IT201700004589A1 - Kit and method for placing one or more fluids in a microfluidic device - Google Patents

Kit and method for placing one or more fluids in a microfluidic device

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IT201700004589A1
IT201700004589A1 IT102017000004589A IT201700004589A IT201700004589A1 IT 201700004589 A1 IT201700004589 A1 IT 201700004589A1 IT 102017000004589 A IT102017000004589 A IT 102017000004589A IT 201700004589 A IT201700004589 A IT 201700004589A IT 201700004589 A1 IT201700004589 A1 IT 201700004589A1
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IT
Italy
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cells
microfluidic device
discharge
fluid
microchannel
Prior art date
Application number
IT102017000004589A
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Italian (it)
Inventor
Nicola Pecorari
Andrea Faenza
Dario Biscarini
Massimo Bocchi
Original Assignee
Cellply S R L
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Description

Titolo: “Kit e metodo per l’immissione di uno o più fluidi in un dispositivo microfluidico” Title: "Kit and method for placing one or more fluids in a microfluidic device"

Descrizione Description

E’ oggetto della presente invenzione un sistema per lo scarico di uno o più fluidi in un dispositivo microfluidico. Si descrive una regione di scarico (70) compresa in un dispositivo microfluidico (1) che comprende: un contenitore di scarico (12) in collegamento fluidico con detto dispositivo microfluidico (1) tramite almeno un canale di scarico (22) e una porta di uscita (10). The subject of the present invention is a system for discharging one or more fluids into a microfluidic device. A discharge region (70) comprised in a microfluidic device (1) is described which comprises: a discharge container (12) in fluidic connection with said microfluidic device (1) via at least one discharge channel (22) and a discharge port exit (10).

Stato dell’arte State of the art

La movimentazione di fluidi in dispositivi microfluidici tipicamente si avvale di pompe, a vuoto o a spinta, e/o di valvole. La combinazione di pompe e valvole permette un controllo fine dei movimenti di fluidi in un circuito. The handling of fluids in microfluidic devices typically uses pumps, vacuum or thrust, and / or valves. The combination of pumps and valves allows fine control of fluid movements in a circuit.

A titolo di esempio Byun et al. (Pumps for Microfluidic Cell Culture, Electrophoresis 2014, 35:245–257) descrivono dispostivi microfluidici per la coltura cellulare e sistemi di pompaggio associate agli stessi. Anche in Au et al. (Microvalves and Micropumps for BioMEMS, Micromachines 2011, 2:179-220) sono descritte un’ampia varietà di valvole e pompe, da usarsi in specifiche combinazioni, ciascuna con caratteristiche peculiari che la rendono applicabile in determinati contesti e non in altri. As an example, Byun et al. (Pumps for Microfluidic Cell Culture, Electrophoresis 2014, 35: 245–257) describe microfluidic devices for cell culture and associated pumping systems. Also in Au et al. (Microvalves and Micropumps for BioMEMS, Micromachines 2011, 2: 179-220) describes a wide variety of valves and pumps, to be used in specific combinations, each with unique characteristics that make it applicable in certain contexts and not in others.

Dalla letteratura disponibile, emerge che non vi sono parametri standard sui quali basare la scelta di microvalvole e micropompe, rendendo necessario uno specifico studio per ciascun specifico sistema. From the available literature, it emerges that there are no standard parameters on which to base the choice of microvalves and micropumps, making it necessary to carry out a specific study for each specific system.

Un problema fortemente avvertito è quello di gestire in maniera efficiente il movimento bidirezionale di fluidi in un microcircuito, senza doversi necessariamente basare su pompe e valvole, ingombranti e impegnative dal punto di vista dei costi di acquisto e di gestione. A strongly felt problem is that of efficiently managing the bidirectional movement of fluids in a microcircuit, without necessarily having to rely on bulky and demanding pumps and valves from the point of view of purchase and management costs.

Un ulteriore problema associato ai dispositivi microfluidici basati su valvole è che, qualora sia prevista l’integrazione di valvole nel microsistema per ottenere alto parallelismo e/o ingombri ridotti, la complessità tecnologica richiesta è elevata, data per esempio la necessità di integrare elastomeri oltre a materiali rigidi. A further problem associated with valve-based microfluidic devices is that, if the integration of valves in the microsystem is envisaged to obtain high parallelism and / or reduced dimensions, the technological complexity required is high, given for example the need to integrate elastomers in addition to rigid materials.

La presente invenzione offre una soluzione semplice e vantaggiosa al problema, permettendo l’impiego di un comune strumento di liquid handling per il caricamento, il pompaggio ed eventualmente lo scarico ad alta precisione di fluidi in un dispositivo microfluidico. Descrizione dell’invenzione The present invention offers a simple and advantageous solution to the problem, allowing the use of a common liquid handling tool for loading, pumping and possibly the high-precision discharge of fluids into a microfluidic device. Description of the invention

Descrizione delle figure Description of the figures

Figura 18: schema del kit secondo la presente invenzione che comprende un puntale e un dispositivo microfluidico. Figura 19: rappresentazione schematica di una forma di realizzazione del kit secondo la presente invenzione. (A) puntale, (B) regione di ingresso, (C) puntale inserito nella regione di ingresso. Figure 18: scheme of the kit according to the present invention which includes a tip and a microfluidic device. Figure 19: schematic representation of an embodiment of the kit according to the present invention. (A) tip, (B) entrance region, (C) tip inserted into the entrance region.

Figura 20: rappresentazione schematica di una forma di realizzazione del kit secondo la presente invenzione, puntale inserito nella regione di ingresso. Figure 20: schematic representation of an embodiment of the kit according to the present invention, tip inserted in the inlet region.

Figura 21: rappresentazione schematica di una ulteriore forma di realizzazione del kit secondo la presente invenzione. (A) puntale, (B) regione di ingresso, (C) puntale inserito nella regione di ingresso. Figure 21: schematic representation of a further embodiment of the kit according to the present invention. (A) tip, (B) entrance region, (C) tip inserted into the entrance region.

Figura 22: rappresentazione schematica di una ulteriore forma di realizzazione del kit secondo la presente invenzione, puntale inserito nella regione di ingresso che comprende un canale verticale e un connettore. Figure 22: schematic representation of a further embodiment of the kit according to the present invention, tip inserted in the inlet region which comprises a vertical channel and a connector.

Figura 23: rappresentazione schematica di una ulteriore forma di realizzazione del kit secondo la presente invenzione. (A) puntale, (B) regione di ingresso, (C) puntale inserito nella regione di ingresso, (D) puntale inserito nella regione di ingresso in una forma di realizzazione alternativa. Figure 23: schematic representation of a further embodiment of the kit according to the present invention. (A) tip, (B) entrance region, (C) tip inserted in the entrance region, (D) tip inserted in the entrance region in an alternative embodiment.

Figura 24: rappresentazione schematica di una ulteriore forma di realizzazione del kit secondo la presente invenzione. (A) puntale, (B) regione di ingresso, (C) puntale inserito nella regione di ingresso, (D) puntale inserito nella regione di ingresso in una forma di realizzazione alternativa. Figure 24: schematic representation of a further embodiment of the kit according to the present invention. (A) tip, (B) entrance region, (C) tip inserted in the entrance region, (D) tip inserted in the entrance region in an alternative embodiment.

Figura 25: sistema a micropozzetti aperti invertito secondo la presente invenzione, vista dall’alto. Figure 25: inverted open microwell system according to the present invention, seen from above.

Figura 26: sistema a micropozzetti aperti invertito secondo una ulteriore forma di realizzazione, vista dall’alto. Figure 26: inverted open microwell system according to a further embodiment, seen from above.

Figura 27: tre forme di realizzazione, nei pannelli A, B e C, della regione di scarico (70) di un dispositivo microfluidico (1). Figure 27: three embodiments, in panels A, B and C, of the unloading region (70) of a microfluidic device (1).

Figura 1: schema esemplificativo di un sistema a micropozzetti aperti invertito impiegato nella metodica della presente invenzione, vista prospettica (a), sezione verticale (b) e vista dall’alto (c). Figure 1: exemplary diagram of an inverted open microwell system used in the method of the present invention, perspective view (a), vertical section (b) and top view (c).

Figura 2: schema di un sistema a micropozzetti aperti invertito impiegato in una ulteriore forma di realizzazione della metodica della presente invenzione, vista prospettica (a), sezione verticale (b) e vista dall’alto (c). Figure 2: diagram of an inverted open microwell system used in a further embodiment of the method of the present invention, perspective view (a), vertical section (b) and top view (c).

Figura 3: schema di un sistema a micropozzetti aperti invertito impiegato in una forma di realizzazione preferita della metodica della presente invenzione, vista prospettica (a), sezione verticale (b) e vista dall’alto (c). Figure 3: diagram of an inverted open microwell system used in a preferred embodiment of the method of the present invention, perspective view (a), vertical section (b) and top view (c).

