola copia presente en la gota. Los procedimientos de la invención implican generalmente combinar los reactivos necesarios para formar una gota lista para su amplificación y el termociclado de la gota a temperaturas suficientes para dar como resultado la amplificación de un ácido nucleico diana, por ejemplo, mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). En algunas realizaciones, una gota que incluye el ácido nucleico diana amplificado puede transportarse después a un procedimiento posterior, tal como un procedimiento de detección, un procedimiento para la manipulación adicional del ácido nucleico diana y/o un procedimiento de secuenciación. Los dispositivos de amplificación pueden incluir un microaccionador de gotas y componentes suficientes para realizar operaciones de gotas que afecten a los procedimientos de la invención cuando el microaccionador de gotas se carga con reactivos apropiados. Los sistemas de la invención pueden incluir el microaccionador de gotas más componentes de sistema diseñados para facilitar el control por software del funcionamiento del microaccionador de gotas para ejecutar protocolos de la invención. The invention provides methods, devices and systems for the amplification of nucleic acids in drops in a microactor of drops. A large number of copies of one or more nucleic acid molecules can be generated in a single drop from a small number of copies or even a single copy present in the drop. The methods of the invention generally involve combining the reagents necessary to form a drop ready for amplification and thermocycling of the drop at temperatures sufficient to result in the amplification of a target nucleic acid, for example, by chain reaction of the polymerase (PCR). In some embodiments, a drop that includes the amplified target nucleic acid can then be transported to a subsequent procedure, such as a detection procedure, a procedure for further manipulation of the target nucleic acid and / or a sequencing procedure. The amplification devices may include a microactor of drops and components sufficient to perform operations of drops that affect the methods of the invention when the microactor of drops is loaded with appropriate reagents. The systems of the invention may include the drop microactor plus system components designed to facilitate software control of the operation of the drop microactor to execute protocols of the invention.

En una realización, la invención proporciona un microaccionador de gotas y/o un sistema configurado y programado para efectuar la amplificación de una muestra en una gota lista para su amplificación, seguida de la captura del ácido nucleico amplificado. El ácido nucleico amplificado puede tratarse para desnaturalizarlo en ácido nucleico monocatenario antes o después de que se ponga en contacto con perlas magnéticamente sensibles para permitir que el ácido nucleico monocatenario se una a las perlas magnéticamente sensibles. La unión, por ejemplo, puede lograrse usando un sistema de biotina-estreptavidina, por ejemplo, en el que el ácido nucleico monocatenario está biotinilado y la superficie (por ejemplo, perlas o superficie de un microaccionador de gotas) está revestida con estreptavidina unida covalentemente a la misma. Los reactivos de amplificación pueden eliminarse por lavado usando un protocolo de lavado. Diversos otros procedimientos, dispositivos, sistemas y otros aspectos de la invención serán evidentes a partir de la discusión subsiguiente. In one embodiment, the invention provides a drop microactor and / or a system configured and programmed to effect the amplification of a sample in a drop ready for amplification, followed by the capture of the amplified nucleic acid. The amplified nucleic acid can be treated to denature it in single stranded nucleic acid before or after it is contacted with magnetically sensitive beads to allow the single stranded nucleic acid to bind to magnetically sensitive beads. Binding, for example, can be achieved using a biotin-streptavidin system, for example, in which the single stranded nucleic acid is biotinylated and the surface (e.g., beads or surface of a microaction dropper) is coated with covalently bound streptavidin. to the same. Amplification reagents can be washed away using a wash protocol. Various other procedures, devices, systems and other aspects of the invention will be apparent from the subsequent discussion.

6.1.1 Muestras y Preparación de Muestras 6.1.1 Samples and Sample Preparation

Los procedimientos de amplificación de la invención hacen uso de una muestra que incluye un molde de ácido nucleico para su amplificación. El molde de ácido nucleico puede ser de cualquier tipo, por ejemplo, ADN genómico, ARN, plásmidos, bacteriófagos y/o secuencias artificiales. El molde de ácido nucleico puede ser de cualquier fuente, por ejemplo, organismos completos, órganos, tejidos, células, orgánulos (por ejemplo, cloroplastos, mitocondrias), fuentes de ácidos nucleicos sintéticos, etc.. Además, los moldes pueden tener una amplia diversidad de orígenes, por ejemplo, muestras patológicas, muestras forenses, muestras arqueológicas, etc. Las muestras biológicas pueden incluir, por ejemplo, sangre completa, líquido linfático, suero, plasma, sudor, lágrimas, saliva, esputo, líquido cefalorraquídeo (LCR), líquido amniótico, líquido seminal, excreciones vaginales, líquido seroso, líquido sinovial, líquido pericárdico, líquido peritoneal, líquido pleural, trasudados, exudados, líquido quístico, bilis, orina, fluidos gástricos, fluidos intestinales, muestras fecales e hisopos o lavados (por ejemplo, orales, nasofaríngeos, ópticos, rectales, intestinales, vaginales, epidérmicos, etc.) y/u otras muestras biológicas. The amplification procedures of the invention make use of a sample that includes a nucleic acid template for amplification. The nucleic acid template can be of any type, for example, genomic DNA, RNA, plasmids, bacteriophages and / or artificial sequences. The nucleic acid template can be from any source, for example, whole organisms, organs, tissues, cells, organelles (for example, chloroplasts, mitochondria), sources of synthetic nucleic acids, etc. In addition, the molds can have a wide range diversity of origins, for example, pathological samples, forensic samples, archaeological samples, etc. Biological samples may include, for example, whole blood, lymphatic fluid, serum, plasma, sweat, tears, saliva, sputum, cerebrospinal fluid (CSF), amniotic fluid, seminal fluid, vaginal excretions, serous fluid, synovial fluid, pericardial fluid , peritoneal fluid, pleural fluid, transudates, exudates, cystic fluid, bile, urine, gastric fluids, intestinal fluids, faecal samples and swabs or washes (for example, oral, nasopharyngeal, optical, rectal, intestinal, vaginal, epidermal, etc. ) and / or other biological samples.

Pueden efectuarse diversas etapas de procesamiento de muestras para preparar el molde de ácido nucleico. En algunos casos, tales como la amplificación a partir de plásmidos o bacteriófagos, será suficiente muestra bruta. En otros casos, tales como la amplificación de grandes fragmentos a partir de ADN genómico, se prefiere molde altamente purificado. Las etapas de preparación de muestra pueden tener lugar en o fuera del microaccionador de gotas. Various sample processing steps can be performed to prepare the nucleic acid template. In some cases, such as amplification from plasmids or bacteriophages, a crude sample will suffice. In other cases, such as amplification of large fragments from genomic DNA, highly purified template is preferred. The sample preparation steps can take place in or out of the drop microactor.

El sistema de la invención puede configurarse y programarse para permitir el procesamiento de una muestra biológica para preparar una gota que incluye un molde de ácido nucleico para su amplificación. Alguna o todas las partes de este procesamiento pueden efectuarse en o fuera del microaccionador de gotas, por ejemplo, usando perlas que tienen reactivos unidos a las mismas con afinidad por organismos diana para aislar los organismos diana a partir de una muestra biológica. El microaccionador de gotas puede procesar la muestra dividiéndola en una o más gotas separadas para operaciones posteriores en el microaccionador de gotas. The system of the invention can be configured and programmed to allow the processing of a biological sample to prepare a drop that includes a nucleic acid template for amplification. Some or all of the parts of this processing can be carried out in or out of the drop microactor, for example, using beads having reagents attached thereto with affinity for target organisms to isolate the target organisms from a biological sample. The drop microactor can process the sample by dividing it into one or more separate drops for later operations in the drop microaction.

Las muestras pueden, en algunos casos, tratarse para cambiar reduciendo la viscosidad durante las operaciones de gotas posteriores. Por ejemplo, pueden prepararse muestras en el microaccionador de gotas o fuera del microaccionador de gotas por mezcla con una solución alcalina (por ejemplo, KOH al 10%) o agentes reductores tales como ditiotreitol (DTT) o ditioeritritol (DTE) para licuar la muestra y hacerla lo suficientemente fluida para favorecer las operaciones de gotas en un microaccionador de gotas. Otros ejemplos de técnicas de preparación de muestra adecuada se describen en la Solicitud de Patente de Estados Unidos 60/745.950, titulada “Apparatus and Methods of Sample Preparation for a Droplet Microactuator”, presentada el 28 de abril de 2006. Samples may, in some cases, be treated to change by reducing viscosity during subsequent drop operations. For example, samples can be prepared in the drop microactor or out of the drop microactor by mixing with an alkaline solution (for example, 10% KOH) or reducing agents such as dithiothreitol (DTT) or dithioerythritol (DTE) to liquefy the sample and make it fluid enough to favor the operations of drops in a microactor of drops. Other examples of suitable sample preparation techniques are described in US Patent Application 60 / 745,950, entitled "Apparatus and Methods of Sample Preparation for a Droplet Microactuator", filed on April 28, 2006.

Una gota que incluye el molde de ácido nucleico puede combinarse con reactivos de amplificación para proporcionar una gota lista para su amplificación, por ejemplo, combinada con reactivos de PCR para dar una gota lista para PCR. Dependiendo de los reactivos seleccionados, la gota lista para su amplificación puede amplificarse isotérmicamente o termociclarse para lograr la amplificación de un ácido nucleico diana. El producto amplificado puede detectarse y/o cuantificarse a tiempo real en un microaccionador de gotas. De esta forma, la invención proporciona una amplificación cuantitativa a tiempo real en un chip para detectar y cuantificar un ácido nucleico diana en una muestra. A drop that includes the nucleic acid template can be combined with amplification reagents to provide a drop ready for amplification, for example, combined with PCR reagents to give a drop ready for PCR. Depending on the reagents selected, the drop ready for amplification can be amplified isothermally or thermocycled to achieve amplification of a target nucleic acid. The amplified product can be detected and / or quantified in real time in a microactor of drops. In this way, the invention provides a real-time quantitative amplification on a chip for detecting and quantifying a target nucleic acid in a sample.

6.1.1.1 Cebadores 6.1.1.1 Primers

Los reactivos usados en los procedimientos de amplificación de la invención incluirán uno o más cebadores. En procedimientos típicos, se usan dos cebadores para definir la región del molde de ácido nucleico que se amplificará. Reagents used in the amplification procedures of the invention will include one or more primers. In typical procedures, two primers are used to define the region of the nucleic acid template to be amplified.

Los cebadores también pueden marcarse. Por ejemplo, pueden seleccionarse marcadores que faciliten la detección, localización, cuantificación y/o aislamiento del producto de PCR. Por ejemplo, puede usarse la biotinilación para facilitar la detección y/o purificación usando estreptavidina para capturar el producto de PCR biotinilado en la superficie. Además, la estreptavidina puede asociarse con perlas magnéticamente sensibles para la captura del producto de PCR biotinilado. The primers can also be labeled. For example, markers that facilitate the detection, location, quantification and / or isolation of the PCR product can be selected. For example, biotinylation can be used to facilitate detection and / or purification using streptavidin to capture the biotinylated PCR product on the surface. In addition, streptavidin can be associated with magnetically sensitive beads to capture the biotinylated PCR product.

6.1.2 Protocolos de Amplificación 6.1.2 Amplification Protocols

En una realización, una PCR basada en gotas puede ejecutarse en un microaccionador de gotas para cuantificar los cambios en los niveles de expresión génica para biomarcadores de cáncer pertinentes, por ejemplo, el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y los inhibidores de quinasas dependientes de ciclina p21 (Cip1) y p27 (Kip1). Por ejemplo, las células en una gota, ya estén suspendidas o unidas a una superficie, pueden lisarse. Puede capturarse el ARNm poli(A) liberado en gotas usando perlas, tales como perlas con oligo (dT) magnéticamente sensibles. Los reactivos están disponibles de Dynal Biotech en su Micro Kit de ARNm DIRECT. La mezcla o agitación de gotas puede usarse para aumentar la lisis celular y aumentar la captura de ARNm poli(A) sobre las perlas. El ARNm de perlas con oligo (dT) magnéticamente sensibles puede eluirse por fusión térmica del dúplex de ARN-ADN. La temperatura apropiada depende de la longitud de la cadena. Las perlas pueden lavarse usando protocolos de lavado basados en gotas como se describe en otra parte en el presente documento. Puede realizarse una PCR (por ejemplo, qRT-PCR) usando un protocolo basado en gotas en el microaccionador de gotas con los cebadores apropiados para las dianas génicas (por ejemplo, VEGF, p21 (Cip1) y p27 (Kip1)). La amplificación de ARN basada en gotas también puede lograrse usando la técnica de Van Gelder y Eberwine. In one embodiment, a drop-based PCR can be run on a microaction dropper to quantify changes in gene expression levels for relevant cancer biomarkers, for example, vascular endothelial growth factor (VEGF) and dependent kinase inhibitors. of cyclin p21 (Cip1) and p27 (Kip1). For example, cells in a drop, whether suspended or bound to a surface, can be lysed. Poly (A) mRNA released in drops can be captured using beads, such as magnetically sensitive oligo (dT) beads. Reagents are available from Dynal Biotech in its DIRECT mRNA Micro Kit. Mixing or stirring of drops can be used to increase cell lysis and increase the capture of poly (A) mRNA on the beads. Magnetically sensitive oligo beads (dT) mRNA can be eluted by thermal fusion of the RNA-DNA duplex. The appropriate temperature depends on the length of the chain. The beads may be washed using drop based wash protocols as described elsewhere herein. PCR (eg, qRT-PCR) can be performed using a drop-based protocol in the drop microactor with the appropriate primers for gene targets (eg, VEGF, p21 (Cip1) and p27 (Kip1)). Drop-based RNA amplification can also be achieved using the Van Gelder and Eberwine technique.

6.2 Análisis de Secuencias de Ácidos Nucleicos 6.2 Nucleic Acid Sequence Analysis

La invención proporciona procedimientos, dispositivos y sistemas para análisis de secuencias de ácidos nucleicos basados en gotas en un sistema microaccionador de gotas que, entre otras cosas, evita los problemas asociados con las mezclas cada vez más complejas requeridas por las estrategias de la técnica anterior. The invention provides methods, devices and systems for analysis of nucleic acid sequences based on drops in a microaction system of drops that, among other things, avoids the problems associated with the increasingly complex mixtures required by prior art strategies.

6.2.1 Inmovilización de Ácido Nucleico 6.2.1 Nucleic Acid Immobilization

Una muestra de ácido nucleico amplificada puede inmovilizarse dentro del microaccionador de gotas de modo que las gotas de reactivo puedan ponerse en contacto con el ácido nucleico inmovilizado. La inmovilización puede ser sobre una superficie del microaccionador de gotas o sobre otras superficies dentro del microaccionador, tales como perlas hechas de polímeros, resinas poliméricas y que incluyen opcionalmente materiales magnéticamente sensibles. A sample of amplified nucleic acid can be immobilized within the microactor of drops so that the reagent drops can contact the immobilized nucleic acid. The immobilization can be on a surface of the droplet microactor or on other surfaces within the microactor, such as beads made of polymers, polymeric resins and optionally including magnetically sensitive materials.

Los sustratos útiles para dicha unión incluyen vidrio, oro, geles de poliacrilamida, polipirrol, teflón y fibras ópticas. Los materiales pueden proporcionarse, por ejemplo, como películas, partículas, matrices Substrates useful for such binding include glass, gold, polyacrylamide gels, polypyrrole, Teflon and optical fibers. The materials can be provided, for example, as films, particles, matrices

o perlas. En una realización, el sustrato incluye perlas magnéticamente sensibles. El microaccionador de gotas puede incluir un imán o electroimán para producir un campo magnético para manipular (por ejemplo, inmovilizar, liberar o mover) las perlas magnéticamente sensibles. Por ejemplo, las perlas magnéticamente sensibles pueden agitarse e inmovilizarse sobre el microaccionador usando un campo magnético para mejorar las etapas de lavado (véase la Sección 6.6). or pearls In one embodiment, the substrate includes magnetically sensitive beads. The droplet microactor may include a magnet or electromagnet to produce a magnetic field to manipulate (for example, immobilize, release or move) magnetically sensitive beads. For example, magnetically sensitive beads can be agitated and immobilized on the microaction using a magnetic field to improve the washing steps (see Section 6.6).

Pueden usarse una amplia diversidad de técnicas para inmovilizar moléculas, tales como ADN, en superficies. Los ejemplos incluyen las químicas usadas para unir oligonucleótidos a la superficie de micromatrices y las químicas usadas en técnicas de síntesis en fase sólida. A wide variety of techniques can be used to immobilize molecules, such as DNA, on surfaces. Examples include the chemicals used to bind oligonucleotides to the surface of microarrays and the chemicals used in solid phase synthesis techniques.

Las muestras de ácido nucleico pueden tiolarse y adsorberse a un sustrato de oro. Los ácidos nucleicos pueden tiolarse, por ejemplo, por sustitución de un oxígeno internucleotídico que esté formando un enlace de un resto fosfodiéster con azufre, por ejemplo, como se describe en la Patente de Estados Unidos 5.472.881, por Beebe y col., titulada “Thiol Labeling of DNA for Attachment to Gold Surfaces”, cuya divulgación completa se incorpora en el presente documento por referencia. Una o más gotas que incluyen el ácido nucleico tiolado pueden transportarse sobre el microaccionador de gotas hasta una superficie de oro, en la que la muestra de ácido nucleico tiolada se depositará sobre la superficie de oro. La gota que incluye el ADN tiolado se pone en contacto con la superficie de oro durante un tiempo suficiente para que se formen enlaces covalentes entre el azufre y el oro. Pueden emplearse técnicas de electroaccionamiento para aumentar el área superficial de la gota con la superficie de oro. Nucleic acid samples can be thiolated and adsorbed to a gold substrate. Nucleic acids can be thiolated, for example, by substituting an internucleotide oxygen that is forming a phosphodiester moiety linkage with sulfur, for example, as described in US Patent 5,472,881, by Beebe et al., Entitled "Thiol Labeling of DNA for Attachment to Gold Surfaces", the full disclosure of which is incorporated herein by reference. One or more drops that include the thiolated nucleic acid can be transported on the droplet microactor to a gold surface, in which the thiolated nucleic acid sample will be deposited on the gold surface. The drop that includes the thiolated DNA is contacted with the gold surface for a sufficient time for covalent bonds to form between sulfur and gold. Electro-drive techniques can be used to increase the surface area of the drop with the gold surface.

Puede biotinilarse una muestra de ADN en los extremos 5’ usando un éster de biotina soluble en agua o usando un reactivo de biotinil fosforamidita. El ADN biotinilado puede capturarse sobre sustratos revestidos con estreptavidina. Por lo tanto, una gota que incluye una muestra de ADN biotinilado puede transportarse en contacto con la superficie de estreptavidina en la que el ADN se capturará e inmovilizará. A DNA sample can be biotinylated at the 5 'ends using a water soluble biotin ester or using a biotinyl phosphoramidite reagent. Biotinylated DNA can be captured on streptavidin coated substrates. Therefore, a drop that includes a sample of biotinylated DNA can be transported in contact with the surface of streptavidin in which the DNA will be captured and immobilized.

Se han descritos químicas para la inmovilización de ADN monocatenario en un sustrato (S. Taira y col., “Immobilization of single-stranded DNA by self-assembled polymer on gold substrate for a DNA chip”, Biotechnol Bioeng. 30 Mar 2005; 89(7):835-8). En esta estrategia, se une covalentemente ácido tióctico (TA) a poli(clorhidrato de alilamina) (PAH) en cadenas laterales para inmovilizar el polímero sobre una superficie de oro por autoensamblaje. El ADN monocatenario (mc) de sonda terminado con éster de N-hidroxisuccinimida se inmoviliza covalentemente con facilidad sobre una superficie de oro revestida con TA-PAH. La superficie puede cubrirse con ácido poliacrílico, que forma complejos iónicos con el TA-PAH para reducir la carga catiónica. Chemistry for immobilization of single stranded DNA in a substrate has been described (S. Taira et al., "Immobilization of single-stranded DNA by self-assembled polymer on gold substrate for a DNA chip", Biotechnol Bioeng. 30 Mar 2005; 89 (7): 835-8). In this strategy, thioctic acid (TA) is covalently bonded to poly (allylamine hydrochloride) (PAH) in side chains to immobilize the polymer on a gold surface by self-assembly. Single-stranded DNA (mc) of an N-hydroxysuccinimide ester terminated probe is easily covalently immobilized on a gold surface coated with TA-PAH. The surface can be covered with polyacrylic acid, which forms ionic complexes with TA-PAH to reduce the cationic charge.

