ES2422295T5 - Aparato y método para realizar un ensayo utilizando partículas magnéticas - Google Patents

Aparato y método para realizar un ensayo utilizando partículas magnéticas Download PDF

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Description

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DESCRIPCION
Aparato y metodo para realizar un ensayo utilizando partfoulas magnetioas Campo teonioo
La presente invenoion se dirige a un aparato y metodo para oonoentraoion y representaoion de partfoulas asooiadas a determinados ensayos.
Anteoedentes de la invenoion
Las partfoulas, y en particular las partfoulas magnetioas, paramagnetioas o superparamagnetioas, se pueden utilizar en ensayos de diagnostioo oomo oaptura o deteooion de espeoies en fase solida. Los ensayos basados en mioropartioulas se pueden dividir en dos oategorias prinoipales: ensayos homogeneos (sin separaoion) y heterogeneos.
En un formato de ensayo homogeneo (sin separaoion), se mezolan y se miden reaotivos de union sin ninguna etapa posterior de lavado antes de la deteooion. Las ventajas de dioho sistema son oinetioas de fase de soluoion rapida, un formato de ensayo simple, una instrumentaoion mas simple, asi oomo menores oostes debido a un menor numero de etapas de ensayo, menores volumenes y pooos residuos. Los ensayos inmunologioos homogeneos no requieren una separaoion fisioa del analito unido y libre y, por lo tanto, puede ser mas rapido y mas faoil realizar entonoes ensayos inmunologioos heterogeneos. Los sistemas de ensayos inmunologioos homogeneos que utilizan un tamano de muestra pequeno, un bajo volumen de reaotivo y oortos tiempos de inoubaoion, proporoionan un tiempo rapido de respuesta. Los inoonvenientes de este tipo de ensayos pueden ser un rango dinamioo y una sensibilidad limitada. Puesto que no hay separaoion de analito libre antes de la deteooion de senal, la sensibilidad podria verse oomprometida aun mas. Ademas, las interferenoias podrian provooar una gran senal de fondo mediante interaooion entre la muestra y la oaptura o los reaotivos de deteooion. Los ensayos homogeneos son el formato de ensayo preferido en plataformas de oribado de alto rendimiento tales oomo AlphaSoreen, SPA, ensayos basados en polarizaoion fluoresoente y oitometria de flujo, asi oomo en ensayos de diagnostioo tales oomo ensayos de aglutinaoion de partfoulas oon nefelometria o turbidimetria oomo metodos de deteooion.
Varios tipos de ensayo implioan la asooiaoion de partfoulas de deteooion maroadas optioamente a partfoulas de oaptura magnetioas. Cuando se utilizan partfoulas de oaptura magnetioas en un formato de ensayo homogeneo (sin separaoion), el oomportamiento de las partfoulas en un oampo magnetioo se puede utilizar para oonoentrar o diferenoiar las partfoulas magnetioas y todo aquello que pueda unirse a estas desde otros oomponentes del ensayo. En implementaoiones de ensayo en las que las partfoulas de oaptura se unen o de otro modo se asooian a las partfoulas de deteooion maroadas optioamente, resulta difioil utilizar teonologias oonooidas para oonoentrar las partfoulas de oaptura en el plano fooal de un sistema de interrogaoion optioo. Se presenta una difioultad adioional si se desea que las partfoulas magnetioas se oonoentren en un granulo relativamente oompaoto y/o pequeno para interrogaoion.
La presente invenoion se dirige a superar uno o mas de los problemas desoritos anteriormente.
El dooumento JP-A-04 348 277 (figuras 1 a 3) describe un examen olinioo de un gran numero de sustanoias in vivo mediante la oonoentraoion de partfoulas magnetioas que tienen un oompuesto que oontiene sustanoias in vivo unido a las mismas en la zona lateral de la parte de reoepoion de la soluoion de analisis de un reaotor analitioo. El oonoentrador magnetioo oonsiste de imanes 3 y un soporte 4 de manera que las partfoulas magnetioas que tienen una sustanoia que se va a medir y una sustanoia tal oomo un antiouerpo unido a las superficies de las mismas se alojan en un reoipiente 2 analitioo. Cuando los imanes 3 se enouentran dispuestos alrededor del reoipiente 2 en ouatro direooiones en un mismo intervalo de tiempo, las partfoulas magnetioas en la parte de reoepoion de la soluoion de analisis del reoipiente 2 son atraidas haoia los imanes 3 para moverse a traves de una soluoion de analisis haoia la parte inferior de la pared lateral del reoipiente. La sustanoia maroada unida a la sustanoia que se va a medir reaooiona oon el oompuesto formado por la reaooion de union de las partfoulas magnetioas y la sustanoia que se va a medir para medir la absorbenoia o la transmisividad mediante un espeotrofotometro.
Resumen de la invenoion
La presente invenoion inoluye un aparato de ensayo que tiene un reoipiente de muestras en ouyo interior se puede realizar un ensayo. El aparato inoluye, adioionalmente, un soporte oonfigurado para reoibir operativamente el reoipiente de muestras. La invenoion inoluye, adioionalmente, un iman asooiado operativamente al soporte de manera que un oampo magnetioo generado por el iman oruza una parte del reoipiente de muestras definiendo una zona de oonoentraoion magnetioa dentro del reoipiente de muestras. El iman puede ser un iman permanente o un eleotroiman. La invenoion oomprende, adioionalmente, un espeotrometro. El espeotrometro puede inoluir tambien un
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aparato configurado espeoffioamente para reoibir y sujetar el reoipiente de muestras de manera que el foco del espectrometro quede dentro de la zona de concentracion magnetica del reoipiente de muestras.
Las diversas realizaciones del aparato de ensayo descritas aqui son adecuadas para utilizarse con cualquier ensayo en el que particulas marcadas opticamente lleguen a asociarse a particulas de captura magneticas, paramagneticas o superparamagneticas, El termino particulas magneticas, tal como se utiliza aqui, incluye particulas magneticas, particulas paramagneticas, particulas superparamagneticas convencionales o cualquier otro tipo de particula afectada por un campo magnetico. En una realizacion que se describe aqui en detalle, el espectrometro es un espectrometro Raman y las particulas detectoras marcadas opticamente son nanoetiquetas SERS.
La invencion incluye un reoipiente de muestras, un soporte y un iman que definen una zona de concentracion magnetica, tal como se ha descrito anteriormente, e incluye un espectrometro que se puede asociar operativamente al soporte de manera que el foco del espectrometro queda dentro de la zona de concentracion magnetica cuando en el soporte o sobre el mismo se coloca un reoipiente de muestras. En este aspecto de la presente invencion se elimina una etapa intermedia de mover el reoipiente de muestras desde el soporte/concentrador hasta un espectrometro separado. Con una realizacion con funciones combinadas se consiguen dos ventajas importantes. La primera ventaja es una mejor precision en la colocacion de las particulas magneticas (o en la definicion de la zona de concentracion magnetica) dentro del reoipiente de muestras, de manera que se mejora la repetibilidad de la medicion, y se evita la posibilidad de resultados falsos negativos (faltando completamente el granulo concentrado de particulas magneticas). La segunda ventaja se refiere a la eliminacion de la etapa de mover el reoipiente de muestras del soporte/concentrador hacia un espectrometro separado, de modo que la lectura de la muestra se reduce a una operacion de una sola etapa. Adicionalmente, se elimina el riesgo asociado de movimiento del granulo dentro del reoipiente de muestras o de disociacion del granulo durante la transferencia al espectrometro, lo cual puede producir errores en la medicion.