Figura 4: schema di un sistema a micropozzetti aperti invertito impiegato in una ulteriore forma di realizzazione preferita della metodica della presente invenzione, vista prospettica (a), sezione verticale (b) e vista dall’alto (c). Figure 4: diagram of an inverted open microwell system used in a further preferred embodiment of the method of the present invention, perspective view (a), vertical section (b) and top view (c).

Figura 5: vista in sezione di una porzione di sistema a micropozzetti aperti invertito impiegato nella metodica della presente invenzione. Figure 5: sectional view of a portion of an inverted open microwell system used in the method of the present invention.

Figura 6: esempio di immagini acquisite nel visibile (A), nel canale fluorescente DAPI (B), nel canale fluorescente FITC (C) e nel canale fluorescente CY5 (D). (E) è il risultato della sovrapposizione delle immagini acquisite nel canale FITC e nel canale CY5. Figure 6: Example of images acquired in the visible (A), in the DAPI fluorescent channel (B), in the FITC fluorescent channel (C) and in the CY5 fluorescent channel (D). (E) is the result of superimposing the images acquired in the FITC channel and the CY5 channel.

Figura 7: classificazione della popolazione cellulare della Figura 6 secondo i diversi parametri valutati. Figure 7: classification of the cell population of Figure 6 according to the different parameters evaluated.

Figura 8: classificazione delle cellule tumorali in un campione di midollo osseo estratto da paziente malato di Leucemia acuta mieloide (AML). In (A) e (B) risultati ottenuti al FACS, in (C) e (D) risultati ottenuti secondo la metodica descritta nella presente applicazione. In (A) e (C) la lettura basale, effettuata su cellule controllo non marcate, che permette di definire un valore soglia, indicato dalla freccia; in (B) e (D) la conta delle cellule positive per l’anticorpo anti CD34, ovvero degli eventi al di sopra del valore definito soglia. Figure 8: Classification of tumor cells in a bone marrow sample extracted from a patient with acute myeloid leukemia (AML). In (A) and (B) results obtained at FACS, in (C) and (D) results obtained according to the method described in the present application. In (A) and (C) the basal reading, carried out on unlabeled control cells, which allows to define a threshold value, indicated by the arrow; in (B) and (D) the cell count positive for the anti CD34 antibody, or events above the defined threshold value.

Figura 9: dati ottenuti su un mix di cellule estratte da donatore sano e una linea cellulare di linfoma di Burkitt (Raji) secondo la metodica descritta nella presente applicazione. Classificazione delle cellule tumorali all’interno di un mix di cellule estratte da donatore sano e cellule tumorali (A), analisi della morte cellulare nella popolazione tumorale e in quella sana (B) e curva dose/risposta dopo esposizione al farmaco (C). Figure 9: data obtained on a mix of cells extracted from a healthy donor and a cell line of Burkitt's lymphoma (Raji) according to the method described in the present application. Classification of tumor cells within a mix of cells extracted from healthy donor and tumor cells (A), analysis of cell death in the tumor and healthy population (B) and dose / response curve after drug exposure (C).

Figura 10: rappresentazione schematica in sezione di un sistema a micropozzetti aperti invertito utilizzato in una forma alternativa alla metodica secondo la presente descrizione, che comprende altresì elettrodi nel micropozzetto e sulla superficie inferiore del canale. Figura 11: saggio su cellule tumorali SU-DHL-4 trattate (RTX) e non trattate (CTRL) con l’anticorpo monoclonale Rituximab. (A) osservazione delle cellule vive (grigio chiaro) e delle cellule morte (indicate con la freccia) al tempo zero (T0), e dopo 30 (T1) e 60 (T2) minuti di trattamento utilizzando la metodica secondo la presente invenzione; (B) conta delle cellule vive al T0, T1 e T2 ottenuta mediante citofluorimetria; (C) confronto tra i dati di conta cellulare ottenuti dopo 60 minuti di trattamento mediante citofluorimetria o utilizzando la metodica secondo la presente invenzione. Figure 10: schematic sectional representation of an inverted open microwell system used in an alternative form to the method according to the present description, which also includes electrodes in the microwell and on the lower surface of the channel. Figure 11: assay on SU-DHL-4 tumor cells treated (RTX) and untreated (CTRL) with the monoclonal antibody Rituximab. (A) observation of live cells (light gray) and dead cells (indicated by the arrow) at time zero (T0), and after 30 (T1) and 60 (T2) minutes of treatment using the method according to the present invention; (B) live cell count at T0, T1 and T2 obtained by flow cytometry; (C) comparison between the cell count data obtained after 60 minutes of treatment by flow cytometry or using the method according to the present invention.

Figura 12: Conta cellulare indicata come percentuale delle cellule tumorali SU-DHL-4 sopravvissute in seguito al trattamento, ottenuta al FACS (quadretti) e utilizzando la metodica secondo la presente invenzione (cerchio) in cellule controllo (grigio chiaro) e trattate con Rituximab (grigio scuro). Figure 12: Cell count indicated as percentage of SU-DHL-4 tumor cells surviving following treatment, obtained at FACS (squares) and using the method according to the present invention (circle) in control cells (light gray) and treated with Rituximab (dark gray).

Figura 13: classificazione di cellule tumorali Raji all’interno di un mix di cellule estratte da donatore sano e dette cellule tumorali Raji utilizzando la metodica secondo la presente invenzione. (A) osservazione in contrasto di fase e in fluorescenza; (B) dati morfologici cellula-specifici; (C) classificazione delle cellule considerando parametri morfologici (diametro) e funzionali (espressione CD38); (D) analisi statistica dei dati morfologici (diametro) e funzionali (espressione CD38) da una popolazione di cellule sane (Cellule mononucleate del sangue periferico, PBMC) e tumorali (Raji). Figure 13: classification of Raji tumor cells within a mix of cells extracted from a healthy donor and called Raji tumor cells using the method according to the present invention. (A) phase contrast and fluorescence observation; (B) cell-specific morphological data; (C) classification of cells considering morphological (diameter) and functional (CD38 expression) parameters; (D) Statistical analysis of morphological (diameter) and functional (CD38 expression) data from a population of healthy (peripheral blood mononuclear cells, PBMC) and tumor (Raji) cells.

Figura 14: Variazione del segnale di fluorescenza nel tempo. Dati ottenuti in time-lapse in modalità cellulospecifica (A) o come osservazione totale della popolazione cellulare (B). In figura (A) sono evidenziate colonne dell’istogramma che corrispondono alla sottopopolazione che ha subito il minor danno cellulare, ovvero la minor variazione relativa di segnale fluorescente. In figura (B) sono evidenziate le colonne corrispondenti a sottopopolazioni che contengono le medesime cellule identificate nel grafico (A). Figure 14: Variation of the fluorescence signal over time. Data obtained in time-lapse in cell-specific mode (A) or as a total observation of the cell population (B). In figure (A) columns of the histogram are highlighted that correspond to the subpopulation that has suffered the least cell damage, or the least relative variation of fluorescent signal. In figure (B) the columns corresponding to subpopulations containing the same cells identified in graph (A) are highlighted.

Figura 15: Processo di marcatura automatizzato. In (A) è riportato il segnale di fondo ed in (B) la variazione di detto segnale nel tempo, così come misurato in un micropozzetto operando con una velocità di flusso di 16 µl/minuto. La linea tratteggiata in (A) rappresenta il segnale di fondo che si misura non operando in timelapse, ma alternando lavaggio a misurazioni. In (C) è riportato il rapporto segnale/rumore di fondo espresso come il segnale medio misurato sulle cellule diviso per il segnale di fondo medio. In (D) sono riportate foto rappresentative della raccolta di immagini in time-lapse durante i lavaggi. Figure 15: Automated marking process. In (A) the background signal is reported and in (B) the variation of said signal over time, as measured in a microwell operating with a flow rate of 16 µl / minute. The dashed line in (A) represents the background signal that is measured not by operating in timelapse, but by alternating washing with measurements. In (C) the signal / background ratio is reported expressed as the average signal measured on the cells divided by the average background signal. In (D) there are representative photos of the collection of time-lapse images during the washes.

Figura 16: Analisi temporale al citofluorimetro della variazione del segnale emesso alla lunghezza d’onda di 480 nm (FITC) da cellule Jurkat marcate con Fluo-4 a seguito della stimolazione con (a) Ionomicina e (b) anticorpo OKT3 purificato. Figure 16: Temporal analysis at the flow cytometer of the variation of the signal emitted at the wavelength of 480 nm (FITC) from Jurkat cells labeled with Fluo-4 following stimulation with (a) Ionomycin and (b) purified OKT3 antibody.

