ES2525267B1 - Sistema y método de análisis de muestras - Google Patents

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Abstract

Sistema y método de análisis de muestras.#Se describe en este documento un sistema de análisis de muestras y método de análisis de muestras que hace uso de dicho sistema, basado en la utilización de unidades de lectura/escritura de datos en soportes ópticos con capacidad de etiquetado de dichos discos ópticos, como los conocidos “Lightscribe”. Para llevar a cabo el objeto de la invención, los soportes ópticos comprenden un elemento portador de datos, que son legibles por la unidad lectora a través de su cabezal, datos que comprenden la información necesaria con respecto de los movimientos y acciones del motor de la unidad y de operación del cabezal láser; definiendo de esta manera la operación de lectura/escritura sobre el soporte.

Description

La presente invención se refiere a un dispositivo y un método que hace uso del mismo para poder llevar a cabo tomas de datos en aplicaciones de análisis de distintas naturalezas como puede ser análisis químico o de material biológico.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Son conocidos en el estado de la técnica los métodos analíticos de muestras de materiales biológicos como puede ser los sistemas y método de ensayo y/o análisis dirigidos a materiales biológicos.
Igualmente son conocidas las tecnologías de disco compacto en dos grandes grupos: las de almacenamiento de dalos y las de etiquetaje de los discos.
El primer grupo, también llamado aptical disc recording technologies, está basado en el uso de discos compactos como medio de almacenamiento y lectura de información. Existen varios sistemas comerciales pertenecientes a optical disc recording technologies, como son CD, DVD, SACO (Super audio COl, Blu-ray, etc.
El segundo grupo de tecnologías está enfocado en la creación de etiquetas en discos pertenecientes al primer grupo. Se basan en la irradiación laser de materiales fotosensibles contenidos en los discos. Estas tecnologías de creación de etiquetas, en su forma comercial, se encuentran integradas en los dispositivos y discos del primer grupo. Así pues, existen lectores/grabadores y discos comerciales compatibles con estas tecnologías de etiquetaje.
Actualmente existen tres sistemas comerciales pertenecientes a este segundo grupo: DiscT@2, Labelflash y LightScribe. Los desarrollos descritos en la propuesta de patente están todos llevados a cabo usando la tecnología LightScribe.
DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN
En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de análisis de material biológico que hace uso de la tecnología de discos compactos que comprenden al menos una capa de material termosensible, fotosensible, termocrómico o fotocrómico, conocidos entre otros nombres como tecnología LightScribe, en el campo del análisis en aplicaciones que no involucran el material termocrómico; es decir el disco se toma básicamente como un mero soporte previa modificación del mismo.
El potencial de la tecnología de disco en el campo del análisis reside tanto en el uso de los lectores de disco a modo de instrumentación analítica como en el empleo los discos como plataforma de análisis. A partir de los discos etiqueta bies mediante radiación láser comerciales se pueden obtener diferentes plataformas interesantes. De esta manera y dada la ausencia de limitaciones ópticas de los sistemas etiquetables mediante radiación láser se pueden generar distintas plataformas de análisis con soportes como los discos recubiertos por materiales interesantes para el proceso analítico (polímeros, metales, óxidos de metales, sílicio, óxido de silício, geles, etc).
Estas plataformas se pueden obtener mediante el recubrimiento, con estos materiales citados anteriormente, como puede ser discos o soportes recubiertos por una capa de oro depositada por la técnica de sputtering o por una capa de poliestireno depositada por la técnica de spin coating.
Dado que los soportes pueden ser recubiertos por distintas capas de distintos materiales, se prevé en esta invención la obtención de dichas plataformas de análisis con materiales interesantes mediante el ensamblado de la parte del soporte definido por el disco que contiene el código de coordenadas para el reconocimiento y gestión del movimiento del disco (control 'eature zone), con otras plataformas conteniendo materiales interesantes para el proceso analítico. Para ello, la parte del disco que no contiene el anillo plano central es sustituida o modificada de tal manera que ésta comprenda una lámina de material polimérico, preferiblemente poliestireno, en dicha parte del disco que no contenga el anillo central (un CD LightScribe por ejemplo) con un código de coordenadas para el reconocimiento y la gestión del movimiento del cabezal láser a lo largo de la superficie de la plataforma.