El aparato de la invencion descrito aqui incluyen medios asociados con el reoipiente de muestras para estimular relativamente la concentracion compacta de las particulas de captura magneticas dentro de la zona de concentracion magnetica. Dichos medios para estimular la concentracion relativamente compacta son un transductor acustico que puede ser un transductor ultrasonico configurado para trasmitir ondas acusticas a traves del reoipiente de muestras. Los metodos de compactacion adecuados incluyen el uso de dispositivos descritos anteriormente mas la manipulacion del reoipiente con el fin de obligar al granulo a que vuelva a formarse en una posicion distinta en la pared del reoipiente. Por ejemplo, la manipulacion puede incluir la extraccion del tubo del campo magnetico y su sustitucion en una orientacion alternativa, o extraer y volver a aplicar el iman o imanes en una posicion diferente en el tubo. Adicionalmente, los metodos de compactacion mejorados se pueden aplicar con, o a traves de, un aparato localizador separado, o un aparato que incluya un espectrometro u otro dispositivo de interrogacion.
La invencion tambien incluye un metodo para realizar un ensayo. Realizaciones del metodo de la presente invencion incluyen asociar particulas de captura magneticas a particulas de deteccion opticamente activas en un reoipiente de muestras, concentrar magneticamente las particulas de captura magneticas en una zona de concentracion del recipiente de muestras, y obtener un espectro de la zona de concentracion magnetica utilizando un aparato tal como se ha descrito anteriormente. El metodo incluye estimular la concentracion compacta proyectando ondas acusticas.
En cada realizacion divulgada es ventajoso minimizar la cantidad de fluido de ensayo que se encuentra fuera de la zona de concentracion, pero a lo largo de la trayectoria optica entre el espectrometro y la zona de concentracion. El aparato y las tecnicas divulgadas para conseguir este objetivo incluyen, pero no se limitan a posicionar los diversos componentes de modo que se provoque que la zona de concentracion magnetica se forme donde la trayectoria optica cruza inicialmente el soporte de muestra.
Varios ensayos que permiten el uso de particulas de captura magneticas y particulas de deteccion marcadas opticamente cuyos ensayos se pueden implementar con el aparato y los metodos descritos aqui se describen detalladamente en la solicitud copendiente No. PCT/US07/61878 titulada "SERS NANOTAG ASSAYS".
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es un diagrama esquematico de un reoipiente de muestras y el soporte del reoipiente de muestras.
La figura 2 es un diagrama esquematico en planta de un reoipiente de muestras y un conjunto de concentracion magnetico.
La figura 3 es un diagrama esquematico en elevacion de un reoipiente de muestras y un soporte de reoipiente de muestras.
La figura 4 es un diagrama esquematico en planta de un reoipiente de muestras, aparato de concentracion y espectrometro integrado.
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La figura 5 es una representacion grafica de un aumento de la intensidad de senal en funcion del tlempo durante la captura de particulas magneticas.
Las figuras 6A-C son diagramas esquematicos de metodos de compactacion de granulos representativos.
La figura 7 es un diagrama esquematico de un ejemplo que presenta un tubo capilar opticamente transparente como recipiente de muestras.
La figura 8 es un diagrama esquematico de un ejemplo alternativo que representa un tubo capilar opticamente transparente como recipiente de muestras.
La figura 9 es un diagrama esquematico de un aparato de ejemplo que representa un recipiente de muestras de tubo capilar y de soporte para cartucho.
Descripcion detallada de la invencion
Tal como se utiliza en toda esta solicitud, el termino “particulas magneticas” se definira como particulas magneticas, particulas paramagneticas, particulas superparamagneticas convencionales o cualquier otra particula que se vea afectada por un campo magnetico. Se pueden obtener determinadas ventajas al tener un aparato para la captura y concentracion de particulas magneticas que se utiliza con un ensayo en el que el aparato de captura y concentracion es independiente de la instrumentacion de deteccion/interrogacion optica u otra asociada. Por ejemplo, puede ser deseable minimizar el tiempo ocupado por muestras individuales en la unidad de interrogacion optica. Alternativamente, se pueden obtener ventajas al tener un aparato de captura y concentracion magnetica integrado con un espectrometro u otro dispositivo de interrogacion optica. Por ejemplo, un sistema de captura, concentracion y representacion totalmente integrado minimiza la posibilidad de una mala colocacion o descompactacion de un granulo de particulas magneticas concentradas ya que el recipiente de muestras no tiene que moverse entre la etapa de concentracion e interrogacion optica. Por consiguiente, se describen en detalle a continuacion ambas realizaciones de aparatos separados e integrados. Los tipos de aparatos que se describen aqui no son realizaciones que se excluyan entre si. Se pueden combinar caracteristicas de los diferentes tipos de aparatos descritos en un aparato hibrido para satisfacer las necesidades especificas de un usuario.
La figura 1 es un diagrama esquematico de una posible realizacion de un aparato 10 de captura y concentracion magnetica que se puede implementar como un aparato autonomo separado de cualquier unidad de interrogacion optica. El aparato 10 de captura magnetica incluye un soporte 12 para uno o mas recipientes 14 de muestras. La figura 1 tambien muestra un receptaculo 16 en el soporte 12 configurado para sujetar el recipiente 14 de muestras. El soporte 12 particular, de la figura 1 esta configurado para recibir y sujetar un recipiente 14 de muestras que es un tubo de microcentrifugadora. Para poner en practica esta realizacion se podrian utilizar tambien otros tipos de tubos, recipientes, cavidades, camaras, portaobjetos o superficies, que incluyen pero no se limitan a cualquier otra forma de recipiente de muestras concebible. En el caso de un recipiente de forma alternativa, un receptaculo 16 dimensionado y conformado adecuadamente se asociaria al soporte 12 para asegurar que la variedad seleccionada de recipiente 14 de muestras se pueda posicionar de manera rapida, precisa y repetible respecto al soporte 12.
En la figura 1 tambien se muestra un iman 18 asociado operativamente al soporte 12. En el ejemplo mostrado, el iman 18 es un iman permanente esferico posicionado debajo de la punta del receptaculo 16 para el recipiente 14 de muestras. Dicho iman 18 se puede utilizar para afectar a un gradiente de campo magnetico en todo el volumen suspendido de particulas magneticas en el recipiente 14 de muestras y de este modo se puede utilizar para definir una zona 20 de concentracion magnetica. En el ejemplo ilustrado en la figura 1, la zona 20A de concentracion magnetica se encuentra situada en la punta inferior del receptaculo 16 y se forma una zona 20B de concentracion magnetica correspondiente en la punta inferior del recipiente 14 de muestras cuando se coloca en el receptaculo 16.
Aunque en la figura 1 se muestra un iman esferico, cualquier otra forma adecuada y tamano relativo de los imanes, que pueden ser imanes permanentes o electroimanes, igualmente son adecuados para implementacion de la presente invencion. Por ejemplo, se puede utilizar un iman lineal para proporcionar un granulo lineal que pueda ser barrido a lo largo de una longitud. Adicionalmente, puede ser deseable en ciertas implementaciones modificar el perfil del campo magnetico generado utilizando una combinacion de un iman mas una “pieza polar” construida a partir de un material terromagnetico adecuado, por ejemplo, aleaciones de acero u otros materiales adecuados conocidos por los expertos en la materia. Este metodo se puede utilizar para optimizar el patron de campo magnetico para el proposito de concentracion y localizacion de particulas magneticas.