Figura 17: Analisi temporale nel sistema a micropozzetti aperti della variazione del segnale emesso alla lunghezza d’onda di 480nm (FITC) da cellule Jurkat marcate con Fluo-4 a seguito della stimolazione con (a) Ionomicina e (b) anticorpo OKT3 purificato. Le curve tratteggiate rappresentano l'andamento del segnale ottenuto per singole cellule all'interno dei micropozzetti. La curva continua rappresenta il valor medio del segnale. Figure 17: Temporal analysis in the open microwell system of the variation of the signal emitted at the wavelength of 480nm (FITC) from Jurkat cells labeled with Fluo-4 following stimulation with (a) Ionomycin and (b) purified OKT3 antibody. The dashed curves represent the trend of the signal obtained for single cells inside the microwells. The solid curve represents the average value of the signal.

Descrizione dettagliata dell’invenzione: Detailed description of the invention:

Vengono qui descritti un dispositivo microfluidico (1), un kit che comprende un puntale (20) ed una regione di ingresso (18) di un dispositivo microfluidico (1), una regione di scarico (70) di detto dispositivo microfluidico (1). Formano altresì parte della presente descrizione un metodo per l’immissione e/o lo scarico di uno o più fluidi da detto dispositivo microfluidico (1) e un metodo per l’analisi high-content in detto dispositivo microfluidico (1). A microfluidic device (1), a kit comprising a tip (20) and an inlet region (18) of a microfluidic device (1), an unloading region (70) of said microfluidic device (1) are described here. Also part of this description is a method for the introduction and / or discharge of one or more fluids from said microfluidic device (1) and a method for high-content analysis in said microfluidic device (1).

Definizioni: Definitions:

Con accoppiamento ad interferenza si intende qui una cooperazione tra due elementi, tale per cui detti due elementi possano considerarsi incastrati. Quando detti due elementi, nella fattispecie un puntale ed un canale verticale, sono accoppiati ad interferenza, un fluido caricato in detto puntale e rilasciato in detto canale verticale è forzato a muoversi all’interno del canale, detto accoppiamento ad interferenza essendo tale da impedire il passaggio di fluido, ovvero detto accoppiamento ad interferenza è tale da sigillare tra loro i due elementi. By interference coupling we mean here a cooperation between two elements, such that said two elements can be considered interlocked. When said two elements, in this case a tip and a vertical channel, are interference coupled, a fluid loaded in said tip and released in said vertical channel is forced to move inside the channel, said interference coupling being such as to prevent fluid passage, i.e. said interference coupling, is such as to seal the two elements together.

Con connettore si intende qui qualsiasi elemento tubolare, di forma cilindrica, più o meno rastremato, convergente o divergente, funzionale a mettere in comunicazione fluidica due compartimenti. By connector we mean here any tubular element, cylindrical in shape, more or less tapered, converging or diverging, functional to put two compartments in fluid communication.

Con semiapertura del tronco di cono si intende l’angolo formato dalla retta generatrice di detto tronco di cono con la retta che costituisce l’asse di rotazione dello stesso. With half-opening of the truncated cone we mean the angle formed by the generating line of said truncated cone with the line that constitutes the axis of rotation of the same.

Fluido: qualsiasi sostanza in forma liquida o gassosa. Campione biologico: campione che comprende cellule ottenuto da un microorganismo, un animale e/o un uomo, preferibilmente da un uomo, dove detto campione è preferibilmente selezionato nel gruppo che comprende fluidi biologici o biopsie. Detto campione comprende cellule in sospensione, oppure è un tessuto. In una forma preferita di realizzazione, è un campione di sangue o un aspirato di midollo osseo. Alternativamente, detto campione biologico è costituito da cellule in coltura, quali ad esempio una linea cellulare, oppure da una composizione che comprende cellule in coltura e cellule da paziente. Fluid: any substance in liquid or gaseous form. Biological sample: sample comprising cells obtained from a microorganism, an animal and / or a man, preferably from a man, where said sample is preferably selected from the group comprising biological fluids or biopsies. Said sample comprises cells in suspension, or is a tissue. In a preferred embodiment, it is a blood sample or a bone marrow aspirate. Alternatively, said biological sample consists of cells in culture, such as for example a cell line, or of a composition which includes cells in culture and patient cells.

Saggio high-content: saggio fenotipico condotto su cellule. High-content assay: phenotypic assay conducted on cells.

Time-lapse: tecnica di acquisizione di immagini che prevede una serie di scatti dello stesso campo raccolti in successione temporale. Time-lapse: image acquisition technique that involves a series of shots of the same field collected in temporal succession.

Ex-vivo: sperimentazione effettuata su un tessuto ottenuto da un organismo in un ambiente esterno all’organismo stesso, con alterazione minima delle condizioni naturali. Ex-vivo: experimentation carried out on a tissue obtained from an organism in an environment external to the organism itself, with minimal alteration of the natural conditions.

Kit e metodo per l’immissione di uno o più fluidi in un dispositivo microfluidico Kit and method for injecting one or more fluids into a microfluidic device

Forma oggetto della presente invenzione un kit che comprende un puntale (20) e un dispositivo microfluidico (1) che comprende almeno un microcanale (3) e una regione di ingresso (8) che comprende almeno un canale verticale (18), detto puntale (20) e detto canale verticale (18) essendo dimensionati in modo da produrre un accoppiamento ad interferenza fra di essi. The subject of the present invention is a kit which comprises a tip (20) and a microfluidic device (1) which comprises at least one microchannel (3) and an inlet region (8) which includes at least one vertical channel (18), said tip ( 20) and said vertical channel (18) being sized so as to produce an interference fit therebetween.

Detto puntale è selezionato tra uno dei puntali disponibili in commercio che comprendono almeno una porzione prossimale destinata a cooperare con un sistema di dispensazione di fluidi ed una porzione distale rastremata aperta. Said tip is selected from one of the commercially available tips which comprise at least a proximal portion intended to cooperate with a fluid dispensing system and an open tapered distal portion.

Con riferimento alla figura 18, detto puntale (20) comprende una porzione prossimale (22) destinata a cooperare con un sistema di dispensazione di fluidi ed una porzione distale (21), detta porzione prossimale (22) di configurazione generalmente tubolare e detta porzione distale (21) rastremata aperta dove la base terminale (25) di detta porzione distale (21) ha un diametro esterno di dimensioni d3, e la base superiore (24) di detta porzione distale (21) ha un diametro esterno di dimensioni d4, dove detta regione di ingresso (8) comprende un canale verticale (18) che immette, opzionalmente per il tramite di uno o più connettori, in detto almeno un microcanale (3), l’apertura verso l’alto di detto canale verticale (18) avendo un diametro che misura d2, laddove d3<d2, detto puntale (20) e detto canale verticale (18) essendo dimensionati in modo da produrre un accoppiamento ad interferenza fra di essi. Detto accoppiamento ad interferenza avviene tipicamente secondo una delle modalità schematizzate nelle figure 19 e 20. Con riferimento alla figura 19, detto puntale (20) e detto canale (18) hanno come punto di contatto a tenuta la base superiore (9) di detto canale verticale (18). Con riferimento alla figura 20, il punto di contatto a tenuta è all’interno del canale verticale (18), essendo in questa versione la base terminale (25) della porzione distale (21) del puntale (20) ad entrare in contatto con la parete interna di detto canale verticale (18). In entrambi i casi, si verifica un contatto a tenuta. Preferibilmente, detta porzione terminale (21) di detto puntale (20) e detto canale verticale (18) sono in materiale plastico e rendono il sistema elastico quanto basta a garantire la tenuta, evitando guarnizioni. In una forma particolarmente preferita, le geometrie del sistema più oltre descritte garantiscono che il contatto tra detto canale verticale (18) e detto puntale (20) non avvenga in un singolo punto ma sia distribuito su una porzione di superficie, garantendo ulteriormente una tenuta efficace. In particolare, è vantaggiosamente verificata questa condizione laddove l’angolo di semiapertura di detta porzione terminale (21) di detto puntale e di detto canale verticale (18) sono tra loro poco differenti, preferibilmente differiscono tra loro di meno di 10°. Ancor più preferibilmente, detto canale verticale (18) è un cilindro, opzionalmente leggermente rastremato verso il basso. With reference to Figure 18, said tip (20) comprises a proximal portion (22) intended to cooperate with a fluid dispensing system and a distal portion (21), said proximal portion (22) of generally tubular configuration and said distal portion (21) tapered open where the terminal base (25) of said distal portion (21) has an outer diameter of size d3, and the upper base (24) of said distal portion (21) has an outer diameter of size d4, where said inlet region (8) comprises a vertical channel (18) which optionally introduces, through one or more connectors, into said at least one microchannel (3), the upward opening of said vertical channel (18) having a diameter measuring d2, where d3 <d2, said tip (20) and said vertical channel (18) being sized so as to produce an interference fit between them. Said interference coupling typically takes place according to one of the modes schematised in Figures 19 and 20. With reference to Figure 19, said tip (20) and said channel (18) have the upper base (9) of said channel as a sealing contact point. vertical (18). With reference to Figure 20, the sealed contact point is inside the vertical channel (18), being in this version the terminal base (25) of the distal portion (21) of the tip (20) to come into contact with the internal wall of said vertical channel (18). In both cases, tight contact occurs. Preferably, said end portion (21) of said tip (20) and said vertical channel (18) are made of plastic material and make the system elastic enough to guarantee the seal, avoiding gaskets. In a particularly preferred form, the geometries of the system described below ensure that the contact between said vertical channel (18) and said tip (20) does not take place in a single point but is distributed over a portion of the surface, further guaranteeing an effective seal. . In particular, this condition is advantageously verified where the half-opening angle of said end portion (21) of said tip and of said vertical channel (18) are slightly different from each other, preferably they differ from each other by less than 10 °. Even more preferably, said vertical channel (18) is a cylinder, optionally slightly tapered downwards.