Un aspecto de la invención es un microaccionador de gotas que tiene un sustrato para la inmovilización de un ácido nucleico. Otro aspecto es un microaccionador de gotas que incluye un sustrato para la inmovilización de un ácido nucleico y reactivos para inmovilizar el ácido nucleico en el sustrato. Otro aspecto más es un microaccionador de gotas que incluye un sustrato para la inmovilización de un ácido nucleico, reactivos para inmovilizar el ácido nucleico en el sustrato y una muestra de ácido nucleico. Estos reactivos y muestras pueden almacenarse, por ejemplo, en depósitos en el microaccionador de gotas y/o en depósitos u otros recipientes fuera del microaccionador de gotas (por ejemplo, en un cartucho). En una realización de un ensamblaje de carga de depósito, pueden acoplarse depósitos de reactivo y/o muestra (por ejemplo, en viales o jeringas) en comunicación fluida con depósitos de microaccionador de gotas, de modo que el fluido de los viales pueda fluir o forzarse a pasar directamente hacia los depósitos del microaccionador de gotas. Este aspecto de la invención puede aumentarse a escala, de modo que el número de depósitos y de ensamblajes de carga de depósito puede aumentarse según sea necesario para incluir ranuras para tantos reactivos como sea necesario para realizar un protocolo deseado. An aspect of the invention is a droplet microactor having a substrate for immobilization of a nucleic acid. Another aspect is a droplet microactor that includes a substrate for immobilization of a nucleic acid and reagents for immobilizing the nucleic acid in the substrate. Another aspect is a drop microactor that includes a substrate for the immobilization of a nucleic acid, reagents for immobilizing the nucleic acid in the substrate and a sample of nucleic acid. These reagents and samples may be stored, for example, in deposits in the drop microactor and / or in deposits or other containers outside the drop microactor (for example, in a cartridge). In one embodiment of a reservoir loading assembly, reagent and / or sample reservoirs (eg, in vials or syringes) can be coupled in fluid communication with microaction drop tanks, so that the fluid in the vials can flow or force yourself to pass directly to the microaction dropper tanks. This aspect of the invention can be scaled up, so that the number of tanks and tank load assemblies can be increased as necessary to include slots for as many reagents as necessary to perform a desired protocol.

6.2.2 Incorporación de Nucleótidos Facilitada por Polimerasa 6.2.2 Nucleotide Incorporation Facilitated by Polymerase

Como se ilustra en las etapas 4 y 5 de la Figura 1, la muestra de nucleótido monocatenario inmovilizada se ceba para dar un segmento bicatenario. El cebado puede conseguirse, por ejemplo, mediante el transporte de una gota que comprende un cebador en contacto con la muestra inmovilizada. As illustrated in steps 4 and 5 of Figure 1, the immobilized single stranded nucleotide sample is primed to give a double stranded segment. Priming can be achieved, for example, by transporting a drop comprising a primer in contact with the immobilized sample.

La muestra cebada se hace reaccionar con un desoxinucleótido trifosfato (dNTP) en presencia de una polimerasa. La reacción puede conseguirse por transporte de una o más gotas que incluyen un desoxinucleótido trifosfato (dNTP) y una polimerasa en contacto con la muestra inmovilizada. Si el dNTP es complementario a la primera base en la porción monocatenaria de la muestra de ácido nucleico, la polimerasa cataliza su incorporación en la cadena de ADN. Cada acontecimiento de incorporación se acompaña de liberación de pirofosfato (PPi) en una cantidad correspondiente a la cantidad de nucleótido incorporado. Por lo tanto, los acontecimientos de incorporación pueden determinarse por medición del PPi liberado. La adición de dNTP se realiza típicamente de uno en uno, cada uno en un tampón separado. La incorporación de nucleótidos se desarrolla de forma secuencial a lo largo de cada molde inmovilizado ya que cada nucleótido se hace disponible en un orden preseleccionado o programado. The barley sample is reacted with a deoxynucleotide triphosphate (dNTP) in the presence of a polymerase. The reaction can be achieved by transporting one or more drops that include a deoxynucleotide triphosphate (dNTP) and a polymerase in contact with the immobilized sample. If the dNTP is complementary to the first base in the single stranded portion of the nucleic acid sample, the polymerase catalyzes its incorporation into the DNA chain. Each incorporation event is accompanied by pyrophosphate release (PPi) in an amount corresponding to the amount of nucleotide incorporated. Therefore, incorporation events can be determined by measuring the released PPi. The addition of dNTP is typically done one at a time, each in a separate buffer. Nucleotide incorporation takes place sequentially along each immobilized template since each nucleotide is made available in a preselected or programmed order.

Pueden usarse una diversidad de polimerasas nativas y modificadas. Las polimerasas modificadas incluyen, por ejemplo, secuencias nativas con adiciones, inserciones o sustituciones que dan como resultado una polimerasa que conserva la capacidad de facilitar la incorporación de un nucleótido en una muestra cebada. La polimerasa puede ser una polimerasa deficiente en exonucleasa. También puede usarse el fragmento grande o Klenow de la ADN polimerasa. A variety of native and modified polymerases can be used. Modified polymerases include, for example, native sequences with additions, insertions or substitutions that result in a polymerase that retains the ability to facilitate the incorporation of a nucleotide into a barley sample. The polymerase can be a polymerase deficient in exonuclease. The large or Klenow fragment of DNA polymerase can also be used.

Puede seleccionarse un análogo de dATP o ddATP que no interfiera en la reacción de detección enzimática de PPi pero que, no obstante, pueda incorporarse mediante una polimerasa en una cadena de ADN en crecimiento sin interferir con un emparejamiento de bases apropiado. Los ejemplos de análogos adecuados incluyen análogos de [1-tio]trifosfato (o -tiotrifosfato) de desoxi o didesoxi ATP, por ejemplo, [1-tio]trifosfato de desoxiadenosina o -tiotrifosfato de desoxiadenosina (dATPS) como se conoce también. Estos y otros análogos se describen en la Patente de Estados Unidos 6.210.891, por Nyren y col., titulada “Method of sequencing DNA”, cuya divulgación completa se incorpora en el presente documento por referencia por su contenido en relación con dichos análogos. A dATP or ddATP analog can be selected that does not interfere with the PPi enzymatic detection reaction but which, however, can be incorporated by polymerase into a growing DNA chain without interfering with an appropriate base pairing. Examples of suitable analogs include deoxy or dideoxy ATP [1-thio] triphosphate (or -thotriphosphate) analogs, for example, [1-thio] deoxyadenosine triphosphate or deoxyadenosine -thiophosphate (dATPS) as know too. These and other analogs are described in US Patent 6,210,891, by Nyren et al., Entitled "Method of sequencing DNA", the full disclosure of which is incorporated herein by reference for its content in relation to such analogues.

Puede incluirse una proteína de unión monocatenaria que abarque la longitud de secuencias que pueden secuenciarse reduciendo el plegamiento de la muestra monocatenaria. Por lo tanto, por ejemplo, la invención incluye un microaccionador de gotas que incluye una gota que incluye una proteína de unión monocatenaria. La gota puede ser una gota lista para su amplificación que incluye una proteína de unión monocatenaria. La invención incluye procedimientos de realización de operaciones de gotas en una gota que incluye una proteína de unión monocatenaria. A single chain binding protein can be included that spans the length of sequences that can be sequenced by reducing the folding of the single chain sample. Therefore, for example, the invention includes a droplet microactor that includes a droplet that includes a single stranded binding protein. Gout can be a drop ready for amplification that includes a single chain binding protein. The invention includes methods of performing drop operations in a drop that includes a single chain binding protein.

6.2.3 Detección de la Incorporación de Nucleótidos 6.2.3 Detection of Nucleotide Incorporation

La determinación de si una base específica se ha incorporado en el sitio diana puede implicar la cuantificación del PPi liberado durante la reacción de incorporación. A medida que se añade cada dNTP a una cadena de ácido nucleico en crecimiento durante una reacción de polimerasa, se libera un PPi. El PPi liberado en estas condiciones puede detectarse enzimáticamente, por ejemplo, mediante la generación de luz en la reacción de luciferasa-luciferina (analizada adicionalmente a continuación). A medida que el procedimiento continúa, la cadena complementaria se ensambla y la secuencia de nucleótidos se determina a partir de los picos de señal. El sistema puede producir un programa, como se ilustra en la Figura 2. The determination of whether a specific base has been incorporated into the target site may involve quantification of the PPi released during the incorporation reaction. As each dNTP is added to a growing nucleic acid chain during a polymerase reaction, a PPi is released. The PPi released under these conditions can be detected enzymatically, for example, by generating light in the luciferase-luciferin reaction (discussed further below). As the procedure continues, the complementary chain is assembled and the nucleotide sequence is determined from the signal peaks. The system can produce a program, as illustrated in Figure 2.

6.2.4 Protocolos de Operaciones de Gotas 6.2.4 Drop Operation Protocols

Se apreciará que, además de los protocolos descritos anteriormente, pueden utilizarse una diversidad de protocolos de operaciones de gotas para llevar a cabo los análisis de secuencia de la invención. Por lo tanto, por ejemplo, la conversión en ATP puede lograrse en una sola reacción junto con la reacción de incorporación de dNTP, o las reacciones pueden realizarse por etapas: (1) incorporación de dNTP para liberar PPi, seguida de (2) conversión de PPi en ATP. Cuando las etapas de incorporación y conversión se realizan juntas, el sistema puede transportar una sola gota que incluye los reactivos necesarios (dNTP, polimerasa, ATP sulfurilasa y APS). Por lo tanto, todos los reactivos necesarios para incorporar un dNTP en la muestra inmovilizada, liberar PPi y hacer reaccionar el PPi con APS para dar ATP pueden incluirse en un depósito en el microaccionador de gotas como un solo reactivo de fuente para cada nucleótido. El reactivo de fuente para cada nucleótido puede ponerse en contacto sucesivamente con la muestra inmovilizada de modo que puedan tener lugar las reacciones, produciendo ATP en presencia de un dNTP complementario. It will be appreciated that, in addition to the protocols described above, a variety of drop operation protocols can be used to carry out the sequence analysis of the invention. Therefore, for example, conversion into ATP can be achieved in a single reaction together with the dNTP incorporation reaction, or the reactions can be carried out in steps: (1) incorporation of dNTP to release PPi, followed by (2) conversion of PPi in ATP. When the steps of incorporation and conversion are carried out together, the system can transport a single drop that includes the necessary reagents (dNTP, polymerase, ATP sulfurylase and APS). Therefore, all the reagents necessary to incorporate a dNTP into the immobilized sample, release PPi and react the PPi with APS to give ATP can be included in a reservoir in the drop microactor as a single source reagent for each nucleotide. The source reagent for each nucleotide can be successively contacted with the immobilized sample so that the reactions can take place, producing ATP in the presence of a complementary dNTP.

Cuando las etapas de incorporación y conversión se realizan por separado, el cebador, la polimerasa, el dNTP, la sulfurilasa y el APS pueden proporcionarse a partir de fuentes separadas como gotas de reactivo separadas que se unen entre sí para realizar las reacciones de la invención. Como alternativa, algunos o todos estos reactivos pueden proporcionarse a partir de una sola fuente como una gota de reactivo de pirosecuenciación que se pone en contacto con la muestra inmovilizada para realizar las reacciones de la invención. Por ejemplo, una gota que incluye el dNTP y la polimerasa puede ponerse en contacto con la muestra inmovilizada, de modo que en la base se incorporará si es complementaria, liberando de este modo PPi. La gota que incluye potencialmente el PPi puede transportarse después lejos de la muestra inmovilizada y combinarse con una gota que incluye la ATP sulfurilasa y el APS para producir ATP. Como alternativa, una gota que incluye la ATP sulfurilasa y el APS puede combinarse con la gota que incluye potencialmente el PPi en presencia de la muestra inmovilizada para producir ATP. When the incorporation and conversion steps are performed separately, the primer, polymerase, dNTP, sulfurilase and APS can be provided from separate sources such as separate reagent drops that are joined together to perform the reactions of the invention. . Alternatively, some or all of these reagents can be provided from a single source such as a drop of pyrosequencing reagent that contacts the immobilized sample to perform the reactions of the invention. For example, a drop that includes dNTP and polymerase can be contacted with the immobilized sample, so that it will be incorporated into the base if it is complementary, thereby releasing PPi. The drop that potentially includes PPi can then be transported away from the immobilized sample and combined with a drop that includes ATP sulfurylase and APS to produce ATP. Alternatively, a drop that includes ATP sulfurylase and APS can be combined with the drop that potentially includes PPi in the presence of the immobilized sample to produce ATP.

Además, aunque la Figura 1 ilustra la etapa de cebado 4 y las etapas de incorporación/conversión 5 como si ocurriesen secuencialmente, se apreciará que pueden separarse más In addition, although Figure 1 illustrates the priming stage 4 and the incorporation / conversion stages 5 as if they occur sequentially, it will be appreciated that they can be further separated.

o que pueden incorporarse todas en una sola etapa. En otras palabras, cada reactivo específico puede añadirse a la reacción en el momento apropiado en una o más gotas o cualquier combinación de múltiples reactivos pueden proporcionarse juntos en una sola gota o serie de gotas. Por lo tanto, en una realización, el microaccionador de gotas transporta una o más gotas en contacto con la muestra monocatenaria, en la que una o más gotas juntas incluyen los reactivos siguientes (o sus equivalentes funcionales) proporcionados juntos o en gotas separadas: cebador, polimerasa y dNTP en cualquier combinación y en cualquier orden, produciendo el resultado de que el cebador hibride con la muestra para formar una porción bicatenaria, la polimerasa catalice la incorporación de cualquier dNTP complementario en un sitio diana en la primera posición de base monocatenaria adyacente a la porción bicatenaria, liberando de este modo PPi. or that can be incorporated all in one stage. In other words, each specific reagent can be added to the reaction at the appropriate time in one or more drops or any combination of multiple reagents can be provided together in a single drop or series of drops. Therefore, in one embodiment, the droplet microactor conveys one or more drops in contact with the single stranded sample, in which one or more drops together include the following reagents (or their functional equivalents) provided together or in separate drops: primer , polymerase and dNTP in any combination and in any order, producing the result that the primer hybridizes with the sample to form a double-stranded portion, the polymerase catalyzes the incorporation of any complementary dNTP at a target site in the first position of adjacent single-stranded base to the double-stranded portion, thereby releasing PPi.

En otra realización, el microaccionador de gotas transporta una o más gotas en contacto con la muestra monocatenaria y la una o más gotas juntas incluyen los reactivos siguientes (o sus equivalentes funcionales): cebador, polimerasa, dNTP, sulfurilasa y APS, en cualquier combinación o en cualquier orden, produciendo el resultado de que el cebador hibride con la muestra para formar una porción bicatenaria, la polimerasa catalice la incorporación de cualquier dNTP complementario en un sitio diana en la primera posición de base monocatenaria adyacente a la porción bicatenaria, liberando de este modo PPi, y la ATP sulfurilasa convierta cualquier PPi en ATP en presencia de APS. La incorporación de bases se determina por cuantificación de la cantidad de PPi liberado. In another embodiment, the drop microactor carries one or more drops in contact with the single stranded sample and the one or more drops together include the following reagents (or their functional equivalents): primer, polymerase, dNTP, sulfurylase and APS, in any combination or in any order, producing the result that the primer hybridizes with the sample to form a double stranded portion, the polymerase catalyzes the incorporation of any complementary dNTP at a target site in the first single stranded base position adjacent to the double stranded portion, freeing from this way PPi, and ATP sulfurylase convert any PPi into ATP in the presence of APS. The incorporation of bases is determined by quantification of the amount of PPi released.

La gota que comprende potencialmente ATP puede unirse por técnicas de microaccionamiento de gotas con una gota que comprende reactivos, tales como luciferasa y luciferina, para facilitar la detección de cualquier ATP. De forma similar, una gota que incluye luciferina y que comprende potencialmente ATP puede unirse por técnicas de microaccionamiento de gotas con una gota que incluye luciferasa para la detección de cualquier ATP. Además, una gota que incluye luciferasa y que comprende potencialmente ATP puede unirse por técnicas de microaccionamiento de gotas con una gota que incluye luciferina para detección de cualquier ATP. The drop that potentially comprises ATP can be linked by droplet microaction techniques with a drop comprising reagents, such as luciferase and luciferin, to facilitate the detection of any ATP. Similarly, a drop that includes luciferin and potentially comprising ATP can be linked by droplet microaction techniques with a drop that includes luciferase for the detection of any ATP. In addition, a drop that includes luciferase and potentially comprising ATP can be joined by droplet microaction techniques with a drop that includes luciferin for detection of any ATP.

Las gotas para la reacción de detección pueden unirse en presencia de o separadas de la muestra inmovilizada. Por ejemplo, una gota de luciferasa/luciferina puede unirse con la gota que incluye potencialmente ATP en presencia de la muestra inmovilizada. Como alternativa, la gota que incluye potencialmente ATP puede separarse de la muestra inmovilizada que se unirá con una gota de luciferasa/luciferina. En cualquier caso, la unión de gotas que incluyen reactivos que producen una señal luminosa puede lograrse en proximidad al sensor para maximizar la cantidad de luz detectada. Drops for the detection reaction can be joined in the presence of or separated from the immobilized sample. For example, a drop of luciferase / luciferin may bind to the drop that potentially includes ATP in the presence of the immobilized sample. Alternatively, the potentially ATP drop may be separated from the immobilized sample that will bind with a drop of luciferase / luciferin. In any case, the joining of drops that include reagents that produce a light signal can be achieved in proximity to the sensor to maximize the amount of light detected.

Cuando la gota que incluye potencialmente ATP se transporta lejos de la muestra inmovilizada que se unirá con una gota de luciferasa, la etapa de transporte puede incluir una etapa de incubación para maximizar la producción de ATP para la detección en la reacción de fluorescencia. En otras palabras, esta incubación puede efectuarse durante el transporte, o la gota puede almacenarse temporalmente para su incubación antes de la reacción de fluorescencia. El microaccionador de gotas puede incluir una zona de incubación con este fin. La zona de incubación puede o no incluir un elemento de calentamiento para controlar la temperatura en la zona. La zona de incubación puede o no incluir una pared que separe la zona del resto del microaccionador de gotas. La zona de incubación puede incluir una matriz de electrodos para facilitar el transporte de gotas hacia y fuera de la zona. La zona puede aumentarse a escala y puede incluir electrodos para transportar y almacenar decenas, cientos o más gotas dentro de la zona de incubación. When the drop that potentially includes ATP is transported away from the immobilized sample that will bind with a drop of luciferase, the transport stage may include an incubation step to maximize the production of ATP for detection in the fluorescence reaction. In other words, this incubation can be carried out during transport, or the drop can be temporarily stored for incubation before the fluorescence reaction. The microactor of drops may include an incubation zone for this purpose. The incubation zone may or may not include a heating element to control the temperature in the area. The incubation zone may or may not include a wall that separates the area from the rest of the microactor. The incubation zone may include an array of electrodes to facilitate the transport of drops to and from the area. The area may be scaled up and may include electrodes for transporting and storing tens, hundreds or more drops within the incubation zone.

En la práctica de la invención, uno o más reactivos de detección pueden excluirse específicamente de la etapa de reacción de polimerasa de modo que no se emitirá cualquier señal durante la reacción de polimerasa. Por ejemplo, en una realización, no se añade una enzima de detección a la mezcla de detección para la etapa de polimerasa. En su lugar, la gota usada para realizar la etapa de polimerasa se transporta lejos de la muestra inmovilizada, después se une con una gota que incluye la enzima de detección en el rango de un sensor para detectar la señal de cualquier reacción resultante. In the practice of the invention, one or more detection reagents can be specifically excluded from the polymerase reaction step so that no signal will be emitted during the polymerase reaction. For example, in one embodiment, a detection enzyme is not added to the detection mixture for the polymerase step. Instead, the drop used to perform the polymerase stage is transported away from the immobilized sample, then attached with a drop that includes the detection enzyme in the range of a sensor to detect the signal of any resulting reaction.