El sistema aquí descrito permite llevar a cabo el proceso de análisis en plataformas circulares planas de distintos diámetros, así como en plataformas no circulares con diferentes formas interesantes para el desarrollo de aplicaciones analíticas.
En una realización preferida se lleva a cabo un método de análisis usando una plataforma analítica que presenta como soporte discos CD LightScribe y OVO UghtScribe, discos OVO LightScribe sin la capa de recubrimiento termocrómico/fotocrómico y discos eD UghtScribe sin la capa de recubrimiento termocrómico/fotocrómico. En esta realización preferente se lleva también a cabo el proceso analítico usando como plataforma de análisis discos eD Light8cribe en los que se le han eliminado la capa de recubrimiento termocrómico/fotocrómico, la capa metálica y la capa de tinte de grabación de datos.
En una realización más preferida se lleva a cabo el proceso analítico en una plataforma en forma de aspa de 4 puntas. Esta morfología mejora el aislamiento de 4 zonas de análisis diferentes. Esta plataforma no circular es obtenida o bien mediante recorte de las plataformas circulares, con soporte circular, descritas, o bien ensamblando plataformas no circulares, con otras geometrías de soporte.
BREVE DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
FIG. 1. Esquema de una posible configuración del un lector de discos LightScribe y un disco LightScribe para su uso en aplicaciones analíticas.
FIG. 2. Posible proceso de obtención de plataformas de análisis mediante el ensamblado en el soporte definido por el disco del elemento codificado que contiene el código de coordenadas para el reconocimiento y gestión del movimiento del disco (control feature zone).
FIG. 3. Esquema de una plataforma de ensayo relativa a una aplicación que involucra el aislamiento de cuatro zonas de análisis, diferentes materiales y ensayos, y el grabado de datos referentes al análisis en una porción de material fotocrómico/termocrómico contenida en el disco.
REALIZACiÓN PREFERENTE DE LA INVENCiÓN
A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de manifiesto la efectividad del producto de la invención. Tanto el sistema como el método aquí descritos hacen uso de un algoritmo informático que se encarga de determinar automáticamente un resultado analítico a partir de la información obtenida de la lectura de una zona de análisis (6) de una plataforma (1) analítica del sistema objeto de la invención, plataforma (1) que comprende un soporte (2) y un elemento codificado (3) fijado en el soporte (2), que a su vez comprende datos referidos a operaciones a llevar a cabo por al menos un cabezal láser (5,5') ya sea éste un movimiento de un cabezal láser (5) o movimientos referidos a un cabezal láser de lectura de códigos (5'), en cualquier caso el cabezal láser (5,5') dispone de capacidad de lectura y/o escritura de datos y puede ser el de una unidad de lectura y/o escritura de datos en medios ópticos de datos que presenta un único cabezal láser (5,5') que se encarga de operar sobre la plataforma, o un cabezal láser de lectura de códigos (5') adicional dedicado. El cabezal láser (5) se encarga de emitir una radiación que pasa por la zona de análisis (6) y llega a un analizador de transmisión (7) que recibe la radiación una vez pasa dicha zona de análisis (6) y hace llegar datos referidos a dicha radiación recibida a una unidad de proceso (8) la cual se encarga de llevar a cabo los procesos necesarios para llevar a cabo un análisis de aquello contenido en la zona de análisis (6) a partir de dichos datos.