Adicionalmente, se pueden utilizar recipientes de muestras que tengan cualquier numero de formas personalizadas para poner en practica el aparato de una manera eficaz. La forma personalizada puede incluir una protuberancia o una hendidura u otra estructura o forma en la zona 20 de concentracion magnetica que se ha descrito anteriormente. La forma personalizada puede afectar a la naturaleza del granulo formado en la etapa de concentracion. El desarrollo de un granulo magnetico concentrado, bien formado, y consistente a partir de particulas de captura
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magneticas y etiquetas opticas asociadas es una funcion de la arquiteotura del campo magnetico, asi como la morfologia del tubo de muestra en la zona 20 de concentracion magnetica. De este modo, el tamano y la forma del granulo concentrado se puede alterar modificando la forma de la superficie de las particulas de captura magneticas que se recogen sobre esta o dentro de la misma. Por lo tanto, la arquitectura del tubo personalizado con una hendidura (o cuspide) u otra estructura o forma conformada en la zona de concentracion magnetica o cerca de la misma podria ayudar en la formacion de un granulo magnetico que tenga un tamano, forma y consistencia reproducible. Por ejemplo, se puede utilizar unas cuspides concavas para formar un granulo esferico en la parte inferior o lateral de un recipiente de recoleccion personalizado.
Se pueden idear otras configuraciones o formas asociadas a un recipiente para facilitar la formacion de un granulo concentrado de una forma y un tamano seleccionado. De este modo, el recipiente 14 de muestras tiene 4 funciones principales:
1) Proporciona un entorno sellado para la contencion de los reactivos de ensayo, y para la realizacion de la reaccion de ensayo.
2) Puede tener una forma especifica o puede incluir una parte formada especificamente que conduce a la concentracion de particulas magneticas mediante la aplicacion de un campo magnetico.
3) Es notoriamente transparente a la radiacion asociada con la marcacion de una observacion de los reactivos dentro del tubo.
4) Tiene una forma general que se ajusta repetidamente y con precision al interior de un soporte.
El material del recipiente 14 de muestras debe ser compatible con los reactivos y sustancias del analito destinados para utilizarse en el ensayo. Se pueden aplicar al recipiente determinados recubrimientos quimicos o biologicos para evitar la union no especifica de particulas magneticas, etiquetas opticas o analito a las paredes del recipiente. El recipiente 14 de muestras se debe fabricar en un material no magnetico, de manera que un campo magnetico aplicado desde una fuente externa pase a traves del recipiente 14 de muestras sin que se vea afectado. Por otra parte, se debe disenar de manera que se tenga en cuenta la distancia maxima que recorreran los reactivos hacia la punta de localizacion. Esto regula la velocidad y la eficacia de la captura magnetica, ya que la fuerza de atraccion disminuye rapidamente a medida que aumenta la distancia desde el sistema de imanes. Adicionalmente, la forma del recipiente 14 de muestras puede ser util en la concentracion de las particulas y la formacion de granulos, a traves de la forma general del recipiente o a traves de una estructura especial, tal como una hendidura o cuspide tal como se ha descrito anteriormente. El recipiente 14 de muestras tambien proporciona unos medios para la colocacion precisa en soportes para concentracion magnetica, o medicion espectroscopica.
La forma del recipiente 14 de muestras puede incluir caracteristicas geometricas externas, marcadores o signos 22, para mejorar la repetibilidad de posicionamiento, y evitar una insercion incorrecta del recipiente dentro del aparato de soporte. Las caracteristicas de posicionamiento podrian incluir (pero sin limitarse a estas) la inclusion de secciones planas, chavetas, puntos de referenda, etc. Estas se corresponderian con caracteristicas similares en un receptaculo de recipientes disenado especificamente asociado a localizacion magnetica, medicion espectroscopica o combinacion de estas funciones, tal como se describe aqui.
En realizaciones en donde la interrogacion de ensayo se realiza opticamente, normalmente se aplica una salida laser seleccionada al granulo concentrado. Asi, el recipiente 14 de muestras debe ser sensiblemente transparente en la zona de longitud de onda de interrogacion de laser deseada. Por otra parte, es deseable asegurar que la zona de localizacion tenga unas propiedades opticas compatibles con el sistema de lentes del espectrometro u otro dispositivo de deteccion. Pueden ser deseables superficies opticas planas que permitan la entrada y salida de luz de excitacion y emitida con minima refraccion, reflexion o dispersion. Alternativamente, pueden ser beneficiosas superficies con curvatura en una o mas dimensiones para funcionar como lentes. Adicionalmente, el diseno del recipiente debe permitir la presencia simultanea de un sistema localizador magnetico y el funcionamiento del espectrometro en caso de que ambas funciones se encuentren incluidas en un solo instrumento. La zona 20 de concentracion magnetica se puede encontrar en cualquier posicion en el recipiente 14 de muestras propicia para la capacidad de concentrar y localizar los reactivos de ensayo y realizar mediciones opticas. Esto incluye (pero sin limitarse a ello) la parte inferior, la pared lateral o la tapa superior del recipiente 14 de muestras.
Las distintas realizaciones descritas aqui son particularmente ventajosas para la concentracion de particulas de captura magneticas asociadas a nanoetiquetas SERS o etiquetas SERS similares como particulas de deteccion marcadas opticamente. Las nanoetiquetas SERS tienen un nucleo activo SERS asociado con una molecula indicadora Raman que puede ser interrogada a traves de una espectroscopia Raman. En consecuencia, resulta util en cualquier aplicacion de la presente invencion que cuente con espectroscopia Raman en la que el material del recipiente 14 de muestras sea transparente a la dispersion de luz Raman. Por ejemplo, el aparato ilustrado esquematicamente en la figura 1 presenta un recipiente 14 de muestras que es un tubo de microcentrifugadora que
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esta realizado tfpioamente en polipropileno. La principal limitaoion respeoto a la espeotrosoopia Raman es que la pared 24 del reoipiente de muestras no interfiere por la absoroion en las longitudes de onda de exoitaoion de laser, inoluyendo, pero sin limitarse a ello, longitudes de onda de 633 nm o 785 nm, asi oomo las longitudes de onda de emision Raman subsiguientes. En efeoto, un material ideal tampooo oontribuiria en interferenoia y/o fluoresoenoia Raman a estas longitudes de onda de exoitaoion. Una amplia variedad de reoipientes de ensayo de bajo ooste y de uso oomun oumple oon este oriterio, inoluyendo plaoas 96 de oavidades u otro numero de plaoas de pozos, oopas y otras superfioies o oontenedores. Los materiales en los que estan fabrioados estos reoipientes o superfioies se pueden seleooionar de la siguiente lista no exhaustiva; vidrio, silioe, silioio, vidrio silioonado, polipropileno, polietileno, poliuretano, teflon, poliestireno, nitrooelulosa, oelulosa, poliester y polioarbonato. Tambien serian adeouados para la fabrioaoion de un reoipiente 14 de muestras otros materiales que no interfieran oon la luz laser en las longitudes de onda pertinentes.