La mezcla de reacción para la reacción de polimerasa puede incluir por lo tanto al menos un dNTP, una polimerasa, un APS y una ATP sulfurilasa, y puede incluir opcionalmente luciferina, careciendo al mismo tiempo de cualquier cantidad significativa de luciferasa. De esta forma, la reacción de incorporación de dNTP puede separase de la reacción de detección. La reacción de detección puede realizarse por lo tanto en presencia del sensor, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2, para maximizar la señal de detección. Por ejemplo, cuando la señal de detección incluye luz, la reacción de detección puede completarse en el rango de un sensor para detectar la luz emitida a partir de cualquier reacción productora de luz resultante. The reaction mixture for the polymerase reaction may therefore include at least one dNTP, a polymerase, an APS and an ATP sulfurylase, and may optionally include luciferin, while lacking any significant amount of luciferase. In this way, the dNTP incorporation reaction can be separated from the detection reaction. The detection reaction can therefore be performed in the presence of the sensor, for example, as illustrated in Figure 2, to maximize the detection signal. For example, when the detection signal includes light, the detection reaction can be completed in the range of a sensor to detect the light emitted from any resulting light producing reaction.

Además, una reacción de detección y una reacción de incorporación posterior pueden realizarse en paralelo, acelerando de este modo la velocidad de secuenciación. De forma similar, puede realizarse una reacción de incorporación, el resultado de una reacción de incorporación previa puede incubarse, y el resultado de una incubación previa puede someterse a detección todo en paralelo en gotas separadas, acelerando de este modo la velocidad de secuenciación. In addition, a detection reaction and a subsequent incorporation reaction can be performed in parallel, thereby accelerating the sequencing rate. Similarly, an incorporation reaction can be performed, the result of a prior incorporation reaction can be incubated, and the result of a previous incubation can be subjected to detection all in parallel in separate drops, thereby accelerating the sequencing rate.

A diferencia de ciertos procedimientos de la técnica anterior, la estrategia de microaccionador de gotas de la presente invención evita efectos de transporte de masas. Los reactivos pueden ponerse directamente en contacto con cada muestra, sin requerir un flujo de reactivos a través de múltiples muestras. Cuando se usan perlas magnéticamente sensibles, pueden mantenerse en su lugar usando un campo magnético y/o pueden transportarse de un sitio a otro en gotas. Los reactivos pueden transportarse desde una fuente de reactivo directamente hasta una muestra sin entrar en contacto con otras muestras y causar potencialmente contaminación cruzada. La difusión de subproductos se evita por aislamiento de gotas en el fluido de carga. Los pocillos llenos de perlas, por ejemplo, perlas estabilizantes, que pueden interferir con la detección de luz, también pueden evitarse. Un lavado que contiene apirasa puede usarse entre aplicaciones de nucleótidos, pero su uso no es necesario en la práctica de la invención y, en algunas realizaciones, se evita específicamente. Unlike certain prior art procedures, the drop microaction strategy of the present invention avoids mass transport effects. Reagents can be contacted directly with each sample, without requiring a reagent flow through multiple samples. When magnetically sensitive beads are used, they can be held in place using a magnetic field and / or can be transported from one place to another in drops. The reagents can be transported from a reagent source directly to a sample without coming into contact with other samples and potentially causing cross contamination. The diffusion of by-products is prevented by isolation of drops in the loading fluid. Wells filled with beads, for example, stabilizing beads, which can interfere with light detection, can also be avoided. A wash containing apyrase can be used between nucleotide applications, but its use is not necessary in the practice of the invention and, in some embodiments, is specifically avoided.

Entre aplicaciones de cada nuevo conjunto de reactivos a la muestra inmovilizada, puede lavarse, por ejemplo, con una solución de tampón. Se describen diversos protocolos de lavado de superficies en la Sección 6.6. Between applications of each new set of reagents to the immobilized sample, it can be washed, for example, with a buffer solution. Various surface washing protocols are described in Section 6.6.

6.3 Ensayos Basados en Afinidad 6.3 Affinity Based Tests

La invención proporciona procedimientos, dispositivos y sistemas para realizar ensayos basados en afinidad basados en gotas, tales como ensayos basados en afinidad. Estos ensayos incluyen cualquier ensayo en el que un compuesto que tiene una afinidad de unión por un analito se pone en contacto en el analito o con una muestra que incluye potencialmente el analito usando operaciones de gotas. Por ejemplo, el compuesto que tiene una afinidad de unión por un analito puede proporcionarse en una gota y transportarse en contacto con un analito que esté presente en otra gota en un microaccionador de gotas, The invention provides methods, devices and systems for performing affinity based drop-based assays, such as affinity-based assays. These assays include any assay in which a compound having a binding affinity for an analyte is contacted in the analyte or with a sample that potentially includes the analyte using drop operations. For example, the compound having a binding affinity for an analyte can be provided in one drop and transported in contact with an analyte that is present in another drop in a drop microactor,

o que esté inmovilizado en una superficie de un microaccionador de gotas. Como otro ejemplo, el compuesto que tiene afinidad de unión por el analito puede inmovilizarse de por sí en la superficie de un microaccionador de gotas y/o en la superficie de perlas incluidas en un microaccionador de gotas, y una gota que incluye el analito o que incluye potencialmente el analito puede ponerse en contacto con el anticuerpo inmovilizado. or that it is immobilized on a surface of a microactor of drops. As another example, the compound that has binding affinity for the analyte can be immobilized in itself on the surface of a microactor of drops and / or on the surface of beads included in a microactor of drops, and a drop that includes the analyte or which potentially includes the analyte can contact the immobilized antibody.

Se apreciará que son posibles una amplia diversidad de protocolos de ensayo basados en afinidad dentro del ámbito de la invención. Los ejemplos de formatos de ensayo basados en afinidad incluyen ensayos basados en afinidad directos, ensayos basados en afinidad indirectos y ensayos basados en afinidad competitivos. Los ensayos pueden emplearse para detectar la presencia de un analito diana y también pueden usarse en algunos casos para cuantificar el analito diana presente en una muestra. En un ensayo competitivo, una gota que incluye un anticuerpo de muestra y un anticuerpo marcado se pone en contacto con una superficie. El anticuerpo de la muestra compite con el anticuerpo marcado por su unión a un antígeno adsorbido sobre la superficie. Una variante de esta estrategia implica unir el antígeno a la superficie mediante un engarce intermedio. Por ejemplo, el engarce puede ser un anticuerpo. El ensayo de puente de captura usa una gota que incluye un anticuerpo de muestra para unir el antígeno adsorbido a la superficie con antígeno en solución. Otra estrategia implica el uso de antígeno biotinilado y una fase sólida revestida con estreptavidina. Otra estrategia implica la unión del anticuerpo de muestra a antígeno inmovilizado sobre la fase sólida. El anticuerpo unido puede detectarse con un segundo anticuerpo marcado específico de isotipo. El exceso de anticuerpo puede eliminarse por lavado usando los protocolos de gotas de la invención. It will be appreciated that a wide variety of affinity based test protocols are possible within the scope of the invention. Examples of affinity based assay formats include direct affinity based assays, indirect affinity based assays and competitive affinity based assays. The assays can be used to detect the presence of a target analyte and can also be used in some cases to quantify the target analyte present in a sample. In a competitive assay, a drop that includes a sample antibody and a labeled antibody is contacted with a surface. The antibody in the sample competes with the antibody labeled for its binding to an antigen adsorbed on the surface. A variant of this strategy involves binding the antigen to the surface by means of an intermediate crimp. For example, the linker can be an antibody. The capture bridge assay uses a drop that includes a sample antibody to bind the adsorbed antigen to the surface with solution antigen. Another strategy involves the use of biotinylated antigen and a solid phase coated with streptavidin. Another strategy involves the binding of the sample antibody to immobilized antigen on the solid phase. The bound antibody can be detected with a second labeled isotype specific antibody. Excess antibody can be washed away using the drop protocols of the invention.

Se apreciará que un aspecto importante de la invención implica la capacidad para realizar operaciones de gotas usando cada uno de los reactivos y/o muestras de ensayos basados en afinidad necesarios en un microaccionador de gotas. It will be appreciated that an important aspect of the invention involves the ability to perform drop operations using each of the affinity reagents and / or affinity-based test samples needed in a drop microactor.

6.3.1 Muestras y Preparación de Muestras 6.3.1 Samples and Sample Preparation

La invención proporciona ensayos basados en afinidad basados en gotas que son útiles para la detección de una amplia diversidad de analitos. Por ejemplo, cualquier analito que pueda unirse con especificidad a una molécula de afinidad tal como un anticuerpo es adecuado para la detección usando los sistemas de la invención. Una sola muestra puede analizarse para uno o más analitos diana. Los analitos pueden ser, por ejemplo, analitos biológicos o analitos sintéticos. Los ejemplos incluyen analitos en las categorías siguientes: analitos de fuentes humanas, analitos de fuentes animales, analitos de fuentes vegetales, analitos de fuentes bacterianas, analitos de fuentes virales y analitos de fuentes de esporas. Los analitos pueden incluir, por ejemplo, proteínas, péptidos, moléculas pequeñas y diversas biomoléculas, tales como carbohidratos, lípidos y similares. Una realización, las muestras se ponen en contacto con anticuerpo inmovilizado (por ejemplo, anticuerpo inmovilizado sobre perlas), antes de la introducción del anticuerpo inmovilizado sobre el microaccionador de gotas. The invention provides drop-based affinity assays that are useful for the detection of a wide variety of analytes. For example, any analyte that can specifically bind an affinity molecule such as an antibody is suitable for detection using the systems of the invention. A single sample can be analyzed for one or more target analytes. The analytes can be, for example, biological analytes or synthetic analytes. Examples include analytes in the following categories: analytes from human sources, analytes from animal sources, analytes from plant sources, analytes from bacterial sources, analytes from viral sources and analytes from spore sources. Analytes can include, for example, proteins, peptides, small molecules and various biomolecules, such as carbohydrates, lipids and the like. One embodiment, the samples are contacted with immobilized antibody (eg, antibody immobilized on beads), prior to the introduction of the immobilized antibody on the microaction dropper.

Un microaccionador de gotas ilustrativo 600 adecuado para realizar inmunoensayos se ilustra en la Figura 3. Esta realización puede emplear dos sustratos, un primer sustrato 601a y un segundo sustrato 601b separados de una forma sustancialmente paralela para proporcionar un espacio intermedio. Pueden proporcionarse múltiples depósitos u orificios de fluido en el espacio intermedio, tales como depósitos de tampón de lavado 602, depósito de muestra 604, depósito de anticuerpo primario 606, depósito de anticuerpo secundario 608 y depósito de anticuerpo inmovilizado (por ejemplo, anticuerpo inmovilizado sobre perlas) 610. También pueden proporcionarse áreas de desecho 612, así como un imán 614 situado de forma que permita la interacción entre el campo magnético del imán y los componentes magnéticamente sensibles localizados en el espacio intermedio. En esta realización particular, se proporcionan electrodos de transporte 616 en el primer sustrato. An illustrative drop microactor 600 suitable for performing immunoassays is illustrated in Figure 3. This embodiment may employ two substrates, a first substrate 601a and a second substrate 601b separated in a substantially parallel manner to provide an intermediate space. Multiple fluid reservoirs or orifices may be provided in the intermediate space, such as wash buffer reservoirs 602, sample reservoir 604, primary antibody reservoir 606, secondary antibody reservoir 608 and immobilized antibody reservoir (eg, immobilized antibody on beads) 610. Waste areas 612 may also be provided, as well as a magnet 614 located so as to allow interaction between the magnetic field of the magnet and magnetically sensitive components located in the intermediate space. In this particular embodiment, transport electrodes 616 are provided in the first substrate.

6.3.2 Ensayo Basado en Afinidad de Tipo Sándwich 6.3.2 Sandwich-type Affinity Based Test

En una realización, la invención proporciona un ensayo basado en afinidad de tipo sándwich basado en gotas realizado en un microaccionador de gotas. Se apreciará que son posibles una amplia diversidad de protocolos dentro del ámbito de la invención para realizar ensayos basados en afinidad de tipo sándwich. El siguiente protocolo basado en gotas, que se basa en la ilustración de la Figura 4, se proporciona como ejemplo solamente y no pretende limitar en el ámbito de la invención: In one embodiment, the invention provides a drop-based sandwich-based affinity assay performed on a microactor of drops. It will be appreciated that a wide variety of protocols are possible within the scope of the invention for performing sandwich-based affinity tests. The following drop-based protocol, which is based on the illustration in Figure 4, is provided as an example only and is not intended to limit the scope of the invention:

(1)(one)
inmovilizar en una superficie un anticuerpo (primario) con especificidad por un analito diana;  immobilize on a surface an antibody (primary) with specificity by a target analyte;

(2)(2)
lavar el anticuerpo inmovilizado, por ejemplo, usando un protocolo de lavado basado en gotas para eliminar el exceso de anticuerpo;  washing the immobilized antibody, for example, using a drop-based washing protocol to remove excess antibody;

(3)(3)
usar operaciones de gotas para exponer el anticuerpo inmovilizado a una gota de muestra que incluye potencialmente el analito diana con afinidad de unión por el anticuerpo inmovilizado;  using drop operations to expose the immobilized antibody to a sample drop that potentially includes the target analyte with binding affinity for the immobilized antibody;

(4)(4)
lavar el complejo de anticuerpo inmovilizado-analito diana, por ejemplo, usando un protocolo de lavado basado en gotas para eliminar los componentes no unidos de la gota de muestra;  washing the immobilized antibody-target analyte complex, for example, using a drop-based washing protocol to remove unbound components from the sample drop;

(5)(5)
exponer el anticuerpo inmovilizado (que incluye ahora potencialmente el analito diana unido al mismo) a una gota que incluye un anticuerpo indicador (secundario);  exposing the immobilized antibody (which now potentially includes the target analyte bound thereto) to a drop that includes an indicator (secondary) antibody;

(6) (6)
eliminar por lavado el exceso de anticuerpo indicador, por ejemplo, usando un protocolo de lavado basado en gotas; wash off excess indicator antibody, for example, using a drop based wash protocol;

(7)(7)
opcionalmente, realizar etapas adicionales para proporcionar un parámetro o señal medible;  optionally, perform additional steps to provide a measurable parameter or signal;

(8)(8)
medir el parámetro medible o señal; y  measure the measurable parameter or signal; Y

(9)(9)
proporcionar un resultado indicativo de la señal.  provide an indicative result of the signal.

Una o más de cualquiera de las etapas anteriores pueden realizarse usando operaciones de gotas en un microaccionador de gotas como se describe en el presente documento. One or more of any of the above steps may be performed using drop operations in a microactor of drops as described herein.

6.3.2.1 Inmovilización de Anticuerpo 6.3.2.1 Antibody Immobilization

Un anticuerpo primario se inmoviliza en una superficie. La superficie puede ser, por ejemplo, una superficie del microaccionador de gotas, o la superficie de perlas, tales como perlas magnéticamente sensibles, perlas no magnéticamente sensibles, o partículas, tales como nanopartículas. A primary antibody is immobilized on a surface. The surface may be, for example, a surface of the droplet microactor, or the surface of beads, such as magnetically sensitive beads, non-magnetically sensitive beads, or particles, such as nanoparticles.

La inmovilización del anticuerpo en la superficie puede efectuarse en el microaccionador de gotas usando protocolos basados en gotas. Por ejemplo, pueden introducirse reactivos para inmovilizar un anticuerpo en una superficie en el microaccionador de gotas, dispensarse como gotas separadas y transportarse en contacto con la superficie para su deposición. Cuando la superficie en cuestión es la superficie de una o más perlas, las perlas pueden introducirse en el microaccionador de gotas, dispensarse como gotas de tampón, transportarse en el microaccionador de gotas y unirse con una o más gotas que incluyen reactivos para inmovilizar las gotas en la superficie de las perlas. The immobilization of the antibody on the surface can be carried out in the microactor of drops using protocols based on drops. For example, reagents can be introduced to immobilize an antibody on a surface in the drop microactor, dispensed as separate drops and transported in contact with the surface for deposition. When the surface in question is the surface of one or more beads, the beads may be introduced into the droplet microactor, dispensed as buffer drops, transported in the droplet microactor and attached with one or more drops including reagents to immobilize the drops on the surface of the pearls.

Como alternativa, los anticuerpos pueden inmovilizarse fuera del microaccionador de gotas. Por ejemplo, los anticuerpos pueden inmovilizarse en perlas antes de su introducción en el microaccionador de gotas. Están disponibles en el mercado una diversidad de perlas revestidas con proteína (por ejemplo, estreptavidina) y revestidas con anticuerpo. En otra realización, los anticuerpos pueden inmovilizarse en una superficie del microaccionador de gotas, por ejemplo, durante la fabricación del microaccionador de gotas. As an alternative, the antibodies can be immobilized outside the drop microactor. For example, the antibodies can be immobilized in beads before they are introduced into the drop microactor. A variety of beads coated with protein (eg, streptavidin) and coated with antibody are commercially available. In another embodiment, the antibodies can be immobilized on a surface of the drop microactor, for example, during the manufacture of the drop microactor.

Además, pueden prepararse superficies para la inmovilización de anticuerpos. Por ejemplo, puede proporcionarse una superficie que incluya restos que tengan afinidad por un anticuerpo o un resto de unión acoplado a un anticuerpo. El anticuerpo, que incluye opcionalmente el resto de unión, puede ponerse en contacto con la superficie inmovilizando de este modo el anticuerpo en la superficie. Por ejemplo, pueden introducirse perlas prerrevestidas con estreptavidina en el microaccionador de gotas. Pueden realizarse operaciones de gotas con gotas que incluyen las perlas revestidas con estreptavidina, y pueden emplearse para poner dichas gotas que contienen perlas en contacto con una o más gotas que incluyen anticuerpo biotinilado, para acoplar de este modo el anticuerpo con las perlas. Como otro ejemplo, el microaccionador de gotas puede incluir una superficie revestida con estreptavidina en una vía de microaccionamiento de gotas, de modo que pueden emplearse operaciones de gotas para poner una gota que incluye anticuerpo biotinilado en contacto con la superficie revestida con estreptavidina y, de este modo, inmovilizar el anticuerpo en la superficie. En otro ejemplo más, pueden inmovilizarse selectivamente anticuerpos de captura sobre la superficie del microaccionador de gotas, por ejemplo, diseñando la superficie para permitir la inmovilización de anticuerpos o acoplando especies fotoactivas directamente con los anticuerpos o con estreptavidina y, después, inmovilizando el anticuerpo selectivamente mediante el uso de un sistema de luz de escritura directa o mediante el uso de una máscara óptica o el uso de otro medio para exponer selectivamente la luz. In addition, surfaces for antibody immobilization can be prepared. For example, a surface may be provided that includes moieties that have an affinity for an antibody or a binding moiety coupled to an antibody. The antibody, which optionally includes the binding moiety, can be contacted with the surface thereby immobilizing the antibody on the surface. For example, pre-coated pearls with streptavidin can be introduced into the drop microactor. Droplet operations with drops that include streptavidin-coated beads may be performed, and may be used to place such beads containing beads in contact with one or more drops that include biotinylated antibody, to thereby couple the antibody with the beads. As another example, the droplet microactor may include a streptavidin coated surface in a droplet microaction pathway, so that droplet operations can be employed to place a drop that includes biotinylated antibody in contact with the streptavidin coated surface and, of In this way, immobilize the antibody on the surface. In yet another example, capture antibodies can be selectively immobilized on the surface of the microaction dropper, for example, by designing the surface to allow the immobilization of antibodies or by coupling photoactive species directly with the antibodies or with streptavidin and, then, selectively immobilizing the antibody. by using a direct writing light system or by using an optical mask or using another means to selectively expose the light.

Están disponibles una amplia diversidad de técnicas para unir anticuerpos a superficies. Por ejemplo, la superficie puede activarse con Proteína G para permitir la unión de moléculas de anticuerpo por su dominio Fc, dejando la región variable disponible para la captura de diana. El anticuerpo puede unirse covalentemente a superficies de látex por reacción de anticuerpo activado con látex de sulfato/aldehído de poliestireno acoplado con 1,3-diaminopropano. Pueden revestirse perlas de látex de poliestireno blancas de sulfato sin tensioactivo con anticuerpo por incubación con anticuerpo y tampón de conjugación (Na2CO3 30 mM, NaHCO3 70 mM, pH 9,5). Puede capturase anticuerpo biotinilado sobre sustratos revestidos con estreptavidina. Los anticuerpos pueden unirse covalentemente a una superficie modificada del microaccionador de gotas, tal como una capa de silano o tiolada. Los anticuerpos pueden unirse covalentemente a una superficie modificada del microaccionador de gotas (por ejemplo, durante el ensamblaje o usando operaciones de gotas para depositar los anticuerpos en la superficie), tal como una superficie modificada con silano o una superficie tiolada. A wide variety of techniques are available to bind antibodies to surfaces. For example, the surface can be activated with Protein G to allow the binding of antibody molecules by their Fc domain, leaving the variable region available for target capture. The antibody can be covalently bound to latex surfaces by reaction of activated polystyrene sulfate / aldehyde activated antibody coupled with 1,3-diaminopropane. White sulfate polystyrene latex beads without surfactant can be coated with antibody by incubation with antibody and conjugation buffer (30 mM Na2CO3, 70 mM NaHCO3, pH 9.5). Biotinylated antibody can be captured on streptavidin coated substrates. The antibodies can covalently bind to a modified surface of the microaction dropper, such as a silane or thiolate layer. The antibodies can covalently bind to a modified surface of the microaction dropper (for example, during assembly or using drop operations to deposit the antibodies on the surface), such as a silane modified surface or a thiolated surface.