Con riferimento alla figura 19A, la lunghezza di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) è h2, la semiapertura del tronco di cono formato da detta porzione distale (21) misura (90°- �) e la lunghezza di detta porzione prossimale (22) misura h3. Si rimanda alla stessa figura 19A per una descrizione ancora più esaustiva di detto puntale, dove è indicato l’angolo (26) di misura � e l’asse longitudinale x che permette la definizione di detta semiapertura del tronco di cono. Le figure da 20 a 24 e la descrizione che segue intendono rappresentare alcune forme di realizzazione particolarmente preferite dell’invenzione, non vogliono in alcun modo limitare l’ambito di tutela della stessa che si estende a quanto rivendicato nella rivendicazione 1. With reference to Figure 19A, the length of said distal portion (21) of said tip (20) is h2, the half-opening of the truncated cone formed by said distal portion (21) measures (90 ° - �) and the length of said proximal portion (22) measures h3. Please refer to the same figure 19A for an even more exhaustive description of said tip, which indicates the angle (26) of measurement � and the longitudinal axis x which allows the definition of said half-opening of the truncated cone. Figures 20 to 24 and the description that follows are intended to represent some particularly preferred embodiments of the invention, do not in any way want to limit the scope of protection of the same which extends to what is claimed in claim 1.

In una forma preferita di realizzazione, il riferimento è alla figura 19, dove detto canale verticale (18) è un canale rastremato verso il basso che ha una base superiore (9) e una base inferiore (12), detta base inferiore (12) avendo un diametro di dimensioni d1 e detta base superiore (9) avendo diametro di dimensioni d2, detto canale verticale (18) avendo un altezza h1 e la semiapertura del tronco di cono formato da detto canale rastremato misura (90° - �1). In una forma preferita, �1 è di 90° e detto canale verticale (18) è un cilindro. In a preferred embodiment, the reference is to Figure 19, where said vertical channel (18) is a downwardly tapered channel which has an upper base (9) and a lower base (12), said lower base (12) having a diameter of dimensions d1 and said upper base (9) having a diameter of dimensions d2, said vertical channel (18) having a height h1 and the half-opening of the truncated cone formed by said tapered channel measures (90 ° - �1). In a preferred form, �1 is 90 ° and said vertical channel (18) is a cylinder.

Preferibilmente, dette misure � e �1 differiscono tra loro di un massimo di 15°, preferibilmente di 10°, ancora più preferibilmente di un valore compreso tra i 4 e i 5°. Preferably, said measurements � and �1 differ from each other by a maximum of 15 °, preferably by 10 °, even more preferably by a value between 4 and 5 °.

In una forma preferita di realizzazione, con riferimento alla figura 19A, 19C, detta porzione distale (21) di detto puntale (20) ha una sezione di diametro di dimensioni d2 in un punto (28) posizionato lungo detta porzione distale (21) ad un’altezza h_x rispetto alla base terminale (25) di detta porzione distale, detta altezza h_x essendo inferiore alla distanza tra detta base superiore (9) di detto canale verticale (18) e il punto di immissione in detto microcanale (3), dove detta distanza è h1 in assenza di alcun connettore, dove d3<d2<d4 e (90° - �1�����(90° - ���� preferibilmente �1 è compreso tra 80° e 90°, ancor più preferibilmente è uguale a 90°. In particolare, detto puntale (20) si inserisce in detta regione di ingresso (8) che è detto canale verticale (18) per una porzione (27) di lunghezza h_x, ovvero, detto puntale si inserisce in detta regione di ingresso (8) raggiungendo il punto di accoppiamento ad interferenza prima di raggiungere il microcanale (3), ovvero detto puntale e detto canale verticale (18) compreso in detta regione di ingresso (8) raggiungono la posizione di tenuta quando la porzione di detto puntale inserita in detto canale verticale (18) non è tale da far raggiungere a detto puntale detto microcanale (3). In questa forma di realizzazione, (90° -�1) < (90° -�) e h_x = ((d2-d3)/2)*tg�, preferibilmente �1 è compreso tra 80° e 90°, ancor più preferibilmente è di 90°. In a preferred embodiment, with reference to Figures 19A, 19C, said distal portion (21) of said tip (20) has a diameter section of dimensions d2 at a point (28) positioned along said distal portion (21) to a height h_x with respect to the terminal base (25) of said distal portion, said height h_x being lower than the distance between said upper base (9) of said vertical channel (18) and the entry point in said microchannel (3), where said distance is h1 in the absence of any connector, where d3 <d2 <d4 e (90 ° - �1����� (90 ° - ���� preferably �1 is between 80 ° and 90 °, even more preferably it is equal to 90 °. In particular, said tip (20) is inserted in said inlet region (8) which is said vertical channel (18) for a portion (27) of length h_x, that is, said tip is inserted in said inlet region (8) reaching the interference coupling point before reaching the microchannel (3), i.e. said tip and and said vertical channel (18) included in said inlet region (8) reach the sealing position when the portion of said tip inserted in said vertical channel (18) is not such as to make said tip reach said microchannel (3). In this embodiment, (90 ° -�1) <(90 ° -�) and h_x = ((d2-d3) / 2) * tg�, preferably �1 is between 80 ° and 90 °, even more preferably it is 90 °.

Alternativamente, con riferimento alla figura 22, detto puntale (20) si inserisce in detto canale verticale (18) compreso in detta regione di ingresso (8) per una porzione (27) di lunghezza h_x, dove d1<d3<d2, (90° -�1�����(90° - ����. Sempre con riferimento alla stessa figura 22, opzionalmente detta regione di ingresso (8) comprende un connettore (60), avente una base superiore (12) che coincide con la base inferiore (12) di detto canale verticale (18). Alternatively, with reference to Figure 22, said tip (20) is inserted in said vertical channel (18) included in said inlet region (8) for a portion (27) of length h_x, where d1 <d3 <d2, (90 ° -�1����� (90 ° - ����. Again with reference to the same figure 22, optionally said inlet region (8) comprises a connector (60), having an upper base (12) which coincides with the lower base (12) of said vertical channel (18).

In una forma di realizzazione alternativa, con riferimento alla figura 21, detta regione di ingresso (8) comprende altresì una porzione definita di svaso (30) di forma tronco conica cava, avente un’altezza h4 e una base superiore (33) e una base inferiore (9) che coincide con la base superiore (9) di detto canale verticale (18), detta base superiore (33) avente un diametro d5 maggiore del diametro d2 di detta base inferiore (9), dove la semiapertura del tronco di cono che forma detta porzione di svaso (30) misura (90° -�2), dove (90° -��) > (90° -�). In an alternative embodiment, with reference to Figure 21, said inlet region (8) also comprises a defined portion of a hollow truncated conical shaped flare (30), having a height h4 and an upper base (33) and a lower base (9) which coincides with the upper base (9) of said vertical channel (18), said upper base (33) having a diameter d5 greater than the diameter d2 of said lower base (9), where the half-opening of the cone forming said portion of flare (30) measures (90 ° -�2), where (90 ° -��)> (90 ° -�).

Preferibilmente, con riferimento alla figura 23, detta regione di ingresso (8) comprende altresì, al di sopra di detta porzione di svaso (30), una regione di stoccaggio (40) che comprende almeno due porzioni: una porzione superiore (42) e una porzione inferiore (41), dove detta porzione superiore (42) ha una forma generalmente tubolare avente una base superiore (43) e una base inferiore (44) di diametro di misura d6 e detta porzione inferiore (41) è rastremata verso il basso e ha una base superiore (44) che coincide con detta base inferiore (44) di detta porzione superiore (42) e una base inferiore (45) di diametro di misura d5, detta regione di stoccaggio (40) ha un’altezza h5 e la semiapertura del tronco di cono che forma detta la porzione inferiore (41) misura (90° - �3), dove �3 è inferiore o uguale a 90°, preferibilmente �3 è 0°. Preferably, with reference to Figure 23, said inlet region (8) also comprises, above said flare portion (30), a storage region (40) which comprises at least two portions: an upper portion (42) and a lower portion (41), where said upper portion (42) has a generally tubular shape having an upper base (43) and a lower base (44) of diameter measuring d6 and said lower portion (41) is tapered downwards and has an upper base (44) which coincides with said lower base (44) of said upper portion (42) and a lower base (45) of measuring diameter d5, said storage region (40) has a height h5 and the half-opening of the truncated cone that forms called the lower portion (41) measures (90 ° - �3), where �3 is less than or equal to 90 °, preferably �3 is 0 °.