En la disposioion mostrada en la figura 1, es importante que el reoipiente 14 de muestras quede sujeto en el reoeptaoulo 16 de manera preoisa y repetible oomo sea posible oon respeoto a la posioion del iman 18. La preoision de la oolooaoion del reoipiente 14 de muestras garantiza que el granulo de partioulas de oaptura magnetioas formado durante oualquier etapa de oonoentraoion se desarrolle en una posioion oonsistente y oon un tamano y una forma oonsistente. En una realizaoion, al disponer un soporte 10 que es independiente de oualquier espeotrometro, el reoipiente 14 de muestras se debe retirar y oolooar en un espeotrometro optioo para determinar optioamente el oontenido de las partioulas maroadas optioamente asooiadas a las partioulas de oaptura magnetioas en el interior del granulo. En oonseouenoia, es imperativo que el reoipiente 14 de muestras, el soporte 12 y el iman 18 esten oonfigurados de manera que la zona 20 de oonoentraoion magnetioa ooinoida oon el plano fooal de la optioa del espeotrometro ouando el reoipiente 14 de muestras se introduoe en un espeotrometro separado. Por ejemplo, tal oomo se ilustra en la figura 1, el granulo se forma en la punta de un tubo de miorooentrifugadora ajustando el eje

magnetioo del iman 18 oon el eje oentral longitudinal del tubo de miorooentrifugadora. La oolooaoion exaota de la
parte inferior del tubo de miorooentrifugadora se oonsigue permitiendo que se asiente en una oavidad 26 oonioa del reoeptaoulo 16 de manera que quede oentrado por si mismo de forma automatioa. La geometria de la oavidad 26 se puede replioar en un soporte separado en el plano fooal de un espeotrometro.

Las figuras 2 y 3 son vistas esquematioas en planta y elevaoion de una realizaoion alternativa del soporte 10 de la

muestra oon una formaoion de granulos en el lado del reoipiente 14 de muestras en lugar de la punta inferior. En la
realizaoion que se muestra en las figuras 2 y 3, el reoipiente es un tubo de miorooentrifugadora, pero es aplioable a otros reoipientes oon diferente geometria de pared. La realizaoion de la figura 2 y la figura 3 inoluye las siguientes oaraoteristioas;
• El reoipiente 14 de muestras esta oontenido en el reoeptaoulo 16 de un soporte 12 en una posioion segura y preoisa. A traves de la inoorporaoion opoional de superfioies de referenda o puntos de referenda se garantiza un posioionamiento preoiso de repetidas oolooaoiones de un unioo reoipiente, o una serie de reoipientes del patron apropiado.
• Los reoeptaoulos para una looalizaoion disoreta y separada y las operaoiones de medioion del espeotrometro se pueden produoir oon la sufioiente preoision para asegurar que el material looalizado en la zona 20 de oonoentraoion del reoipiente 14 de muestras se enouentre preoisamente en el plano fooal ouando se retira y se oolooa en un reoeptaoulo oorrespondiente asooiado a un espeotrometro.
Tal oomo se ilustra en la figura 2, el oonjunto de imanes no debe osoureoer el laser/vista optioa de la zona 20 de oonoentraoion magnetioa. Esta neoesidad se satisfaoe asegurando que la trayeotoria 30 optioa y el eje 32 oentral del sistema de imanes se enouentren formando un angulo entre si. Esto oolooa el granulo desoentrado del eje oentral del tubo, ouando es interrogado mediante un espeotrometro. Esto requiere un desplazamiento 34 entre la trayeotoria 30 optioa y el eje 36 de tubo.
En el diagrama esquematioo de la figura 4 se muestra un aparato 38 de oonoentraoion magnetioa y representaoion totalmente integrada alternativa. En la figura 4 la implementaoion de la etapa de oaptura y oonoentraoion magnetioa se realiza en el plano fooal de un espeotrometro 40 asooiado. Este metodo es ventajoso ya que se elimina la posibilidad de una mala oolooaoion o disooiaoion del granulo formado en la etapa de oonoentraoion magnetioa ouando el reoipiente de muestras se mueve haoia un espeotrometro separado. El aparato 38 de oonoentraoion magnetioa y representaoion integrada puede ser implementado oomo aparato de laboratorio de sobremesa, o, oon la miniaturizaoion apropiada, oomo dispositivo de ensayo de oampo portatil. En una realizaoion alternativa que se ilustra en el diagrama esquematioo de la figura 4B, puede ser ventajoso en oiertas implementaoiones desaooplar el modulo 41 de exoitaoion del espeotrometro 40 de un modulo 43 de deteooion separado espaoialmente.
Tal oomo se muestra mejor en las figuras 2 y 4, en oiertas realizaoiones del aparato que se desoribe aqui, la zona 20 de oonoentraoion magnetioa esta situada y el granulo se forma oontra la pared 24 del reoipiente en la punta de interrogaoion optioa. Esta posioion para la zona 20 de oonoentraoion magnetioa puede ser seleooionada y es ventajosa, en un aparato 10 de oonoentraoion separado, o bien en un aparato 38 de oonoentraoion magnetioa y representaoion integrada. En esta oonfiguraoion deseable, solo la pared 24 del reoipiente quedara oolooada entre el
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granule* y la fuente del espeotrometro 40 u otro dlsposltlvo de lnterrogaolon optica. Esta oonflguraolon deseable se puede oonsegulr oolooando el lman 18 y el plano focal del espeotrometro 40 respeoto al soporte 38 de muestra para mlnlmlzar la oantldad de fluldo de ensayo que se enouentra fuera de la zona 20 de oonoentraolon magnetloa pero todavia a lo largo de la trayeotorla 30 optloa entre el espeotrometro y la zona 20 de oonoentraolon magnetloa. Esta oonflguraolon tamblen se puede desorlblr en termlnos de la poslolon de la zona 20 de oonoentraolon respeoto a la pared 24 lnterlor del reolplente 14 de muestras. En oonseouenola, el lman 18 se puede oolooar para haoer que la zona 20 de oonoentraolon magnetloa se forme sustanolalmente adyaoente a una poslolon en la que trayeotorla 30 optloa entre el espeotrometro 40 y la zona 20 de oonoentraolon magnetloa se oruoe lnlolalmente oon el lnterlor o la pared 24 lnterlor del reolplente 14 de muestras. La poslolon ventajosa de los granulos tamblen se puede desorlblr en termlnos de una lnterfaz 42 optloa deflnlda por el lado lnterlor de la pared 24 del reolplente de muestras por donde oruza lnlolalmente la trayeotorla 30 optloa. Por lo tanto, la zona 20 de oonoentraolon magnetloa puede estar formada sustanolalmente adyaoente a la lnterfaz 42.
Un aparato y metodos en los que se mlnlmlza la oantldad de fluldo de ensayo Ilbre a lo largo de la trayeotorla optloa son olaramente dlferentes de los dlsposltlvos oonooldos en los que el espeotrometro esta sltuado frente al reolplente desde la zona de oonoentraolon magnetloa. La lnterrogaolon optloa a traves del medlo de ensayo tal oomo es tiploo oon los dlsposltlvos oonooldos puede produolr un ruldo de leotura sustanolal. En partloular, el ruldo de leotura de etlquetas de deteoolon no unldas puede ser problematloo en oaso de un ensayo homogeneo (sln lavado). Los problemas asoolados a ensayos no unldos en la trayeotorla optloa se pueden ellmlnar o mlnlmlzar utlllzando la nueva oonflguraolon llustrada en las flguras 2 a 4.