6.3.2.2 Unión de Analito Diana a Anticuerpo Inmovilizado 6.3.2.2 Binding of Diana Analyte to Immobilized Antibody

Una gota de muestra se pone en contacto con el anticuerpo inmovilizado para permitir que cualquier analito diana presente en la muestra se una con el anticuerpo inmovilizado. Esta etapa puede efectuarse usando operaciones de gotas para transportar una gota de muestra en contacto con la superficie sobre la que se une el anticuerpo, por ejemplo, una gota que incluye perlas revestidas con anticuerpo o una superficie del microaccionador de gotas sobre la que se inmoviliza el anticuerpo. En una realización alternativa, la superficie es una superficie de perlas y la perla se pone en contacto con la muestra antes de la introducción en el microaccionador de gotas. La perla también puede lavarse antes de la introducción en el microaccionador de gotas. El anticuerpo se une al analito de la gota de muestra. El procedimiento de unión puede acelerarse aumentando la velocidad del transporte de masas. Unos pocos ejemplos de aceleración del transporte de masas incluyen el transporte de las gotas a una alta velocidad para permitir una mezcla minuciosa de las perlas con anticuerpos y el analito diana, o para reponer la superficie de anticuerpo inmovilizado con analitos diana. Otros medios incluyen agitar la gota incubada en su lugar por manipulación eléctrica de la gota o por varios medios externos, tales como procedimientos de accionamiento piezoeléctricos. A drop of sample is contacted with the immobilized antibody to allow any target analyte present in the sample to bind with the immobilized antibody. This step can be performed using drop operations to transport a drop of sample in contact with the surface on which the antibody binds, for example, a drop that includes beads coated with antibody or a surface of the drop microactor on which it is immobilized. the antibody In an alternative embodiment, the surface is a surface of pearls and the pearl is contacted with the sample before the introduction into the microactor of drops. The pearl can also be washed before the introduction into the microactor of drops. The antibody binds to the analyte of the sample drop. The joining procedure can be accelerated by increasing the speed of mass transport. A few examples of acceleration of mass transport include the transport of the droplets at high speed to allow thorough mixing of the beads with antibodies and the target analyte, or to replenish the surface of immobilized antibody with target analytes. Other means include stirring the incubated drop in place by electric manipulation of the drop or by various external means, such as piezoelectric drive procedures.

En ausencia de cualquier medio de transporte de masas, los acontecimientos de unión se producen basándose en la difusión y podrían llevar tiempos más prolongados, prolongando de este modo los tiempos de ensayo. El anticuerpo inmovilizado (por ejemplo, las perlas o la superficie) pueden someterse en algunas realizaciones a un protocolo de lavado en el microaccionador de gotas, por ejemplo, como se describe en la Sección 6.6, para eliminar el exceso de muestra u otros materiales. In the absence of any means of mass transport, the binding events occur based on diffusion and could take longer times, thus prolonging the test times. The immobilized antibody (for example, the beads or the surface) may in some embodiments be subjected to a washing protocol in the microactor, for example, as described in Section 6.6, to remove excess sample or other materials.

6.3.2.3 Unión de Anticuerpo Indicador a Analito de Diana 6.3.2.3 Diana's Analyte Indicator Antibody Binding

Después del lavado (por ejemplo, de las perlas o la superficie), una gota que comprende un anticuerpo indicador que tiene afinidad por un epítopo diferente en el analito puede ponerse en contacto con el anticuerpo inmovilizado lavado que tiene potencialmente el analito capturado. El conjugado de anticuerpo marcado incluye un anticuerpo acoplado a una molécula indicadora, tal como una molécula radiactiva, una enzima capaz de catalizar una reacción de detectable (por ejemplo, un cambio de color, quimioluminiscencia, fluorescencia, quimioluminiscencia o electroquímica), una molécula quimioluminiscente o una molécula fluorescente. Dependiendo del indicador usado, el anticuerpo inmovilizado (por ejemplo, perlas u otra superficie), que incluye el analito y anticuerpo indicador puede someterse después a un protocolo de lavado, por ejemplo, como se describe en la Sección 6.6, para eliminar el exceso de anticuerpo indicador. After washing (for example, the beads or the surface), a drop comprising an indicator antibody that has an affinity for a different epitope in the analyte can be contacted with the washed immobilized antibody that potentially has the captured analyte. The labeled antibody conjugate includes an antibody coupled to an indicator molecule, such as a radioactive molecule, an enzyme capable of catalyzing a detectable reaction (e.g., a color change, chemiluminescence, fluorescence, chemiluminescence or electrochemistry), a chemiluminescent molecule or a fluorescent molecule. Depending on the indicator used, the immobilized antibody (eg, beads or other surface), which includes the analyte and indicator antibody can then be subjected to a washing protocol, for example, as described in Section 6.6, to remove excess indicator antibody.

6.3.2.4 Producción y Detección de Parámetros Medibles 6.3.2.4 Production and Detection of Measurable Parameters

El anticuerpo indicador unido puede cuantificarse por detección de una señal facilitada por el anticuerpo indicador. Por ejemplo, la señal puede ser de radiactividad, cambio de color, luminiscencia, fluorescencia, luminiscencia, espectro Raman, estrategias de dispersión de luz, agregación de partículas/perlas, resonancia de plasmón superficial, efecto espectroscópico Raman y similares. La detección puede ser directa o indirecta, por detección de la cantidad de anticuerpo acoplado al analito o por detección de la cantidad de anticuerpo no unido. The bound indicator antibody can be quantified by detection of a signal provided by the indicator antibody. For example, the signal may be radioactivity, color change, luminescence, fluorescence, luminescence, Raman spectrum, light scattering strategies, particle / pearl aggregation, surface plasmon resonance, Raman spectroscopic effect and the like. The detection can be direct or indirect, by detection of the amount of antibody coupled to the analyte or by detection of the amount of unbound antibody.

Para estrategias que requieren una reacción adicional para producir una señal, por ejemplo, la conversión de un producto no fluorescente en un producto fluorescente, una gota que incluye los reactivos necesarios adicionales puede ponerse en contacto con complejo de anticuerpo-antígeno-anticuerpo para facilitar la reacción adicional. For strategies that require an additional reaction to produce a signal, for example, the conversion of a non-fluorescent product into a fluorescent product, a drop that includes the additional necessary reagents can be contacted with antibody-antigen-antibody complex to facilitate additional reaction

Una vez que se ha permitido que el anticuerpo indicador se una al analito, el exceso de anticuerpo indicador puede eliminarse por lavado usando un protocolo de lavado, y pueden usarse operaciones de gotas para poner una gota que incluye los reactivos indicadores necesarios en contacto con el anticuerpo inmovilizado. En una realización, el anticuerpo indicador está marcado con una enzima (por ejemplo, peroxidasa de rábano picante (HRP) o fosfatasa alcalina (ALP)) capaz de catalizar una reacción que produce un parámetro medible. Por ejemplo, puede usarse HRP para catalizar el peróxido de hidrógeno para generar una señal electroquímica que puede detectarse por medición de la corriente o voltaje. La detección de anticuerpo unido puede conseguirse mediante una reacción de fluorescencia catalizada por la HRP usando Amplex Red y peróxido de hidrógeno como sustratos. Otro ejemplo emplea una conversión mediada por fosfatasa alcalina de NBT en formazán violeta, que puede detectarse en una gota colorimétricamente. En otra estrategia, un sustrato de quimioluminiscencia tal como luminol o Psatto de Lumigen podría catalizarse por HRP para generar una señal de quimioluminiscencia. Otros ejemplos de estrategias de detección adecuadas se analizan en otra parte en el presente documento. Once the indicator antibody has been allowed to bind to the analyte, excess indicator antibody can be washed away using a wash protocol, and drop operations can be used to place a drop that includes the necessary indicator reagents in contact with the immobilized antibody In one embodiment, the indicator antibody is labeled with an enzyme (for example, horseradish peroxidase (HRP) or alkaline phosphatase (ALP)) capable of catalyzing a reaction that produces a measurable parameter. For example, HRP can be used to catalyze hydrogen peroxide to generate an electrochemical signal that can be detected by measuring current or voltage. The detection of bound antibody can be achieved by a fluorescence reaction catalyzed by HRP using Amplex Red and hydrogen peroxide as substrates. Another example employs an alkaline phosphatase-mediated conversion of NBT into violet formazan, which can be detected in a colorimetrically drop. In another strategy, a chemiluminescence substrate such as luminol or Lumigen's Psatto could be catalyzed by HRP to generate a chemiluminescence signal. Other examples of suitable detection strategies are discussed elsewhere in this document.

En una realización, la etapa de detección se realiza en una gota en el microaccionador de gotas en presencia de un sensor para aumentar o maximizar la captura de señal a partir de la reacción. En otra realización, la reacción se realiza lejos de un sensor y la gota se transporta usando operaciones de gotas en presencia de un sensor con fines de detección. In one embodiment, the detection step is performed in a drop in the drop microaction in the presence of a sensor to increase or maximize the signal capture from the reaction. In another embodiment, the reaction is performed away from a sensor and the drop is transported using drop operations in the presence of a sensor for detection purposes.

6.3.2.5 Estrategias de Ensayo de Tipo Sándwich Alternativas 6.3.2.5 Alternative Sandwich Test Strategies

Se apreciará que son posibles una diversidad de estrategias alternativas. Por ejemplo, las etapas no tienen que realizarse en el orden descrito anteriormente, por ejemplo, el anticuerpo indicador puede unirse al analito antes de o al mismo tiempo que se expone el analito al anticuerpo inmovilizado. En otra estrategia, la unión de anticuerpo de captura, analito y anticuerpo indicador pueden realizarse todas simultáneamente y después presentarse a un sitio de captura y, entonces, lavarse. En algunas estrategias, tales como dispersión Raman de resonancia aumentada en superficie, no es necesario lavado. It will be appreciated that a variety of alternative strategies are possible. For example, the steps do not have to be performed in the order described above, for example, the indicator antibody can bind to the analyte before or at the same time the analyte is exposed to the immobilized antibody. In another strategy, the binding of capture antibody, analyte and indicator antibody can all be performed simultaneously and then presented to a capture site and then washed. In some strategies, such as Raman dispersion of enhanced surface resonance, washing is not necessary.

6.3.3 Ensayo Basado en Afinidad Competitivo 6.3.3 Test Based on Competitive Affinity

En una realización, la invención proporciona un ensayo basado en afinidad competitivo realizado en un microaccionador de gotas. Los analitos para la detección por ensayo basado en afinidad competitivo son típicamente aquellos que son demasiado pequeños para unirse a dos anticuerpos, como requiere un ensayo de tipo sándwich se apreciará que son posibles una amplia diversidad de protocolos dentro del ámbito de la invención para realizar ensayos basados en afinidad competitivos. El siguiente protocolo basado en gotas, que se basa en la ilustración de la Figura 5, se proporciona solamente a modo de ilustración y no pretende ser limitante del ámbito de la invención: In one embodiment, the invention provides an assay based on competitive affinity performed on a microactor of drops. Analytes for detection by competitive affinity-based assay are typically those that are too small to bind to two antibodies, as a sandwich-type assay will be appreciated that a wide variety of protocols are possible within the scope of the invention to perform assays. based on competitive affinity. The following drop-based protocol, which is based on the illustration in Figure 5, is provided by way of illustration only and is not intended to limit the scope of the invention:

(1)(one)
inmovilizar en una superficie un anticuerpo con especificidad por un analito diana;  immobilize on a surface an antibody with specificity by a target analyte;

(2)(2)
lavar el anticuerpo inmovilizado, por ejemplo, usando protocolo de lavado basado en gotas, para eliminar el exceso de anticuerpo;  wash the immobilized antibody, for example, using drop-based washing protocol, to remove excess antibody;

(3) (3)
proporcionar una gota de muestra que incluye potencialmente analito diana y que incluye un analito indicador; provide a drop of sample that potentially includes target analyte and that includes an indicator analyte;

(4)(4)
exponer el analito inmovilizado a la gota combinada de analito diana/analito indicador de modo que el analito indicador compite con cualquier analito diana por sitios de unión;  exposing the immobilized analyte to the combined drop of target analyte / indicator analyte so that the indicator analyte competes with any target analyte for binding sites;

(5)(5)
lavar el sustrato para eliminar el analito y el analito indicador no unidos;  wash the substrate to remove unbound analyte and indicator analyte;

(6)(6)
opcionalmente, realizar etapas adicionales para producir un parámetro o señal medible; y  optionally, perform additional steps to produce a measurable parameter or signal; Y

(7)(7)
cuantificar el analito indicador unido, en el que la cantidad de analito indicador es inversamente proporcional a la cantidad de analito diana.  quantify the bound indicator analyte, in which the amount of indicator analyte is inversely proportional to the amount of target analyte.

Una o más de cualquiera de las etapas anteriores pueden realizarse usando técnicas de manipulación de gotas en un microaccionador de gotas como se describe en el presente documento. Cada una de las etapas se analiza con más detalle en las secciones subsiguientes. One or more of any of the above steps can be performed using drop manipulation techniques in a drop microactor as described herein. Each of the stages is analyzed in more detail in subsequent sections.

6.3.3.1 Inmovilización de Anticuerpo 6.3.3.1 Antibody Immobilization

El anticuerpo puede inmovilizarse como se describe en la Sección ¡Error! No se encuentra la fuente de referencia. The antibody can be immobilized as described in the section Error! The reference source is not found.

6.3.3.2 Unión Competitiva 6.3.3.2 Competitive Union

Una gota que incluye la muestra que incluye potencialmente un analito diana se combina con una gota que incluye el analito indicador, y la gota combinada se pone en contacto con el anticuerpo inmovilizado. Como alternativa, la mezcla de diana e indicador se efectúa durante la carga del microaccionador de gotas. A drop that includes the sample that potentially includes a target analyte is combined with a drop that includes the indicator analyte, and the combined drop is contacted with the immobilized antibody. As an alternative, the mixture of target and indicator is carried out during the loading of the microactor of drops.

El analito indicador puede generarse por acoplamiento del ácido nucleico indicador con el analito usando cualquiera de una diversidad de procedimientos de conjugación. En una realización, la porción de analito se modifica con una molécula, tal como biotina, que genera un sitio de captura secundario para inmovilizar un complejo de ADN sensor con estreptavidina. El acoplamiento de biotina al analito no debe interferir excesivamente con su unión al anticuerpo de captura. El material biotinilado puede competir en algunos casos igualmente con el analito de la muestra de ensayo. El acoplamiento del analito biotinilado con una molécula indicadora puede producirse antes o después de que el analito biotinilado se capture por el anticuerpo inmovilizado. The indicator analyte can be generated by coupling the indicator nucleic acid with the analyte using any of a variety of conjugation procedures. In one embodiment, the analyte portion is modified with a molecule, such as biotin, that generates a secondary capture site to immobilize a sensor DNA complex with streptavidin. Biotin coupling to the analyte should not interfere excessively with its binding to the capture antibody. The biotinylated material may in some cases also compete with the analyte of the test sample. Coupling of the biotinylated analyte with an indicator molecule can occur before or after the biotinylated analyte is captured by the immobilized antibody.

Por ejemplo, en una realización, el ensayo se realiza mezclando una gota con una cantidad conocida de analito biotinilado con la gota de muestra que contiene potencialmente una cantidad desconocida de analito no modificado. Una gota que incluye el analito biotinilado se combina con una gota que incluye potencialmente el analito diana. La gota combinada se pone en contacto con el anticuerpo inmovilizado, de modo que el analito biotinilado y el analito diana (si existe) compiten por la unión al anticuerpo inmovilizado. La cantidad de analito biotinilado unido es inversamente proporcional a la cantidad de analito en la gota de ensayo. El anticuerpo inmovilizado (por ejemplo, las perlas o la superficie) puede someterse después a un protocolo de lavado, por ejemplo, como se describe en la Sección 6.6, para eliminar el exceso del analito indicador. For example, in one embodiment, the assay is performed by mixing a drop with a known amount of biotinylated analyte with the sample drop potentially containing an unknown amount of unmodified analyte. A drop that includes the biotinylated analyte is combined with a drop that potentially includes the target analyte. The combined drop is contacted with the immobilized antibody, so that the biotinylated analyte and the target analyte (if any) compete for binding to the immobilized antibody. The amount of biotinylated analyte bound is inversely proportional to the amount of analyte in the test drop. The immobilized antibody (for example, the beads or the surface) can then be subjected to a washing protocol, for example, as described in Section 6.6, to remove excess of the indicator analyte.

6.3.3.3 Detección del Analito Indicador 6.3.3.3 Indicator Analyte Detection

Después del lavado, una gota con un complejo indicador con estreptavidina-biotina se añade una gota que incluye las perlas lavadas o puestas en contacto de otro modo con una superficie que incluye el anticuerpo inmovilizado. El complejo indicador con estreptavidina-biotina se une a cualquier analito biotinilado que se hubiese capturado por el anticuerpo en la perla. After washing, a drop with an indicator complex with streptavidin-biotin is added a drop that includes the washed or otherwise contacted beads with a surface that includes the immobilized antibody. The streptavidin-biotin indicator complex binds to any biotinylated analyte that had been captured by the antibody in the bead.

6.4 Inmuno-PCR 6.4 Immuno-PCR

La invención proporciona una inmuno-PCR basada en gotas (Pick) para detectar con sensibilidad analitos que estén disponibles sólo a niveles traza. La presente invención combina los diversos medios de ensayo basados en afinidad que usan un anticuerpo detector en una plataforma basada en gotas y utiliza una cadena de ácido nucleico como marcador. Esta cadena de ácido nucleico se amplifica usando técnicas de amplificación (véase, por ejemplo, la Sección 6.1). The invention provides a drop-based immuno-PCR (Pick) for sensitively detecting analytes that are available only at trace levels. The present invention combines the various affinity-based assay media that use a detector antibody on a drop-based platform and utilizes a nucleic acid chain as a marker. This nucleic acid chain is amplified using amplification techniques (see, for example, Section 6.1).

Se apreciará que un aspecto importante de la invención implica la capacidad para realizar operaciones de gotas usando cada uno de los reactivos de iPCR necesarios y/o muestras en un microaccionador de gotas. Por ejemplo, la invención incluye: It will be appreciated that an important aspect of the invention implies the ability to perform drop operations using each of the necessary iPCR reagents and / or samples in a drop microactor. For example, the invention includes:

(1)(one)
un microaccionador de gotas que comprende en el mismo una gota que comprende uno o más de cualquiera de los reactivos y/o muestras descritos en el presente documento para realizar protocolos de iPCR;  a droplet microactor comprising therein a droplet comprising one or more of any of the reagents and / or samples described herein for performing iPCR protocols;

(2)(2)
un dispositivo o sistema de la invención que comprende dicho microaccionador de gotas;  a device or system of the invention comprising said droplet microactor;

(3)(3)
un procedimiento de realización de operaciones de gotas en, o manipulando de otro modo una gota, que hace uso de dicho sistema o microaccionador de gotas; y/o  a method of carrying out operations of drops in, or otherwise manipulating a drop, which makes use of said system or microactor of drops; I

(4)(4)
un procedimiento de realización de un ensayo basado en afinidad basado en gotas que hace uso de dicho sistema o microaccionador de gotas.  a method of conducting a drop-based affinity-based assay that makes use of said droplet system or microactor.
6.4.1 iPCR tipo Sándwich 6.4.1 iPCR sandwich type

En una realización, la invención proporciona una iPCR de tipo sándwich basada en gotas realizada en un microaccionador de gotas. En general, la iPCR de tipo sándwich implica: In one embodiment, the invention provides a drop-based sandwich iPCR made in a microactor of drops. In general, sandwich-type iPCR implies:

(1)(one)
inmovilizar en una superficie un anticuerpo con especificidad por un analito diana;  immobilize on a surface an antibody with specificity by a target analyte;

(2)(2)
lavar el anticuerpo inmovilizado, por ejemplo, usando un protocolo de lavado basado en gotas;  washing the immobilized antibody, for example, using a drop based wash protocol;

(3)(3)
exponer el anticuerpo inmovilizado a una gota de muestra que incluye potencialmente el analito diana;  exposing the immobilized antibody to a drop of sample that potentially includes the target analyte;

(4)(4)
lavar el anticuerpo inmovilizado, por ejemplo, usando un protocolo de lavado basado en gotas;  washing the immobilized antibody, for example, using a drop based wash protocol;

(5)(5)
exponer el anticuerpo inmovilizado (que incluye ahora potencialmente el analito diana unido al mismo) a una gota que incluye un segundo anticuerpo conjugado con una molécula de ácido nucleico:  exposing the immobilized antibody (which now potentially includes the target analyte bound thereto) to a drop that includes a second antibody conjugated to a nucleic acid molecule:

(6)(6)
lavar el anticuerpo inmovilizado, por ejemplo, usando un protocolo de ensayo basado en gotas;  washing the immobilized antibody, for example, using a drop-based test protocol;

(7)(7)
amplificar el ácido nucleico y detectar la amplificación (si existe) para determinar la presencia y cantidad de analito diana capturado.  amplify the nucleic acid and detect the amplification (if any) to determine the presence and amount of target analyte captured.