Laddove detta regione di ingresso comprende anche detta regione di stoccaggio (40), detto puntale (20) si inserisce in detta regione di ingresso (8) per una lunghezza superiore alla lunghezza di detta porzione distale (21) di detto puntale (20), la distanza tra detta base terminale (25) di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) e la base superiore (43) di detta regione di stoccaggio (40) misura h_tot, essendo (h_tot > h2) e la distanza tra detta base superiore (24) di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) e la base inferiore (45) di detta regione di stoccaggio (40) misura h_y, essendo 2*h_y*cot�3 d5 > d4. Where said inlet region also comprises said storage region (40), said tip (20) is inserted in said inlet region (8) for a length greater than the length of said distal portion (21) of said tip (20), the distance between said terminal base (25) of said distal portion (21) of said tip (20) and the upper base (43) of said storage region (40) measures h_tot, being (h_tot> h2) and the distance between said upper base (24) of said distal portion (21) of said tip (20) and the lower base (45) of said storage region (40) measures h_y, being 2 * h_y * cot�3 d5> d4.

Alternativamente, e con riferimento alla figura 23D, detto puntale (20) si inserisce in detta regione di ingresso (8) per una lunghezza inferiore alla lunghezza di detta porzione distale (21) di detto puntale (20), la distanza tra detta base terminale (25) di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) e la base superiore (43) di detta regione di stoccaggio (40) misura h_tot, e la distanza tra detta base terminale (25) di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) e la base superiore (9) di detto canale verticale (18) misura h_x essendo h_tot = h_x h4 h5 e la distanza tra detta base superiore (24) di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) e la base inferiore (45) di detta regione di stoccaggio (40) misura h_y, essendo h_y =h2 – h_x –h4. Alternatively, and with reference to Figure 23D, said tip (20) is inserted in said inlet region (8) for a length less than the length of said distal portion (21) of said tip (20), the distance between said terminal base (25) of said distal portion (21) of said tip (20) and the upper base (43) of said storage region (40) measures h_tot, and the distance between said terminal base (25) of said distal portion (21 ) of said tip (20) and the upper base (9) of said vertical channel (18) measures h_x being h_tot = h_x h4 h5 and the distance between said upper base (24) of said distal portion (21) of said tip ( 20) and the lower base (45) of said storage region (40) measures h_y, being h_y = h2 - h_x –h4.

In un’ulteriore forma di realizzazione, con riferimento alla figura 24, detta regione di ingresso (8) comprende altresì una porzione definita di stoccaggio (50) che comprende almeno due porzioni: una porzione superiore (52) e una porzione inferiore (51), dove detta porzione superiore (52) ha una forma generalmente tubolare avente una base superiore (53) e una base inferiore (54), di diametro d6 e detta porzione inferiore (51) è rastremata verso il basso e ha una base superiore (54) che coincide con detta base inferiore (54) di detta porzione superiore (52) e una base inferiore (55) di diametro d2, detta regione di stoccaggio (50) ha un’altezza h5 e la semiapertura del tronco di cono che forma detta porzione di stoccaggio (50) misura (90° - �3), dove (90° - �3) > (90° - �). In a further embodiment, with reference to Figure 24, said inlet region (8) also comprises a defined storage portion (50) which comprises at least two portions: an upper portion (52) and a lower portion (51) , where said upper portion (52) has a generally tubular shape having an upper base (53) and a lower base (54), of diameter d6 and said lower portion (51) is tapered downwards and has an upper base (54 ) which coincides with said lower base (54) of said upper portion (52) and a lower base (55) of diameter d2, said storage region (50) has a height h5 and the half-opening of the truncated cone which forms said storage portion (50) measures (90 ° - �3), where (90 ° - �3)> (90 ° - �).

Laddove detta regione di ingresso comprende detta regione di stoccaggio (50), detto puntale (20) si inserisce in detta regione di ingresso (8) per una lunghezza inferiore alla lunghezza totale di detto puntale (20), la distanza tra detta base terminale (25) di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) e la base superiore (53) di detta regione di stoccaggio (50) misura h_tot, essendo h_tot minore o uguale a h2 e (2*h_tot*cot � d3) < d6. Where said inlet region comprises said storage region (50), said tip (20) is inserted into said inlet region (8) for a length less than the total length of said tip (20), the distance between said terminal base ( 25) of said distal portion (21) of said tip (20) and the upper base (53) of said storage region (50) measures h_tot, being h_tot less than or equal to h2 and (2 * h_tot * cot � d3) <d6.

Alternativamente, e il riferimento è alla figura 24D, detto puntale (20) si inserisce in detta regione di ingresso (8) per una lunghezza inferiore alla lunghezza totale di detto puntale (20), la distanza tra detta base terminale (25) di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) e la base superiore (53) di detta regione di stoccaggio (50) misura h_tot e la distanza tra detta base terminale (25) di detta porzione distale (21) di detto puntale (20) e la base superiore (9) di detto canale verticale (18) misura h_x, essendo h_tot > h2 e h_tot = h_x h5. Alternatively, and the reference is to Figure 24D, said tip (20) is inserted in said inlet region (8) for a length less than the total length of said tip (20), the distance between said terminal base (25) of said distal portion (21) of said tip (20) and the upper base (53) of said storage region (50) measures h_tot and the distance between said terminal base (25) of said distal portion (21) of said tip (20 ) and the upper base (9) of said vertical channel (18) measures h_x, being h_tot> h2 and h_tot = h_x h5.

L’esperto del settore comprende che ulteriori forme di realizzazioni sono possibili. The expert in the sector understands that further forms of realization are possible.

La forma di realizzazione che prevede la presenza di un serbatoio di stoccaggio in detta regione di ingresso (8) trova vantaggioso impiego ogniqualvolta è necessario controllare l’evaporazione nel dispositivo microfluidico. Infatti, detta regione di stoccaggio può essere lasciata vantaggiosamente piena del fluido caricato nel dispositivo microfluidico così che, anche laddove siano necessari lunghi tempi di incubazioni, non si verifichino indesiderati effetti di evaporazione. The embodiment that provides for the presence of a storage tank in said inlet region (8) finds advantageous use whenever it is necessary to control evaporation in the microfluidic device. In fact, said storage region can advantageously be left full of the fluid loaded into the microfluidic device so that, even where long incubation times are required, unwanted evaporation effects do not occur.

La presenza opzionale della regione di stoccaggio permette di avere un canale verticale (18) e, opzionalmente, connettori (60) i cui volumi sono ridotti al minimo, così da evitare lo spreco di fluidi, potendo disporre di uno o più serbatoi di stoccaggio da usarsi solo all’occorrenza. The optional presence of the storage region allows to have a vertical channel (18) and, optionally, connectors (60) whose volumes are reduced to a minimum, so as to avoid wasting fluids, being able to have one or more storage tanks to be to be used only when necessary.

La possibilità di disporre di una porzione di svaso (30) offre il vantaggio di fornire una apertura sufficientemente ampia per permettere ad un puntale (20) che si inserisce in detta regione di ingresso (8) anche in modo non centrato lungo l’asse centrale verticale del canale di ingresso (18) di entrare in detta porzione di svaso (30) e, successivamente, durante la discesa verso il basso di detto puntale (20), nel canale di ingresso (18), tramite lo scorrimento dello stesso puntale lungo le pareti interne della porzione di svaso e del canale ingresso, anche con un eventuale piegamento/incurvamento del puntale (20). The possibility of having a flare portion (30) offers the advantage of providing a sufficiently wide opening to allow a tip (20) that is inserted in said inlet region (8) even in a way that is not centered along the central axis of the inlet channel (18) to enter said flare portion (30) and, subsequently, during the downward descent of said tip (20), into the inlet channel (18), by sliding the same tip along the internal walls of the flared portion and of the inlet channel, even with a possible bending / curvature of the tip (20).

Opzionalmente, detto dispositivo microfluidico (1) comprende altresì una piastrina di calibrazione impedenzometrica e detto puntale (20) è collegato ad un sistema di dispensazione dotato di un sistema di rilevazione di impedenza. Optionally, said microfluidic device (1) also comprises an impedance calibration plate and said tip (20) is connected to a dispensing system equipped with an impedance detection system.