Tal oomo se muestra en la flgura 4, el elemento de oaptura magnetloa del aparato 38 lntegrado puede lnolulr un lman 18 poslblemente asoolado a una pleza 44 polar oonloa o de otra forma. La pleza 44 polar funolona para produolr un gradlente de oampo magnetloo en un volumen relatlvamente mas pequeno permltlendo de este modo reooger las partioulas magnetloas en una zona 20 de oonoentraolon magnetloa blen deflnlda. La zona 20 de oonoentraolon magnetloa se muestra en la flgura 4 en el lado de un reolplente 14 de muestras. Sln embargo, oualquler poslolon respeoto a un reolplente 14 de muestras que sea adeouada para la oonoentraolon magnetloa y que este en un plano fooal de un espeotrometro 40 asoolado seria una poslolon adeouada para una zona 20 de oonoentraolon magnetloa. Tal oomo se ha desorlto anterlormente, se puede utlllzar un reolplente 14 de muestras de oualquler forma o tamano para lmplementar dlversas reallzaolones. Se pueden obtener determlnadas ventajas utlllzando un reolplente de forma personallzada que tenga una estruotura tal oomo hendlduras o una superflole de otra forma que faolllte el desarrollo de granulos en olertas dlmenslones.
La grafloa 46 de la flgura 5 llustra el progreso de la formaolon de granulos durante la oonoentraolon magnetloa en funolon del tlempo, tal oomo se determlna por el serlal de las etlquetas SERS unldas a perlas magnetloas en un esquema de reaoolon lnmunologloa. Es deseable para el anallsls espeotrosooploo que el tamano de los granulos sea tan pequeno oomo sea poslble, ya que una parte apreolable del volumen de las partioulas oapturadas se puede enoontrar de otro modo fuera de la punta de llumlnaolon laser que presenta lnstrumentos tiploos, el oual generalmente tlene un dlametro de aproxlmadamente entre 70 a 200 mloras. Tamblen es deseable que el tamano de los granulos sea tan pequeno oomo sea poslble para un numero determlnado de perlas magnetloas. Esto tlene multlples ventajas. En prlmer lugar, un granulo denso resulta en un area de muestreo mas pequena. En la oaptura espeotrosooploa tradlolonal, un area de muestreo mas pequena permlte haoer oorresponder oon una abertura de espeotrometro mas pequena, lo que se traduoe en una resoluolon espeotral mayor para una efloaola optloa determlnada (rendlmlento optloo). Adlolonalmente, un granulo mas denso tlene oomo resultado una relaolon de senal de ruldo mas alta dado que habra un mayor numero de etlquetas por unldad de volumen de muestreo. Un granulo mas denso tamblen deberia mejorar la varlanza de muestra a muestra ya que un granulo mas pequeno debe oolnoldlr mejor tanto oon la punta de laser oomo oon la zona de oaptaolon optloa. Por lo tanto, una zona de oaptaolon que sea Ilgeramente mas grande que el granulo debe ser relatlvamente lnmune a varlaolones de senal de menores dlferenolas de forma entre granulos. Por ultlmo, un granulo denso de perlas magnetloas ayuda a osoureoer el mayor volumen de la soluolon, que oontlene una etlqueta optloa no unlda. Este meoanlsmo de osoureolmlento podria reduolr el limlte lnferlor de deteoolon, aumentando asi la senslbllldad y dando lugar a una mejora en el rango dlnamloo de la prueba.
La formaolon de granulos se puede oonsegulr oon un poslolonamlento estatloo entre el reolplente 14 de muestras y el lman 18. Sln embargo, las partioulas magnetloas se pueden oonoentrar a un menor volumen sl el lman 18 se mueve respeoto a la superflole del reolplente de muestras-un desplazamlento de menos de 1 mm es suflolente para obtener una mejora de oonoentraolon medlble. El movlmlento del lman 18, sln embargo, puede ser pooo praotloo, debldo al requerlmlento de que la poslolon de la zona 20 de oonoentraolon magnetloa este en oolnoldenola oon la llumlnaolon laser desde el espeotrometro 40. De aouerdo oon la lnvenolon, se estlmula la formaolon de granulos ajustados medlante el uso de teonloas o metodos que lnoluyen la estlmulaolon aoustloa del reolplente 14 de muestras. La energia vlbratorla es suflolente para desalojar las partioulas que se han llegado a pegar a la pared del reolplente antes de llegar a la poslolon flnal de mas baja energia potenolal mas oeroa del lman 18 o pleza 44 polar magnetloa. Los metodos praotloos medlante los ouales se puede oonsegulr esto, lnoluyen exposlolon momentanea del reolplente 14 de muestras y los oontenldos a una onda aoustloa de alta preslon. Estos metodos lntroduoen suflolente perturbaolon para faollltar la formaolon de un granulo denso de un estado de energia mas bajo.
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Adioionalmente, existe la opcion adicional de hacer que el granulo se vuelva a formar medlante la manipulacion del recipiente 14 de muestras con el fin de obligar al granulo a volver a formarse en una posicion diferente en la pared 24 del recipiente, por ejemplo, mediante la extraccion del tubo de campo magnetico y su sustitucion en una orientacion alternativa, o extrayendo y volviendo a aplicar el iman 18 o imanes en una posicion diferente en el recipiente 14 de muestras.
Las figuras 6A-C ilustran esquematicamente tres procesos para la formacion de granulos compactos. En cada caso, etapa (a) es la captura inicial de reactivos desde el punto de partida de una dispersion completa en el fluido de ensayo, etapa (b) es la terminacion de la captura inicial y formacion de granulos y etapa (c) implica obligar al granulo a volverse a formar y concentrarse en una segunda punta de captura sin una redispersion significativa. Esto se puede conseguir al:
• Un unico o una combinacion de multiples imanes permanentes que se mueven respecto al recipiente de muestras con el fin de efectuar la formacion y manipulacion de granulos deseada. (Figura 6A)
• Una combinacion de electroimanes para lograr el mismo efecto. (Figura 6B)
• Un ajuste mecanico de la posicion del tubo en el receptaculo, por ejemplo, un giro de 180s de un recipiente de muestras cilindrico para forzar el reposicionamiento de los granulos. (Figura 6C)
En determinadas realizaciones de una unidad 38 de captura/interrogacion integrada, tal como se muestra en la figura 4, puede ser un reto disenar un conjunto magnetico que genere un campo magnetico lo suficientemente fuerte como para arrastrar las particulas magneticas a traves de la solucion de ensayo, para formar un granulo adecuado, asi como para proporcionar un espacio libre para la lectura optica. Por lo tanto, puede ser ventajoso tener una concentracion magnetica que se produzca en un lado del recipiente 14 de muestras mientras la lectura optica se produce en el lado opuesto del recipiente. En esta realizacion, cualquier curvatura del recipiente 14 de muestras mas los efectos opticos de los componentes de ensayo contenidos en el mismo pueden actuar como elemento optico. Es deseable, tal como se ha descrito anteriormente, conseguir una punta de iluminacion y una zona de captacion pequenas. De acuerdo con lo anterior, el sistema optico asociado al espectrometro 40 se puede disenar para compensar los efectos opticos del recipiente 14 de muestras. Por ejemplo, elementos opticos que incluyen pero no se limitan a elementos astigmaticos tal como lentes cilindricas pueden ser necesarios para compensar el astigmatismo introducido por un recipiente 14 de muestras determinado. Alternativamente, los efectos opticos de un recipiente 14 de muestras se pueden minimizar mediante el uso de un recipiente 14 de muestras rectangular de manera que el granulo se forme en una superficie llana o plana del recipiente de muestras. Potencialmente, la lectura optica desde el lado opuesto de un recipiente 14 de muestras podria mejorar la eficiencia optica dado que la recoleccion de datos opticos se producira en el eje a diferencia de la geometria de recoleccion fuera del eje ilustrada en la figura 4.