Una o más de cualquiera de las etapas anteriores puede realizarse usando técnicas de manipulación de gotas en un microaccionador de gotas como se describe en el presente documento. Cada una de las etapas se analiza con más detalle en las secciones subsiguientes. One or more of any of the above steps can be performed using drop manipulation techniques in a drop microactor as described herein. Each of the stages is analyzed in more detail in subsequent sections.

6.4.1.1 Inmovilización de Anticuerpo 6.4.1.1 Antibody Immobilization

Un anticuerpo primario se inmoviliza en una superficie. La superficie puede ser, por ejemplo, una superficie del microaccionador de gotas, o la superficie de perlas, tales como perlas magnéticamente sensibles. La inmovilización del anticuerpo en la superficie puede efectuarse en el microaccionador de gotas usando protocolos basados en gotas. Por ejemplo, los reactivos para inmovilizar un anticuerpo en una superficie pueden introducirse en el microaccionador de gotas, dispensarse como gotas separadas y transportarse en contacto con la superficie para su deposición. Cuando la superficie en cuestión es la superficie de una o más perlas, las perlas pueden introducirse en el microaccionador de gotas, dispensarse como gotas en un tampón, transportarse y unirse con una o más gotas que incluyen reactivos para inmovilizar las gotas en la superficie de las perlas. A primary antibody is immobilized on a surface. The surface may be, for example, a surface of the droplet microactor, or the surface of beads, such as magnetically sensitive beads. The immobilization of the antibody on the surface can be carried out in the microactor of drops using protocols based on drops. For example, reagents for immobilizing an antibody on a surface can be introduced into the drop microactor, dispensed as separate drops and transported in contact with the surface for deposition. When the surface in question is the surface of one or more beads, the beads may be introduced into the drop microactor, dispensed as drops in a buffer, transported and bound with one or more drops including reagents to immobilize the drops on the surface of the pearls.

Están disponibles una amplia diversidad de técnicas para la unión de anticuerpo a superficies. Por ejemplo, la superficie puede activarse con Proteína G para permitir la unión de moléculas de anticuerpo a través de su dominio Fc, dejando la región variable disponible para la captura de diana. El anticuerpo puede unirse covalentemente a superpies de látex por reacción de anticuerpo activado con látex de sulfato/aldehído de poliestireno acoplado con 1,3-diaminopropano. Pueden revestirse perlas de látex de poliestireno blancas de sulfato sin tensioactivo con anticuerpo por incubación con anticuerpo y tampón de conjugación (Na2CO3 30 mM, NaHCO3 70 mM, pH 9,5). Puede capturase anticuerpo biotinilado sobre sustratos revestidos con estreptavidina. También puede realizarse una inmovilización dirigida por luz, por ejemplo, como se describe en otra parte en la presente divulgación. A wide variety of techniques are available for antibody binding to surfaces. For example, the surface can be activated with Protein G to allow the binding of antibody molecules through its Fc domain, leaving the variable region available for target capture. The antibody can be covalently bound to latex superpies by reaction of activated polystyrene sulfate / aldehyde activated antibody coupled with 1,3-diaminopropane. White sulfate polystyrene latex beads without surfactant can be coated with antibody by incubation with antibody and conjugation buffer (30 mM Na2CO3, 70 mM NaHCO3, pH 9.5). Biotinylated antibody can be captured on streptavidin coated substrates. A light-directed immobilization can also be performed, for example, as described elsewhere in the present disclosure.

6.4.1.2 Unión de Analito Diana a Anticuerpo Inmovilizado 6.4.1.2 Binding of Diana Analyte to Immobilized Antibody

Una gota de muestra se pone en contacto con el anticuerpo inmovilizado para permitir que cualquier analito diana presente en la muestra se una con el anticuerpo inmovilizado. Esta etapa puede efectuarse por transporte de una gota de muestra en contacto con una superficie del microaccionador de gotas sobre la que se inmoviliza el anticuerpo. En otra realización, la etapa puede efectuarse uniendo una gota de muestra con una gota que incluye perlas sobre las que se ha inmovilizado el anticuerpo. El anticuerpo se une al analito de la gota de muestra. El anticuerpo inmovilizado (por ejemplo, las perlas o la superficie) puede someterse a un protocolo del lavado, por ejemplo, como se describe en la Sección 6.6. A drop of sample is contacted with the immobilized antibody to allow any target analyte present in the sample to bind with the immobilized antibody. This step can be carried out by transporting a drop of sample in contact with a surface of the drop microactor on which the antibody is immobilized. In another embodiment, the step can be performed by joining a drop of sample with a drop that includes beads on which the antibody has been immobilized. The antibody binds to the analyte of the sample drop. The immobilized antibody (eg, beads or surface) can be subjected to a washing protocol, for example, as described in Section 6.6.

6.4.1.3 Unión de Anticuerpo-NA a Analito Diana 6.4.1.3 Antibody-NA binding to Diana Analyte

Después del lavado (por ejemplo, de las perlas o la superficie), una gota que comprende un conjugado de anticuerpo-NA que tiene afinidad por un epítopo diferente en el analito puede ponerse en contacto con el anticuerpo inmovilizado lavado que tiene potencialmente el analito capturado. El conjugado de anticuerpo-NA incluye una molécula de ácido nucleico acoplada al anticuerpo. La molécula de ácido nucleico sirve como molde de ácido nucleico para su amplificación. El anticuerpo inmovilizado (por ejemplo, las perlas o la superficie) se somete después a un protocolo de lavado, por ejemplo, como se describe en la Sección 6.6. After washing (for example, the beads or the surface), a drop comprising an antibody-NA conjugate that has an affinity for a different epitope in the analyte can be contacted with the washed immobilized antibody that potentially has the captured analyte . The antibody-NA conjugate includes a nucleic acid molecule coupled to the antibody. The nucleic acid molecule serves as a nucleic acid template for amplification. The immobilized antibody (eg, beads or surface) is then subjected to a wash protocol, for example, as described in Section 6.6.

6.4.1.4 Amplificación de Ácido Nucleico 6.4.1.4 Nucleic Acid Amplification

El ácido nucleico se amplifica, por ejemplo, como se describe en la Sección 6.1. La cantidad de producto amplificado producido se mide, por ejemplo, usando detección de fluorescencia a tiempo real, detección electroquímica y/o electroquimioluminiscente. La cantidad de producto de PCR producido se correlaciona con la cantidad de anticuerpo-ADN unido, que depende a su vez de la cantidad de analito presente en la gota de muestra. The nucleic acid is amplified, for example, as described in Section 6.1. The amount of amplified product produced is measured, for example, using real-time fluorescence detection, electrochemical and / or electrochemiluminescent detection. The amount of PCR product produced is correlated with the amount of antibody-bound DNA, which in turn depends on the amount of analyte present in the sample drop.

6.4.1.5 Estrategia Alternativa 6.4.1.5 Alternative Strategy

En una realización alternativa, el orden de estas etapas se invierte generalmente para realizar la amplificación de ácido nucleico seguida de un ensayo basado en afinidad que da como resultado una señal óptica o eléctrica. En esta secuencia, se realizaría un inmunoensayo para controlar la amplificación de ácido nucleico. In an alternative embodiment, the order of these steps is generally reversed to perform nucleic acid amplification followed by an affinity-based assay that results in an optical or electrical signal. In this sequence, an immunoassay would be performed to control the amplification of nucleic acid.

6.4.2 iPCR Competitiva 6.4.2 Competitive iPCR

En una realización, la invención proporciona una iPCR competitiva realizada en un microaccionador de gotas. Los analitos para la detección por iPCR competitiva son típicamente aquellos que son demasiado pequeños para unirse a dos anticuerpos, como requiere un ensayo de tipo sándwich. En general, la iPCR competitiva implica: In one embodiment, the invention provides a competitive iPCR performed on a microactor of drops. Analytes for competitive iPCR detection are typically those that are too small to bind to two antibodies, as required by a sandwich type assay. In general, competitive iPCR implies:

(1)(one)
inmovilizar en una superficie un anticuerpo con especificidad por un analito diana;  immobilize on a surface an antibody with specificity by a target analyte;

(2) (2)
combinar una gota de muestra que incluye potencialmente analito diana con una gota que incluye un analito indicador; combining a drop of sample that potentially includes target analyte with a drop that includes an indicator analyte;

(3) (3)
exponer el anticuerpo inmovilizado a la gota combinada de analito diana/analito indicador, de modo que el analito indicador compite con cualquier analito diana por sitios de unión; exposing the immobilized antibody to the combined drop of target analyte / indicator analyte, so that the indicator analyte competes with any target analyte for binding sites;

(4)(4)
lavar el sustrato para eliminar el analito no unido;  wash the substrate to remove unbound analyte;

(5)(5)
acoplar el analito indicador unido a un ácido nucleico indicador; y  coupling the indicator analyte bound to an indicator nucleic acid; Y

(6)(6)
amplificar el ácido nucleico indicador y controlar el desarrollo de la amplificación para determinar la cantidad de analito indicador no unido, que para el analito indicador unido es inversamente proporcional a la cantidad de analito diana en la muestra.  amplify the indicator nucleic acid and control the development of the amplification to determine the amount of unbound indicator analyte, which for the bound indicator analyte is inversely proportional to the amount of target analyte in the sample.

Una o más de cualquiera de las etapas anteriores pueden realizarse usando técnicas de manipulación de gotas en un microaccionador de gotas como se describe en el presente documento. Cada una de las etapas se analiza con más detalle en las secciones subsiguientes. One or more of any of the above steps can be performed using drop manipulation techniques in a drop microactor as described herein. Each of the stages is analyzed in more detail in subsequent sections.

6.4.2.1 Unión Competitiva 6.4.2.1 Competitive Union

Una gota que incluye la muestra que incluye potencialmente un analito diana se combina con una gota que incluye el analito indicador y la gota combinada se pone en contacto con el anticuerpo inmovilizado. A drop that includes the sample that potentially includes a target analyte is combined with a drop that includes the indicator analyte and the combined drop is contacted with the immobilized antibody.

El analito indicador puede generarse por acoplamiento del ácido nucleico indicador con el analito usando cualquiera de una diversidad de procedimientos de conjugación. En una realización, la porción de analito se modifica con una molécula, tal como biotina, que genera un sitio de captura secundario para inmovilizar un complejo de estreptavidina-ADN. El acoplamiento de biotina con el analito no debe interferir excesivamente con su unión al anticuerpo de captura primario. El material biotinilado puede competir en algunos casos igualmente con el analito de la muestra. El acoplamiento del analito biotinilado con el ácido nucleico indicador puede producirse antes o después de que el analito biotinilado se capture por el anticuerpo inmovilizado. The indicator analyte can be generated by coupling the indicator nucleic acid with the analyte using any of a variety of conjugation procedures. In one embodiment, the analyte portion is modified with a molecule, such as biotin, that generates a secondary capture site to immobilize a streptavidin-DNA complex. The coupling of biotin with the analyte should not interfere excessively with its binding to the primary capture antibody. The biotinylated material may in some cases also compete with the analyte in the sample. Coupling of the biotinylated analyte with the indicator nucleic acid can occur before or after the biotinylated analyte is captured by the immobilized antibody.

Por ejemplo, en una realización, el ensayo se realiza mezclando una gota con una cantidad conocida de analito biotinilado con la gota de muestra que contiene potencialmente una cantidad desconocida de analito no modificado. Una gota que incluye el analito biotinilado se combina con una gota que incluye potencialmente el analito diana. La gota combinada se pone en contacto con el anticuerpo inmovilizado, de modo que el analito biotinilado y el analito diana (si existe) compiten por la unión al anticuerpo inmovilizado. La cantidad de analito biotinilado unido es inversamente proporcional a la cantidad de analito en la gota de muestra. For example, in one embodiment, the assay is performed by mixing a drop with a known amount of biotinylated analyte with the sample drop potentially containing an unknown amount of unmodified analyte. A drop that includes the biotinylated analyte is combined with a drop that potentially includes the target analyte. The combined drop is contacted with the immobilized antibody, so that the biotinylated analyte and the target analyte (if any) compete for binding to the immobilized antibody. The amount of biotinylated analyte bound is inversely proportional to the amount of analyte in the sample drop.

6.4.2.2 Acoplamiento al Indicador de Ácido Nucleico 6.4.2.2 Coupling to the Nucleic Acid Indicator

Después del lavado, se añade una gota con un complejo de ácido nucleico indicador con estreptavidina-biotina a una gota que incluye las perlas o la superficie lavadas. El complejo de ácido nucleico indicador con estreptavidina-biotina se une a cualquier analito biotinilado que se hubiese capturado por el anticuerpo en la perla. After washing, a drop with a streptavidin-biotin indicator nucleic acid complex is added to a drop that includes the washed beads or surface. The streptavidin-biotin indicator nucleic acid complex binds to any biotinylated analyte that had been captured by the antibody in the bead.

6.4.2.3 Amplificación del Ácido Nucleico 6.4.2.3 Nucleic Acid Amplification

Después del lavado, la cantidad de un complejo de ácido nucleico indicador con estreptavidinabiotina inmovilizado se determina por amplificación del ácido nucleico indicador. La señal de amplificación es una medida inversa de la cantidad de analito en la muestra original. La amplificación puede desarrollarse como se describe en la Sección 6.1. La presencia y la cantidad de producto amplificado producido se miden, por ejemplo, usando detección de fluorescencia a tiempo real. La cantidad de analito indicador que se desplazó es proporcional a la cantidad de analito diana en la muestra. After washing, the amount of an indicator nucleic acid complex with immobilized streptavidin biotin is determined by amplification of the indicator nucleic acid. The amplification signal is an inverse measure of the amount of analyte in the original sample. Amplification can be developed as described in Section 6.1. The presence and quantity of amplified product produced are measured, for example, using real-time fluorescence detection. The amount of indicator analyte that was displaced is proportional to the amount of target analyte in the sample.

6.4.2.4 Estrategias Alternativas 6.4.2.4 Alternative Strategies

Las etapas no se limitan al orden dado. Por ejemplo, el anticuerpo puede unirse al analito diana/analito indicador antes de que se inmovilice por combinación de una gota que incluye el anticuerpo libre con una o más gotas que incluyen el analito diana/analito indicador, después de lo cual el anticuerpo puede ponerse en contacto con la superficie para su inmovilización. El analito indicador puede conjugarse con el ácido nucleico indicador en el microaccionador de gotas por combinación de gotas que incluyen los dos reactivos. Una gota que incluye el analito indicador puede combinarse con una gota que incluye el ácido nucleico indicador para efectuar la conjugación antes o después de que el analito indicador se exponga al anticuerpo capturado. Son posibles una diversidad de alternativas dentro del ámbito de la invención. The stages are not limited to the given order. For example, the antibody can bind to the target analyte / indicator analyte before it is immobilized by combining a drop that includes the free antibody with one or more drops that include the target analyte / indicator analyte, after which the antibody can be placed. in contact with the surface for immobilization. The indicator analyte can be conjugated with the indicator nucleic acid in the drop microactor by combination of drops that include the two reagents. A drop that includes the indicator analyte can be combined with a drop that includes the indicator nucleic acid to effect conjugation before or after the indicator analyte is exposed to the captured antibody. A variety of alternatives are possible within the scope of the invention.

6.4.3 Muestras y Preparación de Muestras 6.4.3 Samples and Sample Preparation

Una amplia diversidad de analitos pueden detectarse usando protocolos de iPCR basados en gotas de la invención. Una sola muestra puede analizarse para uno o más analitos diana. Los analitos pueden ser, por ejemplo, analitos biológicos o analitos sintéticos. Por ejemplo, en una realización, los analitos se seleccionan de las categorías siguientes: analitos de fuentes bacterianas, analitos de fuentes virales, analitos de fuentes de esporas, analitos de toxinas proteicas y analitos de toxinas de bajo peso molecular. En una realización, los analitos diana incluyen toxinas o analitos indicativos de la presencia de organismos biológicos específicos, por ejemplo, enfermedades infecciosas, o toxinas que se emplean en el bioterrorismo o la guerra biológica. Los ejemplos de dichos organismos incluyen el carbunco, la gripe aviar, el botulismo, hantavirus, legionelosis, plaga neumónica, viruela, tularemia y fiebres hemorrágicas virales (FHV). A wide variety of analytes can be detected using drop-based iPCR protocols of the invention. A single sample can be analyzed for one or more target analytes. The analytes can be, for example, biological analytes or synthetic analytes. For example, in one embodiment, the analytes are selected from the following categories: bacterial source analytes, viral source analytes, spore source analytes, protein toxin analytes and low molecular weight toxin analytes. In one embodiment, the target analytes include toxins or analytes indicative of the presence of specific biological organisms, for example, infectious diseases, or toxins that are employed in bioterrorism or biological warfare. Examples of such organisms include anthrax, avian influenza, botulism, hantavirus, legionellosis, pneumonic plague, smallpox, tularemia and viral hemorrhagic fevers (FHV).

6.4.4 Protocolos de Inmuno-PCR 6.4.4 Immuno-PCR protocols

El sistema de la invención permite que se realicen simultáneamente múltiples ensayos de inmuno-PCR en una sola muestra. Además, los ensayos de inmuno-PCR pueden realizarse junto con otros ensayos, tales como PCR y/o ensayos basados en afinidad. The system of the invention allows multiple immuno-PCR assays to be performed simultaneously in a single sample. In addition, immuno-PCR assays can be performed in conjunction with other assays, such as PCR and / or affinity based assays.

6.5 Analizador Multi-Analito 6.5 Multi-Analyte Analyzer

Diversos protocolos para la amplificación de ácidos nucleicos, la secuenciación de ácidos nucleicos, ensayos basados en afinidad, manipulación de células, manipulación y lavado de perlas, y protocolos de detección de analitos pueden integrarse también fácilmente en un solo sistema microaccionador de gotas. En una realización, un solo microaccionador de gotas incluye reactivos y componentes de detección para realizar la amplificación de ácidos nucleicos y la secuenciación de ácidos nucleicos. En otra realización, un solo microaccionador de gotas incluye reactivos y componentes de detección para realizar la amplificación de ácidos nucleicos para la detección de un patógeno sanguíneo y reactivos y componentes de detección para realizar uno o más ensayos distintos de los tipos de ensayo y/o para los tipos de analito como se describen en el presente documento. En otra realización, un microaccionador de gotas incluye componentes para manipular células junto con componentes y reactivos para realizar ensayos basados en afinidad. Various protocols for nucleic acid amplification, nucleic acid sequencing, affinity-based assays, cell manipulation, pearl manipulation and washing, and analyte detection protocols can also be easily integrated into a single microaction drop system. In one embodiment, a single droplet microactor includes reagents and detection components to perform nucleic acid amplification and nucleic acid sequencing. In another embodiment, a single droplet microactor includes reagents and detection components to perform nucleic acid amplification for the detection of a blood pathogen and reagents and detection components to perform one or more tests other than test types and / or for analyte types as described herein. In another embodiment, a droplet microactor includes components for handling cells together with components and reagents for affinity-based assays.