Opzionalmente, detto dispositivo microfluidico comprende un elemento di chiusura di detta regione di ingresso (8), a titolo di esempio detto elemento di chiusura è un tappo o una pellicola protettiva. Detta pellicola protettiva è, in una forma di realizzazione, in materiale elastomerico, a titolo di esempio un silicone. Optionally, said microfluidic device comprises a closure element of said inlet region (8), by way of example said closure element is a cap or a protective film. Said protective film is, in one embodiment, of elastomeric material, by way of example a silicone.

La soluzione sorprendente evidenziata dagli autori della presente invenzione e descritta nella rivendicazione 1 permette, con la metodica di seguito descritta, di gestire l’immissione di uno o più fluidi in un dispositivo microfluidico solo utilizzando l’accoppiamento ad interferenza che si realizza tra detto puntale e detto canale verticale, senza dover ricorrere a pompe o valvole. The surprising solution highlighted by the authors of the present invention and described in claim 1 allows, with the method described below, to manage the introduction of one or more fluids into a microfluidic device only by using the interference coupling that is achieved between said tip and said vertical channel, without having to resort to pumps or valves.

In particolare, il metodo di carico/scarico di fluidi nel dispositivo microfluidico (1) compreso nel kit descritto e rivendicato comprende i seguenti passaggi: a) Mettere a disposizione un kit secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8; In particular, the method of loading / unloading fluids in the microfluidic device (1) included in the described and claimed kit comprises the following steps: a) Providing a kit according to one of claims 1 to 8;

b) Opzionalmente, caricare in detto puntale (20) un fluido; b) Optionally, load a fluid into said tip (20);

c) Posizionare detto puntale (20) al di sopra di detta regione di ingresso (8) e inserirlo fino a raggiungere una posizione di accoppiamento ad interferenza tra detta regione distale (21) di detto puntale (20) e detto canale verticale (18) in detta regione di ingresso (8); c) Position said tip (20) above said inlet region (8) and insert it until reaching a position of interference coupling between said distal region (21) of said tip (20) and said vertical channel (18) in said inlet region (8);

d) Rilasciare il fluido contenuto in detto puntale (20) in detto dispositivo microfluidico (1) attraverso detta regione di ingresso (8) o, alternativamente, aspirare con detto puntale (20) fluido già contenuto in detto dispositivo microfluidico. d) Releasing the fluid contained in said tip (20) in said microfluidic device (1) through said inlet region (8) or, alternatively, sucking with said tip (20) fluid already contained in said microfluidic device.

Quando il metodo è applicato all’aspirazione di fluido, e non al rilascio, e detto fluido è un liquido, convenientemente detto canale verticale (18) e detti eventuali connettori (60) contengono anch’essi detto liquido, ovvero detto liquido non è solo contenuto nel dispositivo microfluidico. La presenza di liquido nella porzione di contatto con il puntale (20), abbassando la tensione superficiale, facilita il processo di aspirazione che risulterebbe più difficoltoso laddove detto puntale aspirasse inizialmente aria prima di poter aspirare il fluido contenuto in detto dispositivo microfluidico. When the method is applied to the suction of fluid, and not to the release, and said fluid is a liquid, conveniently said vertical channel (18) and said possible connectors (60) also contain said liquid, i.e. said liquid is not only contained in the microfluidic device. The presence of liquid in the portion in contact with the tip (20), by lowering the surface tension, facilitates the suction process which would be more difficult if said tip initially sucked air before being able to suck the fluid contained in said microfluidic device.

Dispositivo microfluidico Microfluidic device

Si descrive anche un dispositivo microfluidico (1) che è un sistema a micropozzetti aperti invertiti che comprende una matrice di micropozzetti aperti 2, almeno un microcanale 3, almeno una porta di ingresso 8 per reagenti e/o per uno o più campioni biologici e almeno una porta di uscita 10 per gli stessi, dette porte di ingresso e di uscita essendo in comunicazione microfluidica con uno o più di detti microcanali 3, dove detto microcanale 3 ha un'area in sezione trasversale di dimensioni micrometriche e fornisce fluido a detti micropozzetti 2, dove detto sistema a micropozzetti aperti invertiti è in una forma di realizzazione inserito in un sistema automatizzato di gestione che comprende le seguenti funzionalità: incubatore a temperatura, umidità e CO2controllate, sistema di dispensazione di fluidi, acquisizione delle immagini in contrasto di fase e in fluorescenza. Also disclosed is a microfluidic device (1) which is an inverted open microwell system comprising a matrix of open microwells 2, at least one microchannel 3, at least one inlet port 8 for reagents and / or for one or more biological samples and at least an outlet port 10 for the same, said inlet and outlet ports being in microfluidic communication with one or more of said microchannels 3, wherein said microchannel 3 has a cross-sectional area of micrometric dimensions and supplies fluid to said microwells 2 , wherein said inverted open microwell system is in one embodiment inserted in an automated management system which includes the following functionalities: incubator at controlled temperature, humidity and CO2, fluid dispensing system, acquisition of images in phase contrast and in fluorescence.

In una forma di realizzazione particolarmente preferita, a ciascuno dei microcanali 3 è associata una porta di ingresso 8 e una porta di uscita 10. In a particularly preferred embodiment, an input door 8 and an output door 10 are associated with each of the microchannels 3.

In una forma preferita, detto dispositivo microfluidico (1) comprende altresì reservoirs 6, 7, dove detti reservoirs sono almeno un reservoir 6 per reagenti e almeno un reservoir 7 per uno o più campioni biologici. Detti reservoirs sono selezionati nel gruppo che comprende: piastre, una o più piastre a multipozzetto, ad esempio piastre a 96 pozzetti, tubi eppendorf. Detti reservoirs 6 e 7 possono essere 2, oppure 4, 8, 16, 24, 48, 96, 384. In a preferred form, said microfluidic device (1) also comprises reservoirs 6, 7, where said reservoirs are at least one reservoir 6 for reagents and at least one reservoir 7 for one or more biological samples. Said reservoirs are selected in the group which includes: plates, one or more multi-well plates, for example 96-well plates, eppendorf tubes. Said reservoirs 6 and 7 can be 2, or 4, 8, 16, 24, 48, 96, 384.

In una forma di realizzazione preferita, schematizzata in Figura 3, 26 detti reservoirs 6, 7 sono integrati in detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1. In a preferred embodiment, schematized in Figure 3, 26 said reservoirs 6, 7 are integrated in said inverted open microwell system 1.

In una ulteriore forma di realizzazione, schematizzata in Figura 4, detta almeno una porta di ingresso 8 per reagenti comprende altresì una zona di stoccaggio 11. In questa forma di realizzazione, detti reagenti e/o detto campione biologico stazionano in detta zona di stoccaggio prima di attraversare detta porta di ingresso 8. Anche detta porta di uscita 11 può opzionalmente comprendere una zona di stoccaggio 11. Detta zona di stoccaggio è preferibilmente posizionata al di sopra rispetto a detto porta di ingresso e, in una forma preferita di realizzazione, si compone vantaggiosamente di due porzioni: una porzione superiore 13 e una porzione inferiore 14. Detta porzione superiore 13 ha una forma cilindrica e detta porzione inferiore 14 ha una forma ad imbuto, dove detta porzione superiore 13 è un cilindro con una base avente un diametro maggiore del diametro di detta porta di ingresso 8 e detta porzione inferiore 14 è un imbuto che connette detta porzione superiore con detta porta di ingresso. In a further embodiment, schematized in Figure 4, said at least one inlet port 8 for reagents also comprises a storage area 11. In this embodiment, said reagents and / or said biological sample are stationed in said storage area before to pass through said entrance door 8. Also said exit door 11 can optionally comprise a storage area 11. Said storage area is preferably positioned above said entrance door and, in a preferred embodiment, consists advantageously of two portions: an upper portion 13 and a lower portion 14. Said upper portion 13 has a cylindrical shape and said lower portion 14 has a funnel shape, where said upper portion 13 is a cylinder with a base having a diameter greater than diameter of said inlet port 8 and said lower portion 14 is a funnel which connects said upper portion with said inlet port entrance.

Regione di scarico Region of discharge

In un’ulteriore forma di realizzazione, con riferimento alla figura 27, detta regione di scarico (70) deputata allo scarico di fluidi da detto dispositivo microfluidico (1) che comprende almeno una regione di ingresso (8), comprende un contenitore di scarico (12) in collegamento fluidico con detto dispositivo microfluidico (1) tramite almeno un canale di scarico (22) e una porta di uscita (10). In una forma di realizzazione, detto fluido, spinto da una pressione applicata in detta regione di ingresso (8) in detto dispositivo microfluidico (1), raggiunge in maniera unidirezionale detto contenitore di scarico (12) laddove il volume V di detto fluido è minore o uguale al volume di detto contenitore di scarico (12). Preferibilmente, con riferimento alla figura 27A, detto canale di scarico (22) emerge dall’ almeno un microcanale (3) compreso in detto dispositivo microfluidico (1) ed è un sifone. In a further embodiment, with reference to Figure 27, said discharge region (70) dedicated to the discharge of fluids from said microfluidic device (1) which comprises at least one inlet region (8), comprises a discharge container ( 12) in fluidic connection with said microfluidic device (1) through at least one discharge channel (22) and an outlet port (10). In one embodiment, said fluid, pushed by a pressure applied in said inlet region (8) in said microfluidic device (1), unidirectionally reaches said discharge container (12) where the volume V of said fluid is smaller. or equal to the volume of said discharge container (12). Preferably, with reference to Figure 27A, said discharge channel (22) emerges from at least one microchannel (3) included in said microfluidic device (1) and is a siphon.