Posteriormente, la unidad de escritura de etiquetas en recubrimientos fotocrómicos de medios ópticos de datos, escribe el resultado del análisis en una porción de la plataforma (1) de ensayo que contiene el material fotocrómico/termocrómico de los discos etiquetables mediante radiación láser. Esta aplicación permite un acceso rápido y directo por parte del usuario a la información obtenida del análisis, hecho que facilita el proceso de análisis a los usuarios no especializados. Tal y como se observa en la figura 1 en esta realización se emplea: una fuente de radiación definida por el cabezal láser (5) junto con un analizador de reflexión, la plataforma (1) de análisis que a su vez comprende el soporte (2) y el elemento codificado (3) fijado en el soporte (2) el cual comprende datos referidos a: un movimiento del cabezal láser (5) y al funcionamiento un motor (4) de la unidad de lectura y/o escritura de datos en medios ópticos destinado a generar la rotación de la plataforma (1), el un cabezal láser de lectura de códigos (5') o analizador del elemento codificado, un sistema de movimiento de la plataforma, un análisis o ensayo en la zona de análisis (6), el analizador de transmisión (7) y la unidad de proceso (8).
La plataforma (1 ) de análisis, fabricada de un material adecuado, se configura mediante ensamblado a un disco de la parte del soporte (2) del elemento codificado (3) que contiene el código de coordenadas para el reconocimiento y gestión del movimiento de la plataforma (1). En la figura 2 se muestra un posible proceso de configuración basado en la extracción del elemento codificado original de un disco óptico de datos original, seguido del ensamblado del el elemento codificado (3), el cual comprende al menos una lámina de un material diferente a aquel del disco o que comprende la citada codificación embebida, para crear así la plataforma (1 ) que comprende el disco, es decir el soporte (2), y el elemento codificado (3).
Los ensayos en formato de micromatriz son uno de los procedimientos analíticos con mayor potencial para el desarrollo de aplicaciones analíticas basadas en el sistema objeto de la invención. Los ensayos en formato de micromatriz se basan en la inmovilización de sondas específicas (proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, microorganismos, materiales de impronta molecular, etc.) en determinadas posiciones de las plataformas del sistema de análisis de muestras aquí descrito.
En una realización preferida se usan bioreceptores marcados con partículas de oro coloidal y sales de plata en disolución para la generación de la señal en los ensayos de micromatriz descritos anteriormente. En otro aspecto de esta realización se usan bioreceptores marcados con peroxidasa de rábano picante y 3,3',5,5'-Tetrametilbenzidina en disolución para la generación de señal en ensayos
En una realización preferida del método aquí descrito se inmovilizan anticuerpos sobre las plataformas para llevar cabo un inmunoensayo en formato de micromatriz para la detección de proteínas, anticuerpos, compuestos orgánicos y células.
En una realización más preferida, se inmovilizan conjugados proteína-hapteno sobre las plataforma descritas para llevar a cabo análisis de compuestos orgánicos moleculares.
En una realización más preferida, se inmovilizan ácidos nucleicos sobre las plataformas descritas para llevar cabo un ensayo de hibridación de ADN en formato de micromatriz para la detección organismos patógenos.
En una realización aún más preferida se dispensa un medio de cultivo celular sobre estas plataformas para llevar a cabo análisis microbiológicos, tales como recuento de unidades formadoras de colonias o ensayos de ecotoxicidad.
En una realización todavía más preferida se fijan membranas de inmunofiltración sobre las plataformas descritas, y utilizando radiación láser se crean sistemas etiquetables capaces de llevar a cabo inmuno-preconcentraciones y ensayos de inmunofiltración. En una realización preferente se fijan membranas de polifluoruro de vinilideno sobre la plataforma, se inmovilizan bioreceptores en la membrana, se filtra la muestra, se filtran bioreceptores marcados con oro coloidal, y finalmente se filtra una disolución de plata para desarrollar la señal.
En una realización aún más preferida las plataformas (1) comprenden estructuras óptica/fotónicamente activas interesantes para la etapa de análisis o toma de datos. En una realización preferente se crean gratings ópticamente activos sobre las plataformas para llevar a cabo detección sin marcaje de eventos de bioreconocimiento molecular involucrados en el proceso analítico.
En otro aspecto del método aquí descrito se pueden obtener plataformas (1) para un gran abanico de métodos analíticos clasicos, como los relacionados con la absorción molecular, la turbidimetría y la nefelometría.
Dada la versatilidad de los ensayos, las plataformas (1) pueden disponer de:
•
cámaras poliméricas adhesivas sobre las plataformas descritas, y se determina por ejemplo la concentración de ión cloruro en una muestra acuosa a través de la medida de la señal turbidimétrica del cloruro de plata.