6.6 Superficies y Protocolos de Lavado de Superficies 6.6 Surfaces and Surface Washing Protocols

Diversos protocolos de la invención requieren superficies para la inmovilización de reactivos. Por ejemplo, pueden usarse tensioactivos para capturar o inmovilizar componentes diana de una gota, tales como células, otras perlas, micropartículas, nanopartículas, anticuerpos, proteínas, péptidos, ácidos nucleicos, moléculas pequeñas y/o otros componentes químicos. Las superficies usadas para tales fines pueden incluir, por ejemplo, superficies de perlas, micropartículas, nanopartículas, membranas, objetos físicos y/o superficies de microaccionadores de gotas. Diversos protocolos requieren una etapa de lavado en la que los materiales no unidos se eliminan de una o más superficies. Various protocols of the invention require surfaces for immobilization of reagents. For example, surfactants can be used to capture or immobilize target components of a drop, such as cells, other beads, microparticles, nanoparticles, antibodies, proteins, peptides, nucleic acids, small molecules and / or other chemical components. Surfaces used for such purposes may include, for example, surfaces of beads, microparticles, nanoparticles, membranes, physical objects and / or micro-actuator surfaces of droplets. Various protocols require a washing step in which unbound materials are removed from one or more surfaces.

Una gota de muestra que incluye uno o más componentes diana para su captura puede ponerse en contacto, usando operaciones de gotas, con una superficie que tiene afinidad por dichas dianas. Pueden usarse protocolos de lavado de la invención para eliminar de la superficie componentes no unidos de la gota de muestra. Por ejemplo, puede usarse un protocolo de gotas para poner una o más gotas que incluyen uno o más componentes diana en contacto con una o más superficies, de modo que uno o más componentes diana puedan inmovilizarse o capturarse en las unas o más superficies. Puede ejecutarse un protocolo de lavado para eliminar sustancias no unidas de las unas o más superficies. De forma similar, puede usarse un protocolo de gotas para poner una o más gotas que incluyen uno o más componentes diana en contacto con una o más perlas, de modo que el uno o más componentes diana pueden inmovilizarse o capturarse en la una o más perlas. Puede ejecutarse un protocolo de lavado para separar las sustancias no unidas de la una o más perlas. A sample drop that includes one or more target components for capture can be contacted, using drop operations, with a surface that has affinity for said targets. Washing protocols of the invention can be used to remove unbound components from the sample drop from the surface. For example, a drop protocol can be used to place one or more drops that include one or more target components in contact with one or more surfaces, so that one or more target components can be immobilized or captured on the one or more surfaces. A washing protocol can be executed to remove unbound substances from the one or more surfaces. Similarly, a drop protocol can be used to place one or more drops that include one or more target components in contact with one or more beads, so that the one or more target components can be immobilized or captured on the one or more beads . A washing protocol can be executed to separate unbound substances from the one or more beads.

El lavado implica generalmente poner una o más gotas de lavado en contacto con la superficie inmovilizada. El lavado puede implicar la agitación de las gotas mientras están en contacto con la superficie. Las gotas de lavado pueden incluir, por ejemplo, agua, agua desionizada, solucione salinas, soluciones ácidas, soluciones básicas, soluciones de detergente y/o tampones. Washing generally involves placing one or more washing drops in contact with the immobilized surface. Washing may involve agitation of the drops while in contact with the surface. Washing drops may include, for example, water, deionized water, saline solution, acid solutions, basic solutions, detergent solutions and / or buffers.

Los protocolos de lavado de la invención dan como resultado una eliminación altamente eficaz de sustancias no unidas de la superficie. En una realización, la invención proporciona un procedimiento para proporcionar una gota en contacto con una superficie con una concentración reducida de una sustancia. Este procedimiento puede incluir en general proporcionar una superficie en contacto con una gota que comprende una concentración de partida de la sustancia, y que tiene un volumen de partida; realizar una o más operaciones de gotas para unir una gota de lavado con la gota para dar una gota combinada; y realizar una o más operaciones de gotas para dividir la gota combinada para dar un conjunto de gotas que incluye: (i) una gota en contacto con la superficie que tiene una concentración disminuida y una cantidad disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y (ii) una gota que está separada de la superficie. The washing protocols of the invention result in a highly effective removal of unbound substances from the surface. In one embodiment, the invention provides a method of providing a drop in contact with a surface with a reduced concentration of a substance. This process may generally include providing a surface in contact with a drop comprising a starting concentration of the substance, and having a starting volume; perform one or more operations of drops to join a drop of washing with the drop to give a combined drop; and performing one or more drops operations to divide the combined drop to give a set of drops that includes: (i) a drop in contact with the surface having a decreased concentration and a decreased amount of the substance relative to the starting concentration ; and (ii) a drop that is separated from the surface.

El procedimiento de la invención puede dar una gota en contacto con la superficie que tiene una cantidad disminuida o cantidad sustancialmente disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida. La gota resultante puede tener en algunas realizaciones un volumen que sea aproximadamente el mismo que el volumen de partida. En algunas realizaciones, las etapas de lavado pueden repetirse hasta que se alcance o supere una cantidad máxima predeterminada del uno o más componentes en la gota resultante. La cantidad predeterminada puede representar una reducción sustancial respecto a la concentración de partida. En algunos casos, la gota resultante puede estar sustancialmente libre de los componentes. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la reducción en la cantidad supera el 99, 99,9, 99,99, 99,999, 99,9999, 99,99999, 99,999999 por ciento en una base molar. The process of the invention may give a drop in contact with the surface having a decreased amount or substantially decreased amount of the substance with respect to the starting concentration. The resulting drop may in some embodiments have a volume that is approximately the same as the starting volume. In some embodiments, the washing steps may be repeated until a predetermined maximum amount of the one or more components in the resulting drop is reached or exceeded. The predetermined amount may represent a substantial reduction with respect to the starting concentration. In some cases, the resulting drop may be substantially free of the components. For example, in some embodiments, the amount reduction exceeds 99, 99.9, 99.99, 99.999, 99.9999, 99.99999, 99.999999 percent on a molar basis.

El procedimiento de la invención puede producir una gota en contacto con la superficie que tiene una concentración disminuida o una concentración sustancialmente disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida. La gota resultante puede tener en algunas realizaciones un volumen que sea aproximadamente el mismo que el volumen de partida. En algunas realizaciones, las etapas de lavado pueden repetirse hasta que se alcance o supere una concentración máxima predeterminada del uno o más componentes en la gota resultante. El límite de concentración predeterminado puede representar una reducción sustancial respecto a la concentración de partida. En algunos casos, la gota resultante puede estar sustancialmente libre de los componentes. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la reducción en la concentración supera el 99, 99,9, 99,99, 99,999, 99,9999, 99,99999, 99,999999 por ciento. The process of the invention can produce a drop in contact with the surface having a decreased concentration or a substantially decreased concentration of the substance with respect to the starting concentration. The resulting drop may in some embodiments have a volume that is approximately the same as the starting volume. In some embodiments, the washing steps may be repeated until a predetermined maximum concentration of one or more components in the resulting drop is reached or exceeded. The predetermined concentration limit may represent a substantial reduction with respect to the starting concentration. In some cases, the resulting drop may be substantially free of the components. For example, in some embodiments, the reduction in concentration exceeds 99, 99.9, 99.99, 99.999, 99.9999, 99.99999, 99.999999 percent.

6.6.1 Lavado de Perlas 6.6.1 Pearl Wash

Para protocolos que hacen uso de perlas, una gota con perlas puede combinarse usando operaciones de gotas con una o más gotas de lavado. Después, mientras se retienen las perlas (por ejemplo, físicamente o magnéticamente), la gota unida puede dividirse usando operaciones de gotas en dos o más gotas: una o más gotas con perlas y una o más gotas sin una cantidad sustancial de perlas. En una realización, la gota unida se divide usando operaciones de gotas en una gota con perlas y una gota sin una cantidad sustancial de perlas. For protocols that make use of beads, a drop with beads can be combined using drop operations with one or more wash drops. Then, while retaining the beads (for example, physically or magnetically), the attached drop can be divided using drop operations into two or more drops: one or more drops with beads and one or more drops without a substantial amount of beads. In one embodiment, the attached drop is divided using drop operations in a drop with beads and a drop without a substantial amount of beads.

Generalmente, cada ejecución de un protocolo de lavado da como resultado la retención de suficientes perlas para realizar el ensayo deseado sin efectos excesivamente perjudiciales sobre los resultados del ensayo. En ciertas realizaciones, cada división de la gota unida da como resultado la retención de más del 90, 95, 97, 98, 99, 99,1, 99,2, 99,3, 99,4, 99,5, 99,6, 99,7, 99,8, 99, 99,9, 99,99, 99,999, 99,9999, 99,99999 ó 99,999999 por ciento de perlas. En otras realizaciones, cada ejecución de un protocolo de lavado para conseguir una reducción predeterminada en la concentración y/o cantidad de la sustancia eliminada da como resultado la retención de más del 99, 99,1, 99,2, 99,3, 99,4, 99,5, 99,6, 99,7, 99,8, 99, 99,9, 99,99, 99,999, 99,9999, 99,99999 ó 99,999999 por ciento de perlas. En otras realizaciones más, la cantidad de perlas retenidas se calcula y los resultados se ajustan por consiguiente. Generally, each execution of a wash protocol results in the retention of sufficient beads to perform the desired test without excessively detrimental effects on the test results. In certain embodiments, each division of the bound drop results in the retention of more than 90, 95, 97, 98, 99, 99.1, 99.2, 99.3, 99.4, 99.5, 99, 6, 99.7, 99.8, 99, 99.9, 99.99, 99.999, 99.9999, 99.99999 or 99.999999 percent pearls. In other embodiments, each execution of a wash protocol to achieve a predetermined reduction in the concentration and / or amount of the substance removed results in the retention of more than 99, 99.1, 99.2, 99.3, 99 , 4, 99.5, 99.6, 99.7, 99.8, 99, 99.9, 99.99, 99.999, 99.9999, 99.99999 or 99.999999 percent pearls. In yet other embodiments, the amount of retained beads is calculated and the results are adjusted accordingly.

En algunas realizaciones, las perlas pueden lavarse en depósitos en los que la gota que contiene perlas y las gotas de lavado se combinan, las perlas se retienen (por ejemplo, mediante un imán, por estructuras físicas, fuerzas electroestáticas), y las gotas que carecen de perlas se dispensan desde el depósito usando operaciones de gotas. Por ejemplo, las perlas pueden lavarse mediante una estrategia de dilución y dispensación por la que se añade un tampón de lavado al depósito para diluir el contenido, las perlas magnéticamente sensibles se localizan dentro del depósito con un imán y la mayor parte de la solución se dispensa desde el depósito, y este ciclo se repite hasta que se alcanzan niveles aceptables de lavado. In some embodiments, the beads may be washed in tanks in which the drop containing beads and the wash drops are combined, the beads are retained (for example, by a magnet, by physical structures, electrostatic forces), and the drops that No pearls are dispensed from the tank using drop operations. For example, the beads can be washed by a dilution and dispensing strategy whereby a wash buffer is added to the tank to dilute the content, the magnetically sensitive beads are located inside the tank with a magnet and most of the solution is dispensed from the tank, and this cycle is repeated until acceptable levels of washing are reached.

Un ejemplo no limitante ilustrado en la Figura 6 implica inmovilizar perlas magnéticamente sensibles usando un campo magnético. Las perlas magnéticamente sensibles inmovilizadas pueden liberarse por reducción o eliminación del campo magnético. El lavado de perlas magnéticamente sensibles puede incluir generalmente las etapas siguientes: A non-limiting example illustrated in Figure 6 involves immobilizing magnetically sensitive beads using a magnetic field. Magnetically sensitive immobilized beads can be released by reduction or elimination of the magnetic field. Washing of magnetically sensitive beads can generally include the following steps:

(1)(one)
usar operaciones de gotas para situar una gota 1101 que comprende perlas magnéticamente sensibles 1102 y sustancias no unidas 1103 en proximidad a un imán 1104;  using drop operations to place a drop 1101 comprising magnetically sensitive beads 1102 and unbound substances 1103 in proximity to a magnet 1104;

(2)(2)
usar operaciones de gotas para combinar una gota de lavado 1106 con la gota 1101 que comprende las perlas magnéticamente sensibles 1102;  using drop operations to combine a wash drop 1106 with the drop 1101 comprising the magnetically sensitive beads 1102;

(3)(3)
inmovilizar las perlas 1102 por aplicación de un campo magnético;  immobilize the beads 1102 by application of a magnetic field;

(4)(4)
usar operaciones de gotas para eliminar algunas o todas las gotas que rodean las perlas para dar una gota 1108 que comprende las perlas con una concentración reducida de sustancia diana no unida y una gota 1110 que comprende una sustancia diana no unida;  using drop operations to remove some or all of the drops surrounding the beads to give a drop 1108 comprising the beads with a reduced concentration of unbound target substance and a drop 1110 comprising a unbound target substance;

(5)(5)
liberar las perlas 1102 por eliminación del campo magnético;  release the beads 1102 by removing the magnetic field;

(6)(6)
repetir las etapas (2) a (3) o (2) a (4) hasta que se alcance un grado predeterminado de purificación.  Repeat steps (2) to (3) or (2) to (4) until a predetermined degree of purification is achieved.

De esta forma, las sustancias no unidas, tales como contaminantes, subproductos o exceso de reactivos, pueden separarse de las perlas. Cada ciclo produce una gota que incluye las perlas pero con un nivel disminuido de las sustancias no deseadas. La etapa (5) no es necesaria en cada ciclo de lavado; sin embargo, puede ser útil para mejorar el lavado por liberación de contaminantes que pueden estar atrapados en las perlas inmovilizadas. Las etapas pueden realizarse en un orden diferente, por ejemplo, las etapas (2) y (3) pueden invertirse. Las etapas en el protocolo de lavado pueden efectuarse en un microaccionador de gotas usando operaciones de gotas como se describen en el presente documento. In this way, unbound substances, such as contaminants, byproducts or excess reagents, can be separated from the beads. Each cycle produces a drop that includes pearls but with a decreased level of unwanted substances. Step (5) is not necessary in each wash cycle; however, it may be useful for improving the release wash of contaminants that may be trapped in immobilized beads. The stages can be performed in a different order, for example, the steps (2) and (3) can be reversed. The steps in the washing protocol can be carried out in a microactor of drops using operations of drops as described herein.

Otra realización se ilustra en la Figura 7 y puede comprender una placa superior 1201, una placa inferior 1202, electrodos 1203 y un imán 1204. Las etapas de la realización pueden incluir generalmente: Another embodiment is illustrated in Figure 7 and may comprise an upper plate 1201, a lower plate 1202, electrodes 1203 and a magnet 1204. The steps of the embodiment may generally include:

(1)(one)
usar operaciones de gotas para combinar un lingote 1205 con una gota 1206 que comprende perlas magnéticamente sensibles 1207 y material no unido 1208 en proximidad a un imán 1204;  using drop operations to combine an ingot 1205 with a drop 1206 comprising magnetically sensitive beads 1207 and unbound material 1208 in proximity to a magnet 1204;

(2,3) con las perlas 1207 inmovilizadas, usar operaciones de gotas para transportar el lingote combinado resultante 1210 a través de las perlas 1207 para separar el material no unido 1208 de las perlas 1207; (2,3) with the 1207 beads immobilized, use drop operations to transport the resulting combined ingot 1210 through the beads 1207 to separate the unbound material 1208 from the beads 1207;

(4)(4)
usar operaciones de gotas para eliminar por separación una porción del lingote combinado 1210 para dar una porción 1212 que comprende las perlas con una concentración reducida de sustancia diana no unida y una porción 1214 que comprende sustancia diana no unida;  using drop operations to remove a portion of the combined ingot 1210 separately to give a portion 1212 comprising the beads with a reduced concentration of unbound target substance and a portion 1214 comprising unbound target substance;

(5)(5)
repetir las etapas (1)-(4) según sea necesario para conseguir la reducción deseada en el material no unido.  Repeat steps (1) - (4) as necessary to achieve the desired reduction in unbound material.

En una estrategia relacionada, el lingote puede complementarse continuamente por adición de gotas de lavado adicionales y/o lingotes a medida que el lingote se transporta a través de las perlas inmovilizadas. El procedimiento puede continuar hasta que se alcance la reducción deseada en el material no unido. In a related strategy, the ingot can be continuously supplemented by the addition of additional wash drops and / or ingots as the ingot is transported through the immobilized beads. The procedure can continue until the desired reduction in unbound material is achieved.

La Figura 8 ilustra una realización alternativa que también puede comprender una placa superior 1301, una placa inferior 1302, electrodos 1303 y un imán 1304. En esta realización, el imán 1304 se mueve, tal como en la dirección de A1, para separar las perlas 1305 del material no unido 1306 en un lingote combinado 1307 en lugar de mover el lingote 1307. Una estrategia similar implica el movimiento tanto del imán como del lingote para conseguir la separación (no se muestra). Otra estrategia más implica el uso de múltiples imanes para mover las perlas (no se muestra). Figure 8 illustrates an alternative embodiment that may also comprise an upper plate 1301, a lower plate 1302, electrodes 1303 and a magnet 1304. In this embodiment, the magnet 1304 moves, such as in the direction of A1, to separate the beads. 1305 of unbound material 1306 in a combined ingot 1307 instead of moving the ingot 1307. A similar strategy involves the movement of both the magnet and the ingot to achieve separation (not shown). Another strategy involves the use of multiple magnets to move the pearls (not shown).

En realizaciones en las que se usan perlas magnéticamente sensibles, los inventores han descubierto que la aplicación de un campo magnético, aunque es útil para inmovilizar temporalmente las perlas, mover las perlas y/o ubicar las perlas, a veces da como resultado una agregación no deseada de las perlas. En una realización, se incluye un tensioactivo para evitar o reducir la agregación de perlas. Los ejemplos de tensioactivos adecuados para este fin incluyen: Tween®20, Tween®80, Triton X-100. Los tensioactivos deberían seleccionarse y usarse en cantidades que reduzcan o eliminen la agregación de perlas y minimicen la adsorción inespecífica mientras que al mismo tiempo no den como resultado una pérdida significativa de analitos diana o reactivos de la gota. In embodiments in which magnetically sensitive beads are used, the inventors have discovered that the application of a magnetic field, although useful for temporarily immobilizing the beads, moving the beads and / or locating the beads, sometimes results in an aggregation not Desired pearls. In one embodiment, a surfactant is included to prevent or reduce pearl aggregation. Examples of suitable surfactants for this purpose include: Tween®20, Tween®80, Triton X-100. Surfactants should be selected and used in amounts that reduce or eliminate pearl aggregation and minimize nonspecific adsorption while at the same time not resulting in a significant loss of target analytes or drop reagents.

Otra estrategia para eliminar o reducir la agregación por aglutinación de perlas implica el uso de pequeñas cantidades de perlas de mayor tamaño. Puede usarse cualquier cantidad de perlas que pueda estar contenida en una gota durante una o más operaciones de gotas. En algunas realizaciones, el número de perlas magnéticamente sensibles puede variar de una a varios cientos de miles. Por ejemplo, en una realización, la invención hace uso de una a 100 perlas magnéticamente sensibles por gota. Por ejemplo, la invención puede hacer uso de 1, 2, 3, 4, 5, 6. 7, 8, 9, 10, ...100 perlas magnéticamente sensibles por gota. En una realización, el número de perlas magnéticamente sensibles es de una a 10. El uso de menores cantidades de perlas magnéticamente sensibles permite que se usen perlas de mayor tamaño. Por ejemplo, en una realización, la invención hace uso de una a 100 perlas magnéticamente sensibles por gota, en la que las perlas tienen un diámetro medio de aproximadamente 25 a aproximadamente 100 micrómetros. En otra realización, la invención hace uso de una a 10 perlas magnéticamente sensibles por gota, en la que las perlas tienen un diámetro medio de aproximadamente 50 a aproximadamente 100 micrómetros. Another strategy to eliminate or reduce aggregation by pearl agglutination involves the use of small amounts of larger pearls. Any amount of beads that may be contained in a drop can be used during one or more drop operations. In some embodiments, the number of magnetically sensitive beads may vary from one to several hundred thousand. For example, in one embodiment, the invention makes use of one to 100 magnetically sensitive beads per drop. For example, the invention can make use of 1, 2, 3, 4, 5, 6. 7, 8, 9, 10, ... 100 magnetically sensitive beads per drop. In one embodiment, the number of magnetically sensitive beads is from one to 10. The use of smaller amounts of magnetically sensitive beads allows larger beads to be used. For example, in one embodiment, the invention makes use of one to 100 magnetically sensitive beads per drop, in which the beads have an average diameter of about 25 to about 100 micrometers. In another embodiment, the invention makes use of one to 10 magnetically sensitive beads per drop, in which the beads have an average diameter of about 50 to about 100 micrometers.