Preferibilmente, il diametro di detto canale di scarico (22) è tale che il sifone esercita una forza capillare sul fluido contenuto in detto microcanale (3). Preferably, the diameter of said discharge channel (22) is such that the siphon exerts a capillary force on the fluid contained in said microchannel (3).

In un’ulteriore forma di realizzazione, schematizzata in figura 27C, detto canale di scarico (22) è posto sul fondo di almeno un microcanale (3) ed è pressoché ortogonale allo stesso e mette in collegamento detto almeno un microcanale (3) con detto contenitore di scarico (12) che è posizionato al di sotto rispetto allo stesso microcanale (3). In a further embodiment, schematized in figure 27C, said discharge channel (22) is placed on the bottom of at least one micro-channel (3) and is almost orthogonal to it and connects said at least one micro-channel (3) with said waste container (12) which is positioned below the same micro-channel (3).

In un’ulteriore forma di realizzazione, con riferimento alla figura 27B, detta porta di uscita (10) è posta sul fondo di detto almeno un microcanale (3) ed immette in un primo contenitore di scarico (12a), posizionato al di sotto rispetto a detto microcanale (3) e da detto primo contenitore di scarico (12a) emerge detto canale di scarico (22) che immette in detto contenitore di scarico (12). Preferibilmente, con riferimento alla figura 27B, il canale di scarico (22) è un sifone. In a further embodiment, with reference to Figure 27B, said outlet door (10) is placed on the bottom of said at least one microchannel (3) and leads into a first discharge container (12a), positioned below the to said microchannel (3) and from said first discharge container (12a) emerges said discharge channel (22) which enters into said discharge container (12). Preferably, with reference to Figure 27B, the discharge channel (22) is a siphon.

Detto canale di scarico (22) ha preferibilmente un’area in sezione trasversale di dimensioni micrometriche, dette dimensioni essendo comprese tra 100 �m e 5mm, preferibilmente tra 500�m e 2 mm. Said discharge channel (22) preferably has a cross-sectional area of micrometric dimensions, said dimensions being between 100 �m and 5mm, preferably between 500 �m and 2 mm.

In una forma di realizzazione particolarmente preferita, il kit secondo la presente invenzione comprende un dispositivo microfluidico come sopra descritto. In a particularly preferred embodiment, the kit according to the present invention comprises a microfluidic device as described above.

Ancora più preferibilmente, il kit secondo la presente invenzione comprende il dispositivo microfluidico come sopra descritto, caratterizzato anche dalla regione di scarico di fluido sopra descritta. Even more preferably, the kit according to the present invention comprises the microfluidic device as described above, also characterized by the fluid discharge region described above.

In una forma di realizzazione preferita, raffigurata in figura 25, il dispositivo microfluidico (1) comprende una regione di ingresso (8) adatta per essere ricompresa nel kit secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8 e una regione di scarico (70) secondo la rivendicazione 10. In a preferred embodiment, shown in Figure 25, the microfluidic device (1) comprises an inlet region (8) suitable for being included in the kit according to one of claims 1 to 8 and an unloading region (70) according to claim 10.

Forma pertanto oggetto della presente invenzione un metodo per il carico/scarico di fluidi da un dispositivo microfluidico dove detto metodo comprende: Therefore, the subject of the present invention is a method for loading / unloading fluids from a microfluidic device where said method comprises:

a)Mettere a disposizione un dispositivo microfluidico (1) che comprende una regione di ingresso (8) e una regione di scarico (70) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, ove detto dispositivo microfluidico (1) è caricato con almeno un primo fluido; a) Provide a microfluidic device (1) which comprises an inlet region (8) and an unloading region (70) according to one of claims 1 to 6, wherein said microfluidic device (1) is loaded with at least a first fluid;

b)Opzionalmente, esercitare una pressione su detto almeno un primo fluido in ingresso in detto dispositivo microfluidico (1); b) Optionally, exert a pressure on said at least one first fluid entering said microfluidic device (1);

c)Alternativamente, disporre di una regione di scarico (70) dove detto canale di scarico (22) ha un diametro tale da far sì che detto fluido possa passare da detto dispositivo microfluidico a detto canale di scarico per capillarità; c) Alternatively, having a discharge region (70) where said discharge channel (22) has a diameter such as to allow said fluid to pass from said microfluidic device to said discharge channel by capillarity;

caratterizzato dal fatto che, laddove il volume V di detto almeno un primo fluido è minore o uguale al volume di detto contenitore di scarico (12), detto almeno un fluido raggiunge detto contenitore di scarico (12) in maniera unidirezionale. characterized in that, where the volume V of said at least one first fluid is less than or equal to the volume of said discharge container (12), said at least one fluid reaches said discharge container (12) in a unidirectional manner.

In un’ulteriore forma di realizzazione, detto metodo comprende altresì: In a further embodiment, said method also includes:

-immettere un secondo o ulteriore fluido attraverso detta regione di ingresso (8) in detto dispositivo microfluidico (1), laddove detto primo, secondo e/o ulteriori fluidi sono indipendentemente uguali o diversi tra loro e sono selezionati nel gruppo che comprende liquidi e gas; -injecting a second or further fluid through said inlet region (8) into said microfluidic device (1), wherein said first, second and / or further fluids are independently the same or different from each other and are selected in the group comprising liquids and gases ;

-opzionalmente, detto secondo e/o ulteriore fluido sostituisce completamente in detto microcanale (3) o in detto microcanale (3) e in detti micropozzetti aperti invertiti (2), laddove presenti in detto dispositivo microfluidico (1), il fluido immesso in precedenza; caratterizzato dal fatto che detto primo, secondo e/o ulteriore fluido non si mescolano tra loro. - optionally, said second and / or further fluid completely replaces in said microchannel (3) or in said microchannel (3) and in said inverted open microwells (2), where present in said microfluidic device (1), the fluid previously introduced ; characterized in that said first, second and / or further fluid do not mix with each other.

In una ulteriore forma di realizzazione, raffigurata in figura 26, il dispositivo microfluidico (1) è un dispositivo microfluidico a micropozzetti aperti invertiti (2) e comprende altresì reservoirs (6) per reagenti e reservoirs (7) per uno o più campioni biologici. In a further embodiment, shown in figure 26, the microfluidic device (1) is an inverted open microwell microfluidic device (2) and also comprises reservoirs (6) for reagents and reservoirs (7) for one or more biological samples.

In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, detto dispositivo comprende 16 microcanali (3), ciascuno avente una regione di ingresso (8) e una regione di uscita (10), laddove ciascuno di detti microcanali (3) è affacciato su 1200 micropozzetti aperti invertiti. In a particularly advantageous embodiment, said device comprises 16 microchannels (3), each having an inlet region (8) and an outlet region (10), where each of said microchannels (3) faces 1200 inverted open microwells .

In aggiunta ai vantaggi sopra evidenziati, si evidenzia che il dispositivo microfluidico (1) che comprende la regione di ingresso (8) secondo la presente invenzione è particolarmente vantaggioso perché: In addition to the advantages highlighted above, it should be noted that the microfluidic device (1) which comprises the inlet region (8) according to the present invention is particularly advantageous because:

i) consente l’interfacciamento diretto, ovvero senza l’ausilio di guarnizioni, di un dispositivo microfluidico con sistemi comunemente impiegati nel settore per la gestione ed il trasferimento di liquidi e gas; ii) consente di prelevare fluidi da piastre o contenitori inserendoli in pressione in microcanali del dispositivo microfluidico, dove i volumi in gioco in tali piastre o contenitori sono maggiori o molto maggiori (ad esempio 50 �l o più, 300 �l, 1 ml o più) rispetto a quelle caratteristiche del microcanale (40 �l o meno) e dove il trasferimento avviene utilizzando strumenti standard già comunemente impiegati in combinazione con le suddette piastre o contenitori, i) allows direct interfacing, ie without the aid of seals, of a microfluidic device with systems commonly used in the sector for the management and transfer of liquids and gases; ii) allows to withdraw fluids from plates or containers by inserting them under pressure into microchannels of the microfluidic device, where the volumes involved in such plates or containers are greater or much greater (for example 50 �l or more, 300 �l, 1 ml or more ) compared to those characteristics of the microchannel (40 �l or less) and where the transfer takes place using standard tools already commonly used in combination with the aforementioned plates or containers,

iii) consente di inserire nel dispositivo microfluidico sequenze di fluidi, anche di tipologie diverse, senza l’utilizzo di ulteriori apparati, quali ad esempio pompe o valvole. iii) allows you to insert sequences of fluids, even of different types, into the microfluidic device, without the use of additional equipment, such as pumps or valves.