•
cámaras que pueden ser adhesivas, y obtenidas mediante perforación transversal de las plataformas y el sellado de ambos orificios con una película polimérica adhesiva.
•
estructuras óptica/fotónicamente activas.
•
uno o más elementos f1uídicos integrados que permiten llevar a cabo el tratamiento de muestra y las diferentes etapas del ensayo, automatizando de esta forma el proceso analítico,
•
sistemas f1uídicos centrífugos que consiguen plataformas de ensayo en las que tanto la etapa de lectura como la de bombeo de los fluidos se llevan a cabo con el lector de discos ópticos de datos.
•
canales, válvulas, cámaras y demás dispositivos fluídicos en las plataformas descritas para automatizar un immunoensayo en formato de micromatriz.
En una realización aún más preferida se irradia selectivamente tan solo un área de la plataforma (1) que contiene una zona de toma de datos, minimizando así el volumen ocupado por los registros analíticos.
En una posible realización mostrada en la figura 3 que involucra el aislamiento de 4 zonas de análisis (6) , diferentes materiales y ensayos, y el grabado de datos referentes al análisis en una porción de material fotocrómico/termocrómico contenida en el disco. Se hace uso de una zona de análisis, un análisis o ensayo, datos referentes al ensayo grabados sobre el material termocrómico/fotocrómico, material termocrómico/fotocrómico, y el elemento codificado fijado en el soporte.
En cualquiera de las posibles realizaciones descritas se puede tener el elemento codificado
(3) ubicado en una parte central del soporte (2) y con forma anular plana de diámetro interior coincidente con aquel de un elemento de fijación de medios ópticos de la unidad de lectura y/o escritura en medios ópticos; asimismo dicho elemento codificado (3) es aquel que porta los datos referidos a al menos un movimiento a realizar por el cabezal láser (5,5') con respecto de la plataforma.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Sistema de análisis que comprende una unidad de lectura y/o escritura de datos en medios ópticos de datos, que a su vez comprende un cabezal láser (5,5') con al menos capacidad de lectura/escritura de datos, sistema caracterizado porque comprende al menos una plataforma (1 ) de análisis que a su vez comprende un soporte (2) y un elemento codificado (3) fijado en el soporte el cual comprende datos referidos al menos a: un movimiento del cabezal láser (5,5') y al funcionamiento de al menos uno de: cabezal (5,5') y motor (4) de la unidad de lectura y/o escritura de dalos en medios ópticos destinado a generar la rotación de la plataforma (1).
  2. 2.
    Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la plataforma (1) comprende adicionalmente al menos una capa de un material que recubre al menos parcialmente el soporte (2).
  3. 3.
    Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento codificado (3) comprende datos legibles por el cabezal láser (5,5').
  4. 4.
    Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento codificado (3) comprende datos referidos a al menos un movimiento a realizar por el cabezal láser (5,5') con respecto de la plataforma (1 ).
  5. 5.
    Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la capa de material comprende al menos un material que se selecciona de entre el grupo consistente en: polímeros, metales, óxidos de metales, silicio, óxido de silicio, y geles.
  6. 6.
    Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el soporte (2) tiene forma circular plana.
  7. 7.
    Sistema según reivindicación 1 ó 6, caracterizado porque el elemento codificado (3) se encuentra ubicado en una parte central del soporte (2) y tiene forma anular plana de diametro interior coincidente con aquel de un elemento de fijación de medios ópticos de la unidad de lectura y/o escritura en medios ópticos.
  8. 8.
    Sistema según reivindicación 1 Ó 6, caracterizado porque la plataforma (1 ) adicionalmente comprende al menos uno de los siguientes:
    •
    al menos un elemento f1uídico que se selecciona de entre: canal, válvula, cámaras, estructura fluídica y dispositivo f1uídico,
    •
    al menos una membrana de inmunofiltración,
    •
    al menos una estructura óptica/fotónicamente activas, y
    •
    al menos una cámara polimérica adhesiva.
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