6.7 Manipulación de Células 6.7 Cell Handling

La captura inmunogénica de células pertinentes puede efectuarse usando perlas con anticuerpo, tales como perlas anti-citoqueratina, y puede usarse para capturar células pertinentes a partir de una muestra antes de su introducción en el microaccionador de gotas y/o a partir de una gota en un microaccionador de gotas. La unión puede aumentarse o los tiempos de incubación pueden reducirse en el microaccionador de gotas trasladando activamente la gota o agitando vorticialmente la gota dentro de un depósito. Las perlas pueden aislarse y lavarse como se describe en otra parte en el presente documento. Las células diana pueden liberarse en una suspensión en una gota en el microaccionador de gotas. Immunogenic capture of relevant cells can be performed using antibody beads, such as anti-cytokeratin beads, and can be used to capture relevant cells from a sample before being introduced into the drop microactor and / or from a drop in a drop. drop microaction. Binding can be increased or incubation times can be reduced in the drop microactor by actively moving the drop or vortexing the drop into a reservoir. The beads can be isolated and washed as described elsewhere herein. The target cells can be released in a suspension in a drop in the drop microactor.

6.8 Arquitectura y Funcionamiento del Microaccionador de Gotas 6.8 Architecture and Operation of the Drop Microactor

El sistema de la invención incluye generalmente un microaccionador de gotas controlado por un procesador. Por ejemplo, el procesador puede, entre otras cosas, programarse para controlar manipulaciones de gotas en un microaccionador de gotas. Son posibles una amplia diversidad de configuraciones de microaccionadores de gotas. Se proporciona una ilustración en la Figura 3. Los ejemplos de componentes que pueden configurarse en un microaccionador de gotas de la invención incluyen diversos fluidos de carga que pueden cargarse en el microaccionador de gotas; mecanismos de carga de fluido para introducir fluido de carga, muestra y/ reactivos en el microaccionador de gotas; diversos depósitos, tales como depósitos de entrada y depósitos de procesamiento; mecanismos de dispensación de gotas; medios para controlar la temperatura del microaccionador de gotas, del fluido de carga y/o de una gota en un microaccionador de gotas; y componentes generadores de campo magnético para manipular perlas magnéticamente sensibles en un microaccionador de gotas. Esta sección analiza estos y otros aspectos del microaccionador de gotas y su uso en los sistemas de la invención. The system of the invention generally includes a droplet microactor controlled by a processor. For example, the processor can, among other things, be programmed to control drop manipulations in a drop microactor. A wide variety of configurations of droplet micro-actuators are possible. An illustration is provided in Figure 3. Examples of components that can be configured in a droplet microactor of the invention include various loading fluids that can be loaded into the droplet microactor; fluid loading mechanisms for introducing loading fluid, sample and / reagents into the microactor actuator; various deposits, such as entry deposits and processing deposits; drop dispensing mechanisms; means for controlling the temperature of the droplet microactor, of the loading fluid and / or of a drop in a droplet microactor; and magnetic field generating components for manipulating magnetically sensitive beads in a microactor of drops. This section discusses these and other aspects of the drop microactor and its use in the systems of the invention.

6.8.1 Microaccionador de Gotas 6.8.1 Drop Microactor

Los sistemas hacen uso de un microaccionador de gotas. El microaccionador de gotas incluirá un sustrato con uno o más electrodos dispuestos para realizar una o más operaciones de gotas. En algunas realizaciones, el microaccionador de gotas incluirá una o más series, vías o redes de dichos electrodos. Pueden emplearse una diversidad de propiedades eléctricas para efectuar operaciones de gotas. Los ejemplos incluyen electrohumectación y electroforesis. The systems make use of a microactor of drops. The drop microactor will include a substrate with one or more electrodes arranged to perform one or more drop operations. In some embodiments, the drop microactor will include one or more series, pathways or networks of said electrodes. A variety of electrical properties can be used to perform drop operations. Examples include electrohumidification and electrophoresis.

Diversos componentes de la invención pueden incluirse como componentes del microaccionador de gotas. De hecho, puede proporcionarse todo un sistema de la invención como un microaccionador de gotas integrado. En algunas realizaciones, el microaccionador de gotas incluye diversos sensores y medios para acoplar electrónicamente los sensores a circuitos externos. En otras realizaciones, el microaccionador de gotas incluye calentadores y/o elementos generadores de campo magnético y medios para acoplar dichos elementos a circuitos externos. Además, un microaccionador de gotas que incluye uno o más de cualquiera de los reactivos descritos en el presente documento en un depósito o en forma de gota también es un aspecto de la invención. Various components of the invention can be included as components of the droplet microactor. In fact, a whole system of the invention can be provided as an integrated drop microactor. In some embodiments, the drop microactor includes various sensors and means for electronically coupling the sensors to external circuits. In other embodiments, the microactor of drops includes heaters and / or magnetic field generating elements and means for coupling said elements to external circuits. In addition, a drop microactor that includes one or more of any of the reagents described herein in a reservoir or in a drop form is also an aspect of the invention.

6.8.1.1 Operaciones de Gotas 6.8.1.1 Drop Operations

El microaccionador de gotas puede realizar diversas operaciones de gotas con respecto a una gota. Los ejemplos incluyen: cargar una gota en el microaccionador de gotas; dispensar una o más gotas a partir de una gota de fuente; escindir, separar o dividir una gota en dos o más gotas; transportar una gota desde una localización a otra en cualquier dirección; unir o combinar dos o más gotas en una sola gota; diluir una gota; mezclar una gota, agitar una gota; deformar un gota; retener una gota en su posición; incubar una gota; calentar una gota; vaporizar una gota; enfriar una gota; deshacerse de una gota; transportar una gota fuera de un microaccionador de gotas; otras operaciones de gota descritas en el presente documento; y/o cualquier combinación de las anteriores. The microactor of drops can perform various operations of drops with respect to a drop. Examples include: loading a drop into the drop microactor; dispense one or more drops from a drop of source; split, separate or divide a drop into two or more drops; transport a drop from one location to another in any direction; join or combine two or more drops in a single drop; dilute a drop; mix a drop, shake a drop; deform a drop; hold a drop in position; incubate a drop; heat a drop; vaporize a drop; cool a drop; get rid of a drop; transport a drop out of a drop microactor; other drop operations described herein; and / or any combination of the above.

La escisión de gotas o la división de gotas implica generalmente separar una gota en dos o más subgotas. En algunos casos, las gotas resultantes son relativamente del mismo tamaño. Excision of drops or division of drops generally involves separating a drop into two or more sub-drops. In some cases, the resulting drops are relatively the same size.

El transporte implica mover una gota desde una localización a otra en cualquier dirección. Las gotas pueden transportarse en un plano o en tres dimensiones. Se apreciará que una diversidad de operaciones de gotas, tales como la dispensación y/o escisión, pueden incluir un elemento de transporte, en el que una gota se transporta lejos de otra gota. La unión implica combinar dos o más gotas en una sola gota. En algunos casos, se unen entre sí gotas de relativamente el mismo tamaño. En otros casos, una gota puede unirse en una gota de mayor tamaño, por ejemplo, combinando una gota con un volumen mayor presente en un depósito. Transportation involves moving a drop from one location to another in any direction. The drops can be transported in a plane or in three dimensions. It will be appreciated that a variety of droplet operations, such as dispensing and / or excision, may include a transport element, in which one drop is transported away from another drop. The union involves combining two or more drops in a single drop. In some cases, drops of relatively the same size are joined together. In other cases, a drop can be joined in a larger drop, for example, by combining a drop with a larger volume present in a reservoir.

La invención incluye operaciones de gotas que usan gotas que comprenden perlas. Se describen una diversidad de dichas operaciones en otra parte en el presente documento. En una realización, se usan perlas para realizar operaciones de gotas en reactivos que tienden a interferir con las operaciones de gotas. Por ejemplo, ciertas proteínas pueden tender a unirse a superficies de un microaccionador de gotas y/o a repartirse en el fluido de carga. La inmovilización de dichos compuestos en perlas hidrófilas puede usarse para facilitar las operaciones de gotas usando los compuestos. Los compuestos pueden unirse a las perlas y las perlas pueden estar contenidas en una gota que se somete a operaciones de gotas. The invention includes drops operations using beads comprising beads. A variety of such operations are described elsewhere in this document. In one embodiment, beads are used to perform drop operations on reagents that tend to interfere with the drop operations. For example, certain proteins may tend to bind to surfaces of a droplet microactor and / or to be distributed in the loading fluid. The immobilization of said compounds in hydrophilic beads can be used to facilitate the operations of drops using the compounds. The compounds may be attached to the beads and the beads may be contained in a drop that is subjected to drop operations.

6.9 Sistemas 6.9 Systems

La carga de fluido puede efectuarse usando sistemas microaccionadores de gotas tal como se ilustra en la Figura 9. Las etapas de un protocolo de carga de fluido pueden realizarse usando un sistema de control de gotas 1801. Pueden escribirse un conjunto de instrucciones ejecutables por ordenador que pueden cargarse en un controlador para la ejecución de un protocolo de carga. También pueden usarse sistemas integrados que incluyen el sistema de control de gotas 1801 y el sistema de ejecución de protocolo 1802. El sistema de control de gotas 1801 permite a un usuario controlar las funciones del sistema microaccionador de gotas, tales como las operaciones de gotas y las operaciones de sensores para protocolos de carga de fluido. El sistema de ejecución de protocolo 1802 permite a un usuario ejecutar rutinas de software que controlan las funciones del sistema microaccionador de gotas, tales como las operaciones de gotas y las operaciones de carga de fluido. La invención también proporciona un procedimiento o instrucciones utilizables por ordenador para realizar protocolos o procedimientos de carga de fluido. La flexibilidad programable de la plataforma permite que los ensayos se optimicen rápidamente y permite que se implanten etapas de ejecución condicionales. Por ejemplo, pueden ejecutarse calibraciones, ensayos de confirmación o controles adicionales si se desencadenan por un resultado de ensayo particular. En algunas realizaciones, el sistema puede integrar etapas de preparación de muestra. La automatización del sistema y de las operaciones del microaccionador en gotas mejora la portabilidad y permite que los ensayos se realicen más rápidamente y por personal con un entrenamiento mínimo, reduciendo de este modo los errores humanos. The fluid loading can be performed using micro-actuator drop systems as illustrated in Figure 9. The steps of a fluid loading protocol can be performed using a drop control system 1801. A set of computer-executable instructions can be written that they can be loaded into a controller for the execution of a loading protocol. Integrated systems that include the drop control system 1801 and the protocol execution system 1802 can also be used. The drop control system 1801 allows a user to control the functions of the microaction drop system, such as drop operations and Sensor operations for fluid loading protocols. The protocol execution system 1802 allows a user to execute software routines that control the functions of the microaction drop system, such as drop operations and fluid loading operations. The invention also provides a method or instructions usable by computer for performing protocols or procedures for fluid loading. The programmable flexibility of the platform allows trials to be optimized quickly and allows conditional execution stages to be implemented. For example, calibrations, confirmation tests or additional controls can be executed if triggered by a particular test result. In some embodiments, the system may integrate sample preparation steps. The automation of the system and the operations of the microactor in drops improves portability and allows the tests to be carried out more quickly and by personnel with minimal training, thus reducing human errors.

En referencia además a la Figura 9, a un alto nivel, cada uno de los sistemas de la invención incluye típicamente un procesador o controlador 1803, un microaccionador de gotas 1804, un sensor o detector 1805, un dispositivo o dispositivos de entrada 1806, un dispositivo o dispositivos de salida 1807 y un software. La Solicitud de Patente de los Estados Unidos Nº 60/806.412, titulada “Systems and Methods for Droplet Microactuator Operations”, presentada el 30 de junio de 2006, cuya divulgación completa se incorpora en el presente documento por referencia, describe sistemas microaccionadores de gotas que pueden emplearse junto con los aspectos de microaccionadores de gotas de la invención. El sistema de control de gotas incluye un software de control de gotas procesado en un ordenador 1808 y programado para desplegar una interfaz de control de gotas para controlar las funciones del sistema microaccionador de gotas. El sistema de ejecución de protocolo incluye un software de ejecución de protocolo programado para facilitar la ejecución de un conjunto de instrucciones ejecutables por ordenador o utilizables por ordenador para controlar las funciones del sistema microaccionador de gotas para realizar la carga de fluido. Referring further to Figure 9, at a high level, each of the systems of the invention typically includes a processor or controller 1803, a drop microactor 1804, a sensor or detector 1805, an input device or devices 1806, a 1807 output device or devices and software. US Patent Application No. 60 / 806,412, entitled "Systems and Methods for Droplet Microactuator Operations", filed on June 30, 2006, the full disclosure of which is incorporated herein by reference, describes micro-actuator droplet systems that they can be used in conjunction with the droplet microactor aspects of the invention. The drop control system includes a drop control software processed on a computer 1808 and programmed to deploy a drop control interface to control the functions of the microaction drop system. The protocol execution system includes a programmed protocol execution software to facilitate the execution of a set of instructions executable by computer or usable by computer to control the functions of the microactioner drop system to carry out fluid loading.

6.9.1 Controlador 6.9.1 Controller

El sistema de la invención puede incluir un controlador 1803. El controlador sirve para proporcionar capacidades de procesamiento, tales como almacenar, interpretar y/o ejecutar instrucciones de software. El controlador puede estar, por ejemplo, compuesto por un procesador digital de señales (DSP) con memoria, un microcontrolador o un circuito integrado de aplicación específica (ASIC). Un ejemplo de un procesador DSP adecuado es el procesador DSP Analog Devices Blackfin. The system of the invention may include a controller 1803. The controller serves to provide processing capabilities, such as storing, interpreting and / or executing software instructions. The controller can be, for example, composed of a digital signal processor (DSP) with memory, a microcontroller or a specific application integrated circuit (ASIC). An example of a suitable DSP processor is the DSP Analog Devices Blackfin processor.

El controlador está electrónicamente acoplado a diversos componentes de hardware de la invención, tales como el microaccionador de gotas, cualquier sensor y cualquier dispositivo de entrada y/o salida. El controlador puede configurarse y programarse para controlar datos y/o aspectos de energía de estos dispositivos. Por ejemplo, con respecto al microaccionador de gotas, el controlador controla la manipulación de gotas por activación/desactivación de electrodos. Este aspecto de la invención se analiza adicionalmente en la Sección 6.8. The controller is electronically coupled to various hardware components of the invention, such as the drop microactor, any sensor and any input and / or output device. The controller can be configured and programmed to control data and / or energy aspects of these devices. For example, with respect to the microactor of drops, the controller controls the manipulation of drops by activation / deactivation of electrodes. This aspect of the invention is further analyzed in Section 6.8.

El controlador puede estar además electrónicamente acoplado a un sistema informático separado que incluye un procesador, dispositivos de entrada y salida, un medio de almacenamiento de datos y otros componentes. Esta disposición es particularmente útil en el sistema de control de gotas, en el que el sistema informático está programado para hacer funcionar una interfaz de usuario de control de gotas. En esta disposición, el procesador del sistema informático puede admitir una entrada de datos a través de la interfaz de usuario y transmitir las instrucciones al controlador, por ejemplo, para activar/desactivar los electrodos, para leer los electrodos, la memoria y/o los sensores y similares. The controller may also be electronically coupled to a separate computer system that includes a processor, input and output devices, a data storage medium and other components. This arrangement is particularly useful in the drop control system, in which the computer system is programmed to operate a drop control user interface. In this arrangement, the processor of the computer system can support data entry through the user interface and transmit the instructions to the controller, for example, to activate / deactivate the electrodes, to read the electrodes, memory and / or the sensors and the like

En el sistema de ejecución de protocolo, un software para controlar el sistema puede cargarse directamente en y ejecutarse por el controlador para provocar que el controlador controle las funciones del sistema microaccionador de gotas. En esta realización, el sistema puede funcionar de forma autónoma, por ejemplo, como un sistema de mano o portátil. In the protocol execution system, software to control the system can be loaded directly into and executed by the controller to cause the controller to control the functions of the microactioner drop system. In this embodiment, the system can operate autonomously, for example, as a handheld or portable system.

6.9.2 Microaccionador de Gotas 6.9.2 Drop Microactor

El sistema puede incluir un microaccionador de gotas 1804, como se describe adicionalmente en la Sección 6.8. El microaccionador de gotas está acoplado electrónicamente al procesador, de modo que el procesador puede controlar diversas operaciones del microaccionador de gotas, tales como operaciones de manipulación de gotas. The system may include a 1804 microaction actuator, as further described in Section 6.8. The drop microactor is electronically coupled to the processor, so that the processor can control various operations of the drop microactor, such as drop manipulation operations.

6.9.3 Sensor 6.9.3 Sensor

Diversas realizaciones de la invención hacen uso de sensores o detectores 1805. Los sensores pueden incluir sensores que están acoplados al microaccionador de gotas con el fin de medir parámetros de interés en el microaccionador de gotas, tales como la intensidad fluorescente o luminiscente en una localización en el microaccionador de gotas en la que puede localizarse un producto de reacción. Los sensores también pueden incluir sensores que controlen el estado del sistema, tales como sensores de inserción de microaccionadores de gotas, sensores de la sujeción de tapa, sensores de la temperatura ambiente y similares. La salida de cada sensor puede mapearse en una localización de memoria específica y el procesador sólo tiene que consultar la localización mapeada para obtener una lectura del sensor. El sensor se monta respecto al microaccionador de gotas y/o acoplado electrónicamente al microaccionador de gotas, de modo que el sensor puede detectar señales, tales como señales de luz o eléctricas, del microaccionador de gotas. Various embodiments of the invention make use of sensors or detectors 1805. The sensors may include sensors that are coupled to the droplet microactor in order to measure parameters of interest in the droplet microactor, such as fluorescent or luminescent intensity at a location in the microactor of drops in which a reaction product can be located. The sensors can also include sensors that control the state of the system, such as microactivator insertion sensors, cover clamp sensors, ambient temperature sensors and the like. The output of each sensor can be mapped to a specific memory location and the processor only has to check the mapped location to obtain a sensor reading. The sensor is mounted with respect to the drop microactor and / or electronically coupled to the drop microactor, so that the sensor can detect signals, such as light or electrical signals, from the drop microaction.

6.9.4 Dispositivo o Dispositivos de Entrada y Salida 6.9.4 Input or Output Device or Devices

Los sistemas de la invención también incluyen diversos dispositivos de entrada 1806 y dispositivos de salida 1807. En ciertas realizaciones, tales como el sistema de ejecución de protocolo, ciertos dispositivos de entrada y salida pueden controlarse usando un controlador de interfaz hombre-máquina (HMI). The systems of the invention also include various input devices 1806 and output devices 1807. In certain embodiments, such as the protocol execution system, certain input and output devices can be controlled using a man-machine interface (HMI) controller. .

6.9.5 Software 6.9.5 Software

Cada uno de los sistemas de la invención incluye un software. El software proporcionado en un medio de almacenamiento es un aspecto de la invención. Los ejemplos de medios de almacenamiento adecuados incluyen el almacenamiento magnético, almacenamiento óptico, memorias de cambio de fase, almacenamiento holográfico, almacenamiento de memoria molecular, SRAM respaldada por batería o condensador y almacenamiento de memoria flash. El software puede cargarse en una memoria y/o en un procesador. También es un aspecto de la invención un sistema en el que el software de la invención está presente en una memoria y/o un procesador y/o un medio de almacenamiento. Each of the systems of the invention includes software. The software provided in a storage medium is an aspect of the invention. Examples of suitable storage media include magnetic storage, optical storage, phase change memories, holographic storage, molecular memory storage, battery or capacitor backed SRAM and flash memory storage. The software can be loaded into a memory and / or a processor. An aspect of the invention is also a system in which the software of the invention is present in a memory and / or a processor and / or a storage medium.