Aunque las realizaciones de las figuras 1 a 4 muestran recipientes 14 de muestra individuales, se pueden preparar y realizar facilmente ensayos paralelos de alto rendimiento utilizando multiples soportes de recipientes de muestra de ensayo paralelos e imanes. Para una implementacion paralela pueden ser adecuados dispositivos bien conocidos tales como placas de 96 pozos. Se podrian formar cuspides, hendiduras u otras estructuras en una placa de pozos o recipiente de muestras multiple similar para estabilizar el granulo y facilitar la concentracion. La etapa concentradora magnetica y la lectura podrian producirse en paralelo o en serie.
Con un aparato 10 de concentracion magnetica no integrado, tal como se muestra en la figura 1, es necesario garantizar la alineacion del mismo recipiente entre dos recipientes separados, el primero asociado al aparato 10 de concentracion y el segundo al lector optico. Se puede garantizar un alineamiento apropiado disponiendo caracteristicas de alineacion tales como signos 22 en el recipiente de muestras. Se pueden anadir caracteristicas moldeadas al recipiente para ajustar el tubo en tres dimensiones. El recipiente 14 de muestras se debe fabricar o seleccionar de manera que se controle el grosor de la pared lateral ya que esto puede afectar al posicionamiento del granulo en un sistema 10 de captura no integrado. Es deseable, ademas, que el lector optico tambien contenga un sistema de captura magnetico por una o ambas de las siguientes razones:
• Para garantizar un posicionamiento preciso del granulo despues de la transferencia del recipiente 14 de muestras y,
• Para producir una concentracion adicional del granulo haciendo que se vuelva a formar en el interior del recipiente 14 de muestras, tal como se ha descrito anteriormente.
Se ha utilizado experimentalmente con exito un iman esferico de NdFeB (tierras raras) de 1/2" para crear un granulo de perlas magneticas y etiquetas SERS asociadas en una unica etapa de descenso. El recipiente 14 de muestras utilizado fue un tubo de microcentrifugadora de polipropileno de 200 uL con 100 uL o menos de reactivo. Tal como
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se muestra en la grafica 46 de la figura 5, se obtuvo un descenso adecuado de partfoulas dando lugar a una senal optica de estado relativamente estacionario en menos de un minuto.
En una realizacion alternativa del sistema de ensayo, todo un granulo puede ser representado utilizando un filtro sintonizable (LCTF, AOTF, etc.) para crear una pila de imagenes hiperespectrales. Si la formacion de granulos consistente resulta ser dificil, la representacion de todo el granulo combinado con un analisis de imagen subsiguiente podria proporcionar una metrica para una “etiqueta optica total” que sea consistente e independiente de la distribucion o la forma del granulo.
De manera similar, un granulo difuso, por ejemplo, un granulo lineal formado por un iman lineal, podria ser adecuado para un ensayo desplegable magnetico, homogeneo y repoducible si la informacion espacial es capturada por medio de un barrido o un sistema de representacion de campo amplio. En esta realizacion se puede representar el granulo y emplear una etapa de analisis de software para determinar una metrica para la senal total (por ejemplo, la senal SERS) emitida por cada granulo. Esta implementacion comparte caracteristicas con lectores de micromatrices de ADN comunmente disponibles, a excepcion de la necesidad de un numero relativamente elevado de canales espectrales (es decir, una representacion hiperespectral). No obstante, para un sistema de alto rendimiento que utiliza una configuracion de micro placas con multiples pocos, esto podria ofrecer beneficios. La resolucion optica, del orden de 50 um, podria ser adecuada para permitir que un algoritmo de procesamiento de imagenes justificara las diferencias de tamano y forma de los granulos para obtener una metrica de serial total consistente a traves de granulos replicados. La investigacion previa demuestra que un numero minimo de canales espectrales (-20 -30 canales espectrales), podria ser adecuado para diferenciar y cuantificar etiquetas SERS. En una realizacion de campo amplio esto puede prever el uso de filtros sintonizables de cristal liquido (LCTF), o filtros sintonizables acustico-opticos (AOTF) para conseguir la separacion espectral. Respecto a un sistema de barrido por punta laser, podria ser adecuado un sistema de espectrometro dispersivo de baja resolucion espectral.
En un sistema de deteccion de alto rendimiento puede ser preferible separar la etapa de concentracion magnetica de la etapa de lectura optica. La concentracion magnetica congela la reaccion quimica y asi todas las muestras en un lote, por ejemplo, todas las muestras en una placa de micro pozos, requeriran que sus granulos pudieran formarse al mismo tiempo. Grandes volumenes de proceso pueden tener como resultado una variacion de la posicion exacta de cada granulo. Una posible solucion a este problema para la geometria de alto rendimiento, por lo tanto, es utilizar una etapa de representacion inicial, no para recoger informacion espectral, sino simplemente para localizar los granulos. Una etapa de procesamiento de imagenes podria extraer las posiciones de todos los granulos y utilizar esta informacion para posicionar un sistema de espectrometro de punta convencional bajo cada granulo secuencialmente.
Metodos de alto rendimiento podrian incluir maquinaria automatizada para realizar las siguientes funciones:
Uso de una matriz de imanes para la localizacion de granulos dentro de cada recipiente, por ejemplo, cada cavidad de una placa de 96 pozos para concentrar los granulos en todos los pozos simultaneamente. Un aparato automatizado podria transferir entonces la placa a un lector de barrido capaz de leer los pozos en secuencia. El sistema debe ser de suficiente precision para garantizar el registro de granulos en cada pozo con el lector, o bien se debe disponer un medio de representacion para localizar los granulos antes de realizar mediciones espectroscopicas en las posiciones de los granulos asi determinados.
Alternativamente, los pozos se podrian localizar individualmente o fila por fila (o columna por columna), para mejorar la exactitud de tiempo de reaccion. La medicion espectroscopica se podria implementar utilizando cualquiera de los metodos descritos anteriormente.
Se puede fabricar un aparato de alto rendimiento en el que los recipientes de muestra sean tubos discretos. Los tubos podrian ser transportados dentro del aparato a diferentes “estaciones” de funcion de una pista transportadora, cinta o sistema robotico. La posicion y el momento preciso de cada tubo de muestra se podrian seguir mediante un sistema de microprocesador que contrale la funcion del aparato, lo que permite un control preciso de tiempos, temperaturas, mezcla y rendicion de la reaccion, etc. Dicho aparato de la invencion podria incluir una disposicion para etapas de proceso, que incluya, pero sin limitarse a:
• Suministro de reactivos, analitos al recipiente de muestras.
• Control de la temperatura del recipiente y tiempo de reaccion.
• Localizacion de los componentes del ensayo mediante la aplicacion de un campo magnetico.
• Optimizacion de la formacion de granulos mediante los metodos descritos anteriormente.
• Medicion optica de los reactivos localizados dentro del recipiente.
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La seouenoia de etapas podria incluir Ios metodos de looalizaoion separados de la fabrioaoion de las medlclones optlcas, o ooinoidentes oon esta, de la misma manera que ya se ha desorito, de modo que el aparato de alto rendimiento inoorporara reoeptaoulos para los reoipientes que tienen ensambles de iman para la looalizaoion, y/o espeotrometros asooiados operativamente a ensambles de imanes. Otras variaoiones sobre el aparato de alto rendimiento basioo desoritas aqui estan dentro del aloanoe de esta divulgaoion.