El software de la invención puede estar escrito en cualquiera de una diversidad de lenguajes de programación, tales como Visual C, Java y/o Python. El sistema puede incluir un intérprete para traducir la manipulación de gotas y otras instrucciones desde el lenguaje de alto nivel hasta un lenguaje intermedio para su ejecución por el procesador. Como alternativa, el software escrito de acuerdo con la invención puede compilarse en lenguaje de máquina usando un compilador. El intérprete del software y el compilador para el lenguaje de la invención son por sí mismos aspectos novedosos de la invención. Como tales, todas las formas de almacenamiento de datos, memorias y procesadores que contienen el intérprete y/o compilador son aspectos de la invención. The software of the invention can be written in any of a variety of programming languages, such as Visual C, Java and / or Python. The system can include an interpreter to translate the manipulation of drops and other instructions from the high level language to an intermediate language for execution by the processor. Alternatively, software written according to the invention can be compiled in machine language using a compiler. The software interpreter and the compiler for the language of the invention are themselves novel aspects of the invention. As such, all forms of data storage, memories and processors containing the interpreter and / or compiler are aspects of the invention.

El sistema puede programarse para ejecutar una amplia diversidad de protocolos que impliquen cualquier cantidad de manipulaciones de gotas. Múltiples gotas pueden manipularse independientemente y simultáneamente en un solo microaccionador de gotas. La capacidad para manipular independientemente múltiples gotas en paralelo permite la ejecución de protocolos complejos como una serie de instrucciones microfluidas básicas. Los sistemas pueden aumentarse a escala y pueden controlar decenas, cientos, miles o más manipulaciones de gotas en paralelo por microaccionador de gotas. Por ejemplo, en cualquier momento, hasta un máximo de cada electrodo de control en el microaccionador de gotas puede engranarse en una operación de gotas. The system can be programmed to execute a wide diversity of protocols that involve any number of drop manipulations. Multiple drops can be handled independently and simultaneously in a single drop microactor. The ability to independently manipulate multiple drops in parallel allows the execution of complex protocols such as a series of basic microfluidic instructions. The systems can be scaled up and can control tens, hundreds, thousands or more drop manipulations in parallel by drop microaction. For example, at any time, up to a maximum of each control electrode in the microaction actuator can be engaged in a droplet operation.

El sistema puede programarse para permitir a los usuarios introducir instrucciones para la ejecución de protocolos. Los protocolos existentes pueden controlarse y ajustarse de acuerdo con las necesidades del usuario. Pueden ponerse en práctica protocolos complejos en los que el resultado de una The system can be programmed to allow users to enter instructions for protocol execution. Existing protocols can be controlled and adjusted according to the user's needs. Complex protocols can be implemented in which the result of a

o más etapas determina la selección de una o más etapas posteriores. Por ejemplo, una gota en la que un cierto resultado medido sea positivo puede transportarse para su procesamiento adicional, mientras que una gota en la que un resultado sea negativo puede desecharse o viceversa. or more stages determines the selection of one or more subsequent stages. For example, a drop in which a certain measured result is positive can be transported for further processing, while a drop in which a result is negative can be discarded or vice versa.

6.9.6 Portabilidad 6.9.6 Portability

Respecto a las Figuras 10A y 10B, en algunas realizaciones, el analizador se proporciona como un dispositivo portátil, tal como un dispositivo de mano 1900. La Figura 10A muestra el exterior del dispositivo de mano 1900 y la Figura 10B muestra una ranura 1902 para la inserción de un microaccionador de gotas (no se muestra), un sensor óptico 1904 para detectar señales ópticas del microaccionador de gotas y una sujeción de tapa 1906, que puede acoplarse al sistema para indicar si la tapa está abierta o cerrada. Se prevé que el analizador portátil también pueda ser un dispositivo de sobremesa. La portabilidad de los sistemas microaccionadores de gotas de la invención facilita el uso en el punto de asistencia o en el punto de recogida de muestra en una amplia diversidad de entornos clínicos, quirófanos, salas de urgencias, laboratorios pequeños y en el campo (equipos de respuesta de emergencia, accidentes, desastres, campos de batalla, sitios de bioterrorismo, etc.) para un diagnóstico rápido, que puede conducir a darle la vuelta a los tiempos rápidamente en situaciones críticas. With respect to Figures 10A and 10B, in some embodiments, the analyzer is provided as a portable device, such as a handheld device 1900. Figure 10A shows the exterior of handheld device 1900 and Figure 10B shows a slot 1902 for the insertion of a drop microactor (not shown), an optical sensor 1904 to detect optical signals from the drop microactor and a cover fastener 1906, which can be coupled to the system to indicate whether the lid is open or closed. It is envisioned that the portable analyzer can also be a desktop device. The portability of the micro-actuator drop systems of the invention facilitates the use at the point of assistance or at the point of sample collection in a wide variety of clinical settings, operating rooms, emergency rooms, small laboratories and in the field (medical equipment emergency response, accidents, disasters, battlefields, bioterrorism sites, etc.) for a quick diagnosis, which can lead to turning times quickly in critical situations.

6.10 Interfaz de Usuario 6.10 User Interface

El sistema control de gotas incluye un software de control de gotas programado para desplegar una interfaz de control de gotas para controlar las operaciones de gotas en el microaccionador de gotas, controlar el sensor, cuando está presente, y controlar otro hardware asociado con el sistema de control de gotas. El sistema también puede incluir un software para facilitar la creación de un conjunto de software o instrucciones utilizables por ordenador para controlar las funciones del sistema microaccionador de gotas, tales como operaciones de gotas y/o operaciones de sensores. The drop control system includes a drop control software programmed to deploy a drop control interface to control the drop operations in the drop microactor, control the sensor, when present, and control other hardware associated with the drop system. drop control The system may also include software to facilitate the creation of a set of software or instructions usable by computer to control the functions of the microactioner drop system, such as drop operations and / or sensor operations.

6.10.1 Sistema de Ejecución de Protocolo e Interfaz de Usuario 6.10.1 Protocol Execution System and User Interface

La invención proporciona un sistema de ejecución de protocolo. El sistema de ejecución de protocolo incluye un software de ejecución de protocolo programado para facilitar la ejecución de un conjunto de instrucciones de software para cargar fluido, controlar operaciones de gotas en el microaccionador de gotas y/o otras funciones de un microaccionador de gotas y del hardware relacionado. El sistema de ejecución de protocolo proporciona la capacidad de ejecutar protocolos en un sistema independiente, típicamente un sistema de mano o portátil. The invention provides a protocol execution system. The protocol execution system includes a programmed protocol execution software to facilitate the execution of a set of software instructions for loading fluid, controlling drop operations in the drop microactor and / or other functions of a drop microactor and the related hardware. The protocol execution system provides the ability to execute protocols in a separate system, typically a handheld or portable system.

El sistema de ejecución de protocolo está configurado para controlar el microaccionador de gotas y cualquier componente asociado. Pueden cargarse instrucciones preprogramadas en el controlador que controla el sistema y cualquier componente asociado. El sistema de ejecución de protocolo puede incluir diversos componentes para permitir a un usuario proporcionar una entrada de datos y obtener un resultado del procesador. La interfaz hombre-máquina puede facilitarse usando una tarjeta HMI. La tarjeta HMI incluye típicamente un controlador y diversos componentes electrónicos, tales como buses y puertos para acoplar electrónicamente dispositivos de entrada y salida con el procesador. The protocol execution system is configured to control the drop microactor and any associated components. Preprogrammed instructions can be loaded into the controller that controls the system and any associated components. The protocol execution system may include various components to allow a user to provide data entry and obtain a processor result. The man-machine interface can be facilitated using an HMI card. The HMI card typically includes a controller and various electronic components, such as buses and ports to electronically couple input and output devices with the processor.

6.11 Observaciones Finales 6.11 Concluding Observations

La descripción detallada anterior de realizaciones se refiere a los dibujos adjuntos, que ilustran realizaciones específicas de la invención. Otras realizaciones que tengan estructuras y funcionamientos diferentes no se alejan del ámbito de la presente invención. The above detailed description of embodiments refers to the accompanying drawings, which illustrate specific embodiments of the invention. Other embodiments having different structures and operations do not depart from the scope of the present invention.

Como apreciará un experto en la materia, la presente invención puede incorporarse como un procedimiento, sistema o producto de programa informático. Por consiguiente, la presente invención puede adoptar la forma de una realización totalmente de hardware, una realización totalmente de software (incluyendo firmware, software residente, microcódigo, etc.) o una realización que combine aspectos de software y hardware que pueden denominarse todos en general en el presente documento “circuito”, “módulo” o “sistema”. Además, la presente invención puede adoptar la forma de un producto de programa informático en un medio de almacenamiento utilizable por ordenador que tiene un código de programa utilizable por ordenador incorporado en el medio. As one skilled in the art will appreciate, the present invention can be incorporated as a software program, system or product. Accordingly, the present invention may take the form of a fully hardware embodiment, a completely software embodiment (including firmware, resident software, microcode, etc.) or an embodiment that combines aspects of software and hardware that can all be termed in general in this document "circuit", "module" or "system". In addition, the present invention may take the form of a computer program product in a computer-usable storage medium that has a computer-usable program code incorporated in the medium.

Puede utilizarse cualquier medio utilizable por ordenador adecuado. El medio utilizable por ordenador o legible por ordenador puede ser, por ejemplo, pero sin limitación, un sistema, aparato, dispositivo o medio de propagación electrónico, magnético, óptico, electromagnético, de infrarrojos o semiconductor. Los ejemplos más específicos (una lista no exhaustiva) del medio legible por ordenador incluirían algunos o todos los siguientes: una conexión eléctrica que tiene uno o más cables, un disquete de ordenador portátil, un disco duro, una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria de sólo lectura (ROM), una memoria de sólo lectura programable borrable (EPROM o memoria Flash), una fibra óptica, una memoria de sólo lectura de disco compacto portátil (CD-ROM), un dispositivo de almacenamiento óptico, un medio de transmisión tal como los que sirven de soporte a Internet o a una intranet, un dispositivo de almacenamiento magnético. Obsérvese que el medio utilizable por ordenador o legible por ordenador puede incluso ser papel u otro medio adecuado en el que se imprima el programa, ya que el programa puede capturarse electrónicamente, por ejemplo, por escaneo óptico del papel u otro medio, después compilarse, interpretarse o procesarse de otro modo de una forma adecuada, si es necesario, y después almacenarse en la memoria de un ordenador. En el contexto del presente documento, un medio utilizable por ordenador o legible por ordenador puede ser cualquier medio que pueda contener, almacenar, comunicar, propagar o transportar el programa para su uso mediante o en relación con el sistema, aparato o dispositivo de ejecución de instrucciones. Any suitable computer usable media can be used. The computer-usable or computer-readable medium may be, for example, but not limited to a system, apparatus, device or electronic, magnetic, optical, electromagnetic, infrared or semiconductor propagation medium. More specific examples (a non-exhaustive list) of the computer-readable medium would include some or all of the following: an electrical connection that has one or more cables, a laptop diskette, a hard disk, a random access memory (RAM) , a read-only memory (ROM), an erasable programmable read-only memory (EPROM or Flash memory), an optical fiber, a portable compact disc read-only memory (CD-ROM), an optical storage device, a transmission medium such as those that support the Internet or an intranet, a magnetic storage device. Note that the computer-usable or computer-readable medium may even be paper or other suitable media on which the program is printed, since the program can be captured electronically, for example, by optical scanning of the paper or other media, then compiled, be interpreted or otherwise processed in an appropriate manner, if necessary, and then stored in the memory of a computer. In the context of this document, a computer-usable or computer-readable medium may be any medium that may contain, store, communicate, propagate or transport the program for use by or in connection with the system, apparatus or device for executing instructions.

El código del programa informático para llevar a cabo las operaciones de la presente invención puede estar escrito en un lenguaje de programación orientado a objetos tal como Java, Smalltalk, C++ o similares. Sin embargo, el código del programa informático para llevar a cabo las operaciones de la presente invención también puede estar escrito en lenguajes de programación de procedimiento convencionales, tales como el lenguaje de programación “C” o lenguajes de programación similares. El código de programa puede ejecutarse en su totalidad en el ordenador del usuario, parcialmente en el ordenador del usuario, como un paquete informático autónomo, parcialmente en el ordenador del usuario y parcialmente en un ordenador remoto, o en su totalidad en el ordenador o servidor remoto. En el último caso, el ordenador remoto puede conectarse al ordenador del usuario a través de una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN), o la conexión puede realizarse con un ordenador externo (por ejemplo, a través de Internet usando un Proveedor de Servicios de Internet). The code of the computer program for carrying out the operations of the present invention may be written in an object-oriented programming language such as Java, Smalltalk, C ++ or the like. However, the code of the computer program for carrying out the operations of the present invention may also be written in conventional procedural programming languages, such as the "C" programming language or similar programming languages. The program code can be executed entirely on the user's computer, partially on the user's computer, as a stand-alone computer package, partially on the user's computer and partially on a remote computer, or entirely on the computer or server remote. In the latter case, the remote computer can be connected to the user's computer through a local area network (LAN) or a wide area network (WAN), or the connection can be made with an external computer (for example, through Internet using an Internet Service Provider).

La presente invención se describe con referencia a ilustraciones de diagramas de flujo y/o diagramas de bloques de procedimientos, aparatos (sistemas) y productos de programas informáticos de acuerdo con realizaciones de la invención. Se entenderá que cada bloque de las ilustraciones de diagramas de flujo y/o diagramas de bloques, y combinaciones de bloques en las ilustraciones de diagramas de flujo y/o diagramas de bloques, puede ponerse en práctica mediante instrucciones de programa informático. Estas instrucciones de programa informático pueden proporcionarse a un procesador de un ordenador con fines generales, ordenador con fines especiales u otro aparato de procesamiento de datos programable para producir una máquina, de modo que las instrucciones, que se ejecutan a través del procesador del ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable, cree medios para poner en práctica las funciones/actos especificados en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o diagrama de bloques. The present invention is described with reference to illustrations of flowcharts and / or block diagrams of procedures, apparatus (systems) and software products in accordance with embodiments of the invention. It will be understood that each block of the flowchart illustrations and / or block diagrams, and block combinations in the flowchart illustrations and / or block diagrams, may be implemented by computer program instructions. These computer program instructions may be provided to a processor of a general purpose computer, special purpose computer or other programmable data processing apparatus to produce a machine, so that the instructions, which are executed through the computer processor or another programmable data processing apparatus, create means to implement the functions / acts specified in the block or blocks of the flow chart and / or block diagram.

Estas instrucciones de programa informático también pueden almacenarse en una memoria legible por ordenador que puede dirigir a un ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable para que funcione de una forma particular, de modo que las instrucciones almacenadas en la memoria legible por ordenador produzcan un artículo de fabricación que incluye medios de instrucciones These computer program instructions can also be stored in a computer-readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing apparatus to operate in a particular way, so that the instructions stored in the computer-readable memory produce a article of manufacture that includes instructional means

5 que ponen en práctica la función/acto especificado en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o diagrama de bloques. 5 that implement the function / act specified in the block or blocks of the flowchart and / or block diagram.

Las instrucciones de programa informático también pueden cargarse en un ordenador u otro The computer program instructions can also be loaded on a computer or another

aparato de procesamiento de datos programable para provocar que se realicen una serie de etapas programmable data processing apparatus to cause a series of steps to be performed

funcionales en el ordenador u otro aparato programable para producir un procedimiento aplicado functional in the computer or other programmable device to produce an applied procedure

10 informáticamente, de modo que las instrucciones que se ejecuten en el ordenador u otro aparato programable proporcionen etapas para aplicar las funciones/actos especificados en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o diagrama de bloques. 10 informatically, so that the instructions executed in the computer or other programmable apparatus provide steps to apply the functions / acts specified in the block or blocks of the flow chart and / or block diagram.

La presente memoria descriptiva está dividida en secciones por comodidad del lector únicamente. Los encabezados no deberían interpretarse como limitantes del ámbito de la invención. The present specification is divided into sections for the convenience of the reader only. Headings should not be construed as limiting the scope of the invention.

15 Se entenderá que diversos detalles de la presente invención pueden cambiarse sin alejarse del ámbito de la presente invención. Además, la descripción anterior es con fines ilustrativos solamente y no con el fin de limitar, ya que la presente invención se define por las reivindicaciones que se exponen a continuación en el presente documento. It will be understood that various details of the present invention can be changed without departing from the scope of the present invention. In addition, the above description is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting, since the present invention is defined by the claims set forth hereinbelow.

Claims (6)

REIVINDICACIONES 1. Un procedimiento para proporcionar una gota en contacto con una superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles (1102, 1207, 1305) comprendidas en la gota en un microaccionador de gotas, con una concentración reducida de la sustancia, comprendiendo el procedimiento: 1. A method for providing a drop in contact with a surface of one or more magnetically sensitive beads (1102, 1207, 1305) comprised in the drop in a microactor of drops, with a reduced concentration of the substance, the process comprising:
(a) (to)
proporcionar un microaccionador de gotas que comprende dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles en contacto con la gota (1101, 1206), comprendiendo la gota una concentración de partida y una cantidad de partida de una sustancia (1103, 1208, 1306) y teniendo un volumen de partida; providing a drop microactor comprising said surface of one or more magnetically sensitive beads in contact with the drop (1101, 1206), the drop comprising a starting concentration and a starting amount of a substance (1103, 1208, 1306) and having a starting volume;
(b)(b)
realizar una o más operaciones de gotas para unir una gota de lavado (1106, 1205) con la gota (1101, 1206) proporcionada en la etapa (a) para dar una gota combinada (1307); y  performing one or more droplet operations to join a wash drop (1106, 1205) with the drop (1101, 1206) provided in step (a) to give a combined drop (1307); Y
(c)(C)
inmovilizar la una o más perlas magnéticamente sensibles por exposición de dicha una o más perlas magnéticamente sensibles a un campo magnético;  immobilize the one or more magnetically sensitive beads by exposing said one or more magnetically sensitive beads to a magnetic field;
caracterizado porque mientras que dichas una o más perlas magnéticamente sensibles están así inmovilizadas, dicho procedimiento incluye además la etapa de: characterized in that while said one or more magnetically sensitive beads are thus immobilized, said method further includes the step of:
(d)(d)
realizar una o más operaciones de gotas mediadas por electrohumectación para dividir la gota combinada para dar un conjunto de gotas que comprende:  Perform one or more operations of electrohumectation-mediated drops to divide the combined drop to give a set of drops comprising:
(i)(i)
una gota (1108, 1212) en contacto con dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles que tiene una concentración disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y  a drop (1108, 1212) in contact with said surface of one or more magnetically sensitive beads having a decreased concentration of the substance with respect to the starting concentration; Y
(ii)(ii)
una gota (1110, 1214) que está separada de dicha superficie de una o más perlas magnéticamente sensibles.  a drop (1110, 1214) that is separated from said surface of one or more magnetically sensitive beads.
2. 2.
El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además liberar o resuspender una o más de las perlas después de la etapa (d) de la reivindicación 1. The method of claim 1, further comprising releasing or resuspending one or more of the beads after step (d) of claim 1.
3. 3.
El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa (c) comprende situar la gota (1101, 1206) que comprende las perlas magnéticamente sensibles en proximidad a un medio (1104, 1204, 1304) para lograr un campo magnético en proximidad a uno o más electrodos, en el que la intensidad y la proximidad del campo magnético son suficientes para inmovilizar perlas magnéticamente sensibles durante la ejecución de un protocolo de lavado. The method of claim 1, wherein step (c) comprises placing the drop (1101, 1206) comprising the magnetically sensitive beads in proximity to a medium (1104, 1204, 1304) to achieve a magnetic field in proximity to one or more electrodes, in which the intensity and proximity of the magnetic field are sufficient to immobilize magnetically sensitive beads during the execution of a wash protocol.
4. Four.
El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa (d) produce un conjunto de gotas que comprende: The method of claim 1, wherein step (d) produces a set of drops comprising:
(a) (to)
una gota (1108, 1212) que comprende sustancialmente todas las perlas y que tiene una concentración disminuida de la sustancia respecto a la concentración de partida; y a drop (1108, 1212) comprising substantially all the beads and having a decreased concentration of the substance with respect to the starting concentration; Y
(b)(b)
una gota (1110, 1214) que carece sustancialmente de las perlas.  a drop (1110, 1214) that lacks the pearls substantially.
5. 5.
El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la gota (1108, 1212) de la etapa (d)(i) comprende más del 99% de las perlas presentes en la gota combinada. The method of claim 1, wherein the drop (1108, 1212) of step (d) (i) comprises more than 99% of the beads present in the combined drop.
6. 6.
El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la gota (1108, 1212) de la etapa (d)(i) comprende más del 99,999% de las perlas presentes en la gota combinada. The method of claim 1, wherein the drop (1108, 1212) of step (d) (i) comprises more than 99.999% of the beads present in the combined drop.
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