Otra realizaoion de la presente invenoion utiliza una pequena perla oompuesta de un material de alta permeabilidad magnetioa (por ejemplo, niquel, oobalto, eto.) oolooada en el reoipiente de reaooion. La presenoia de la perla de alta permeabilidad oentrara las lineas de oampo magnetioo, oreando asi un gradiente de oampo magnetioo elevado para atraer las partioulas magnetioas. El oomplejo partioula magnetioa/etiqueta de ensayo se podria asooiar alrededor de la perla y todo el gran ensamble, que oonsiste en una gran “perla” oon las partioulas magnetioas pequenas oiroundantes y se representarian etiquetas de ensayo. Esta teonioa podria ayudar a obtener un granulo esferioo reproduoible para una interrogaoion optima.
Otra realizaoion presenta un posioionamiento automatioo del reoipiente 14 de muestras en el deteotor optioo. Se trata de una variaoion de un metodo de alto rendimiento, donde la leotura posiblemente se realiza en serie, pero la oonoentraoion magnetioa se puede realizar en paralelo. Un oonjunto de reoipientes de muestra que oontienen todos los reaotivos premezolados, tal vez introduoidos a los reoipientes utilizando un sistema oontrolador de fluido automatizado, tendria un oonjunto magnetioo para oonoentrar las partioulas magnetioas oon reaotivo oorrespondiente. Esto, en efeoto, detendria la reaooion, pero tambien seria un desoenso grueso formando una gran diversidad de granulos. Cada reoipiente se podria oolooar entonoes en un soporte 38 tal oomo se muestra en la figura 4, que oonoentraria, adioionalmente, el granulo grueso y permitiria una leotura optioa de la SERS u otra senal. Por lo tanto, en esta realizaoion, todos los reoipientes tendrian una oonoentraoion magnetioa gruesa inioial que funoionaria en paralelo. La oonoentraoion seria “gruesa” en el sentido de que las partioulas magnetioas se han retirado de la suspension, pero podrian haber formado un oonjunto de granulos grandes y dispersos en oada reoipiente. No obstante, la reaooion habria oesado, y la interrogaoion optioa oontinuaria en serie oon un sistema robotioo automatizado que oolooaria oada tubo para un posioionamiento, oondensaoion, y leotura de granulos finos.
Puede ser deseable, ya sea en un sistema de rendimiento normal o alto, eliminar la neoesidad de volver a formar o aoondioionar los granulos. En las figuras 7 y 8 se ilustra esquematioamente un aparato adeouado para utilizarse sin aoondioionamiento de granulos. El aparato 50 inoluye un tubo 52 oapilar en lugar de los otros tipos de reoipientes de muestra desoritos anteriormente. El tubo 52 oapilar esta en oomunioaoion fluida oon una suspension 54 de partioulas de ensayo. Cuando la suspension 54 de partioulas fluye a traves del tubo 52 oapilar, las partioulas magnetioas se oonoentran dentro del tubo 52 mediante un iman 18 de oaptura que puede o no estar asooiado a una pieza 44 polar. El iman 18 de oaptura sirve para oonoentrar partioulas magnetioas en una zona 20 de oonoentraoion magnetioa espeoifioa dentro del tubo 52 oapilar. Un espeotrometro u otro dispositivo de interrogaoion que puede ser un espeotrometro 40 Raman esta asooiado operativamente al tubo 52 oapilar y enfooado en la zona 20 de oonoentraoion magnetioa. Tal oomo se muestra en las figuras 7 y 8, la interrogaoion optioa se puede produoir a lo largo de una trayeotoria optioa que es opuesta al eje magnetioo o simplemente desplazada del mismo.
El uso de un tubo 52 oapilar oomo formato de reoipiente de muestras alternativo proporoiona diversas ventajas diferentes que inoluyen, pero sin limitarse a:
• Una oolooaoion preoisa de partioulas magnetioas respeoto al area pequena interrogada por un sistema tipioo basado en laser. Esto potenoialmente mejorara la preoision de la medida donde se requiera una determinaoion ouantitativa.
• El reoipiente de muestreo tiene inherentemente una elevada oalidad optioa. Por ejemplo, el tubo 52 oapilar puede tener lados pianos y estar fabrioado en un material que sea transparente a las longitudes de onda neoesarias. El tubo 52 oapilar tambien es potenoialmente fijo en una posioion respeoto a oomponentes magnetioos y optioos.
• Un aparato 50 de tubo oapilar permite llevar a oabo pruebas oon pequenos volumenes de muestra de menos de 100 miorolitros y pequenas oantidades de reaotivos, lo que puede resultar en una mejor sensibilidad.
• Un aparato 50 de tubo oapilar permite una rapida reoogida de una muestra de granulos que no requiera aoondioionamiento. El granulo esta oontenido en un area pequena e inherentemente queda firmemente empaquetado. No se requiere que el elemento magnetioo proporoione fuerzas de atraooion a gran distanoia ya que la pared del tubo oapilar y el polo magnetioo se enouentran dispuestos muy ajustados (por ejemplo, oon una separaoion de no mas de 1 mm). Esto es ventajoso ya que la fuerza de atraooion experimentada por las partioulas magnetioas oae rapidamente al aumentar la distanoia desde el polo o pieza 44 polar de un sistema de imanes.
• El volumen de fluido interrogado por el leotor se reduoe signifioativamente por el uso de un reoipiente oapilar estreoho. Por lo tanto, la oantidad de etiqueta no unida, que de otra manera oontribuiria oon una “senal de fondo” no deseada se puede haoer muy pequena.
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• El uso de eleotroimanes en el mecanismo de oaptura puede permitir la recoleccion de partfoulas magneticas en la zona de concentracion y un posterior enjuague de las particulas de esta zona. De esta manera, el recipiente se podria utilizar en serie para leer desde multiples reacciones de ensayo de muestra. Esto podria funcionar a peticion, o de una manera semicontinua formando parte de un sistema automatizado mas grande en el cual se ejecuten muchas pruebas en secuencia.
• Tambien se podria utilizar un aparato 50 de tubo capilar para implementar un dispositivo de ensayo de flujo lateral. En un ensayo de flujo lateral, un tubo capilar asociado a un iman sustituye la tira de fibra de celulosa tipica u otra matriz. Se puede disponer un deposito o una almohadilla de deposito que contenga reactivos adsorbidos (por ejemplo: etiquetas SERS y particulas magneticas) en oomunioaoi6n con una abertura en el tubo capilar. La introduccion de fluido analito en el deposito tiene como resultado una liberacion de particulas de reactivos, a las cuales se les obliga a fluir a lo largo del capilar con el analito en solucion. El iman atrapa particulas magneticas en una posicion definida con precision. Cualquier etiqueta tal como particulas SERS unidas a particulas magneticas puede ser detectada por medio de un espectrometro Raman dirigido en la punta de captura. La posicion precisa de la punta de captura respecto al espectrometro se puede efectuar a troves del sistema de imanes.
El ejemplo de flujo lateral basado en un tubo capilar descrito anteriormente es adecuado para utilizarse como sistema de ensayo integrado que, si se desea, se podria desarrollar en un factor de forma muy compacta para un uso en ensayo de campo altamente preciso y repetible. En la figura 9 se ilustra esquematicamente un sistema 60 integrado consistente con este ejemplo. En el ejemplo de la figura 9, el tubo 52 capilar esta montado en un cartucho 62 de muestra. El tubo 52 capilar esta en comunicacion con un deposito 64 de muestra formado en el cartucho 62 de muestra. La suspension 54 de particulas de ensayo necesaria para llevar a cabo un ensayo que incluye particulas magneticas y reactivos se puede mezclar en el deposito 64 de muestra. En razon a que el deposito 64 de muestra esta en comunicacion fluida con el tubo 52 capilar, la suspension 54 de ensayo que ha reaccionado completamente se extrae facilmente hacia la zona 20 de concentracion magnetica por accion capilar. Adicionalmente, el exceso de particulas de ensayo se elimina de la zona 20 de concentracion magnetica minimizando la senal de fondo. En la zona 20 de captura magnetica, un iman 18 concentrara particulas magneticas tal como se ha descrito anteriormente en el plano focal de un espectrometro 40, donde se puede producir la interrogacion optica de la muestra concentrada.
El sistema 60 integrado de la figura 9 se puede fabricar con un receptaculo 66 para soporte de cartuchos configurado para recibir y posicionar el cartucho 62 de modo que la zona 20 de captura magnetica quede correctamente alineada apropiadamente. El sistema 60 tambien puede incluir elementos 68 de procesamiento de datos asociados al espectrometro que permitan utilizar el aparato 60 como dispositivo de ensayo portatil y potencialmente independiente y portatil.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un aparato de ensayo que oomprende; un reoipiente (14) de muestra;
    un soporte (10) oonfigurado para reoibir operativamente el reoipiente (14) de muestra;
    5 un iman (18) operativamente asooiado oon el soporte (10) del reoipiente de muestra de tal manera que un oampo magnetioo interoepta una poroion de un reoipiente de muestras que define una zona de oonoentraoion magnetioa para oonoentraoion de partioulas de oaptura magnetioa; y un espeotrometro (40) asooiado operativamente oon, o oonfigurado para reoibir operativamente, el reoipiente (14) de muestras de tal manera que el fooo del espeotrometro (1) esta dentro de la zona de oonoentraoion magnetioa;
    10 en el que el aparato de ensayo oomprende adioionalmente medios para estimulaoion oompaota de las partioulas de oonoentraoion magnetioa en dioha zona de oonoentraoion magnetioa,
    diohos medios se asooian operativamente oon el reoipiente de muestras,
    oaraoterizado porque diohos medios para estimular la oonoentraoion oompaota es un transduotor aoustioo.
  2. 2. El aparato de ensayo de la reivindioaoion 1, en el que el espeotrometro es un espeotrometro Raman.
    15 3. El aparato de ensayo de una oualquiera de las reivindioaoiones 1 a 2, en el que el iman y el espeotrometro se
    posioionan para minimizar la oantidad de fluido de ensayo fuera de la zona de oonoentraoion magnetioa pero dentro de una ruta optica entre el espeotrometro y la zona de oonoentraoion magnetioa.
  3. 4. El aparato de ensayo de una oualquiera de las reivindioaoiones 1 a 3, en el que el iman se posioiona para provooar que se forme la zona de oonoentraoion magnetioa sustanoialmente adyaoente a una ubioaoion en donde
    20 una ruta optioa entre el espeotrometro y la zona de oonoentraoion magnetioa interoepta inioialmente el interior del reoipiente de muestras.
  4. 5. El aparato de ensayo de una oualquiera de las reivindioaoiones 1 a 4, en el que el reoipiente de muestras oomprende adioionalmente una pared interna en el que una parte de la pared interna que se interoepta inioialmente mediante una ruta optioa desde el espeotrometro define una interfaz y en el que la zona de oonoentraoion magnetioa
    25 se forma sustanoialmente adyaoente a la interfaz.
  5. 6. El aparato de ensayo de una oualquiera de las reivindioaoiones preoedentes, que oomprende adioionalmente una pieza polar para oausar un gradiente de oampo magnetioo.
  6. 7. Un metodo para un realizar un ensayo oomprende;
    Asooiar partioulas de oaptura magnetioas oon partioulas de deteooion en un reoipiente de muestra;
    30 Colooar el reoipiente de muestras en un soporte oonfigurado para reoibir el reoipiente de muestras y retenerlo en una relaoion seleooionada oon un iman asooiado oon el soporte;
    Conoentrar magnetioamente las partioulas de oaptura magnetioas en una zona de oonoentraoion magnetioa del reoipiente de muestras;
    Opoionalmente retirar el reoipiente de muestras del soporte y oolooar el reoipiente de muestras en un espeotrometro 35 oonfigurado para reoibir operativamente el reoipiente de muestras de tal manera que el fooo del espeotrometro esta dentro de la zona de oonoentraoion magnetioa; y
    Obtener un espeotro de la zona de oonoentraoion magnetioa oon un espeotrometro asooiado operativamente oon el reoipiente de muestras de tal manera que el fooo del espeotrometro esta dentro de la zona de oonoentraoion magnetioa;
    40 en el que el metodo oomprende adioionalmente estimular la oonoentraoion oompaota de las partioulas de oaptura magnetioas en la zona de oonoentraoion magnetioa al proyeotar una onda aoustioa a traves del reoipiente de muestras.
  7. 8. El metodo de reivindioaoion 7 en el que el espeotro obtenldo a partir de la zona de oonoentraoion magnetioa es un espeotro Raman, preferiblemente en el que el espeotro de Raman se obtiene de etiquetas SERS asooiadas oon partioulas de oaptura magnetioas en la zona de oonoentraoion magnetioa.
  8. 9. El metodo para realizar un ensayo de aouerdo oon una oualquiera de las reivindioaoiones 7 a 8 en el que el iman y 5 el espeotrometro se posioionan para minimizar la oantidad de fluido de ensayo fuera de la zona de oonoentraoion
    magnetioa pero dentro de una ruta optica entre el espeotrometro y la zona de oonoentraoion magnetioa.
  9. 10. El metodo para realizar un ensayo de aouerdo oon una oualquiera de las reivindioaoiones 7 a 9 en el que el iman se posioiona para provooar que la zona de oonoentraoion magnetioa se forme sustanoialmente adyaoente a la ubioaoion en donde una ruta optioa entre el espeotrometro y la zona de oonoentraoion magnetioa interoepta
    10 inioialmente el interior del reoipiente de muestras.
  10. 11. El metodo para realizar un ensayo de aouerdo oon una oualquiera de las reivindioaoiones 7 a 10 en el que el reoipiente de muestras oomprende adioionalmente una pared interna en el que una parte de la pared interna que se interoepta inioialmente mediante una ruta optioa desde espeotrometro define una interfaz y en el que la zona de oonoentraoion magnetioa se forma sustanoialmente adyaoente a la interfaz.
    15 12. El metodo para realizar un ensayo de aouerdo oon una oualquiera de las reivindioaoiones 7 a 11 en el que la
    etapa de estimulaoion oomprende por lo menos uno de reposioionamiento del reoipiente de muestra oon respeoto al iman; reposioionamiento del iman oon respeoto al reoipiente de muestras y aplioar un oampo magnetioo desde mas de un iman hasta el reoipiente de muestra.
  11. 13. El metodo para realizar un ensayo de aouerdo oon una oualquiera de las reivindioaoiones 7 a 12, oomprende 20 adioionalmente provooar un gradiente de oampo magnetioo por medio de una pieza polar.
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