Metodo di carico/scarico di fluidi da un dispositivo microfluidico Method of loading / unloading fluids from a microfluidic device

Forma ulteriore aspetto della presente invenzione un metodo per la gestione di un dispositivo microfluidico (1) a micropozzetti aperti invertiti (2) che comprende almeno una regione di ingresso (8), almeno una regione di uscita (10) e almeno un microcanale (3), dove detto metodo comprende: A further aspect of the present invention is a method for managing a microfluidic device (1) with inverted open microwells (2) which comprises at least one inlet region (8), at least one outlet region (10) and at least one microchannel (3 ), where said method includes:

- immettere almeno un primo fluido attraverso detta regione di ingresso (8) in detto dispositivo microfluidico (1); - introducing at least a first fluid through said inlet region (8) into said microfluidic device (1);

- opzionalmente, immettere un secondo o ulteriori fluido attraverso detta regione di ingresso (8) in detto dispositivo microfluidico (1), laddove detto primo, secondo e ulteriori fluidi sono indipendentemente uguali o diversi tra loro e sono selezionati nel gruppo che comprende liquidi e gas; - opzionalmente, detto secondo o ulteriore fluido sostituisce completamente in detto microcanale (3) o in detto microcanale (3) e in detti micropozzetti aperti invertiti (2) il fluido immesso in precedenza; - optionally, introducing a second or further fluid through said inlet region (8) into said microfluidic device (1), wherein said first, second and further fluids are independently the same or different from each other and are selected in the group comprising liquids and gases ; - optionally, said second or further fluid completely replaces the previously introduced fluid in said microchannel (3) or said microchannel (3) and in said inverted open microwells (2);

- opzionalmente, aspirare da detta regione di ingresso (8) il volume di fluido contenuto nel microcanale (3), lasciando detto fluido in detti micropozzetti (2). - optionally, aspirating from said inlet region (8) the volume of fluid contained in the microchannel (3), leaving said fluid in said microwells (2).

In una forma di realizzazione, detto metodo è attuato in un dispositivo microfluidico (1) che comprende una regione di ingresso (8) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8 e una regione di scarico (70) secondo la rivendicazione 10 ed è caratterizzato dal fatto che laddove il volume complessivo di detto primo e, opzionalmente, secondo e ulteriori fluidi immessi in detto dispositivo microfluidico (1) è inferiore al volume di detto contenitore di scarico (12), detti fluidi non si mescolano tra loro. In one embodiment, said method is implemented in a microfluidic device (1) which comprises an inlet region (8) according to one of claims 1 to 8 and an unloading region (70) according to claim 10 and is characterized by fact that where the overall volume of said first and, optionally, second and further fluids introduced into said microfluidic device (1) is less than the volume of said discharge container (12), said fluids do not mix with each other.

Metodo per l’analisi high-content di campioni biologici La metodica qui in seguito descritta permette sorprendentemente non solo un’analisi in time-lapse ma anche un processamento durante detta analisi time-lapse. Ovvero, grazie alla metodica della presente invenzione è possibile non solo monitorare uno stesso campione in tempi diversi (analisi in time-lapse classica), ma anche manipolare lo stesso campione in tempi diversi andando a variare nel tempo e in maniera controllata e automatizzata le condizioni al contorno. A titolo di esempio, la metodica qui descritta permette di valutare, per ogni singola cellula, la variazione di parametri morfologici e funzionali in seguito ad un’esposizione controllata ad un agente farmacologico, ove detto agente viene aggiunto durante detto monitoraggio. Alternativamente, con la stessa metodica è possibile un’analisi dinamica del campione, ove con analisi dinamica si intende qui un’analisi del campione effettuata a tempi diversi dopo l’esposizione a trattamenti di interesse. Ancora, grazie all’analisi dinamica effettuata secondo la presente invenzione, è possibile identificare in un campione cellule insensibili ad un trattamento così da esporre le stesse ad un trattamento diverso. La metodica qui rivendicata consente l’attuazione di un saggio high-content su larga scala con processamento in time-lapse, operatoreindipendente, disponendo di un’attrezzatura installabile in qualsiasi laboratorio di analisi. Method for the high-content analysis of biological samples The method described below surprisingly allows not only a time-lapse analysis but also a processing during said time-lapse analysis. That is, thanks to the method of the present invention it is possible not only to monitor the same sample at different times (classic time-lapse analysis), but also to manipulate the same sample at different times, varying the conditions over time and in a controlled and automated manner. to outline. By way of example, the method described here allows to evaluate, for each individual cell, the variation of morphological and functional parameters following a controlled exposure to a pharmacological agent, where said agent is added during said monitoring. Alternatively, a dynamic analysis of the sample is possible with the same method, where dynamic analysis here means an analysis of the sample carried out at different times after exposure to treatments of interest. Furthermore, thanks to the dynamic analysis carried out according to the present invention, it is possible to identify cells in a sample that are insensitive to a treatment so as to expose them to a different treatment. The method claimed here allows the implementation of a large-scale high-content assay with time-lapse processing, independent operator, having equipment that can be installed in any analysis laboratory.

La metodica della presente invenzione è attuata in un sistema a micropozzetti aperti invertiti la cui struttura è esemplificata nella Figura 1. Detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1 comprende una serie di micropozzetti 2, aperti ad entrambe le estremità, disposti secondo uno schema a matrice. Detto sistema a micropozzetti aperti invertiti comprende altresì almeno un microcanale 3, dove detto almeno un microcanale 3 ha un'area in sezione trasversale di dimensioni micrometriche e fornisce fluido a detti micropozzetti 2. Detto sistema comprende altresì almeno una porta di ingresso 8 per reagenti e/o per uno o più campioni biologici e almeno una porta di uscita 10 per gli stessi, dette porte di ingresso e di uscita essendo in comunicazione microfluidica con uno o più di detti microcanali 3. The method of the present invention is implemented in a system with inverted open microwells, the structure of which is exemplified in Figure 1. Said system with inverted open microwells 1 comprises a series of microwells 2, open at both ends, arranged according to a matrix scheme. Said system with inverted open microwells also comprises at least one microchannel 3, where said at least one microchannel 3 has a cross-sectional area of micrometric dimensions and supplies fluid to said microwells 2. Said system also comprises at least one inlet port 8 for reagents and / or for one or more biological samples and at least one output port 10 for the same, said inlet and outlet ports being in microfluidic communication with one or more of said microchannels 3.

In una forma di realizzazione particolarmente preferita, a ciascuno dei microcanali 3 è associata una porta di ingresso 8 e una porta di uscita 10. In a particularly preferred embodiment, an input door 8 and an output door 10 are associated with each of the microchannels 3.

In una forma preferita, detti reagenti sono contenuti in reservoirs 6, 7, dove detti reservoirs sono almeno un reservoir 6 per reagenti e almeno un reservoir 7 per uno o più campioni biologici. Detti reservoirs sono selezionati nel gruppo che comprende: piastre, una o più piastre a multipozzetto, ad esempio piastre a 96 pozzetti, tubi eppendorf. Detti reservoirs 6 e 7 possono essere 2, oppure 4, 8, 16, 24, 48, 96, 384. In a preferred form, said reagents are contained in reservoirs 6, 7, where said reservoirs are at least one reservoir 6 for reagents and at least one reservoir 7 for one or more biological samples. Said reservoirs are selected in the group which includes: plates, one or more multi-well plates, for example 96-well plates, eppendorf tubes. Said reservoirs 6 and 7 can be 2, or 4, 8, 16, 24, 48, 96, 384.

In una forma di realizzazione, rappresentata in Figura 2, detti reservoirs 6, 7 sono esterni a detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1. In una forma di realizzazione preferita, schematizzata in Figura 3, detti reservoirs 6, 7 sono integrati in detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1. In an embodiment, represented in Figure 2, said reservoirs 6, 7 are external to said inverted open microwell system 1. In a preferred embodiment, schematized in Figure 3, said reservoirs 6, 7 are integrated in said system with inverted open microwells 1.

In una ulteriore forma di realizzazione, schematizzata in Figura 4, detta almeno una porta di ingresso 8 per reagenti comprende altresì una zona di stoccaggio 11. In questa forma di realizzazione, detti reagenti e/o detto campione biologico stazionano in detta zona di stoccaggio prima di attraversare detta porta di ingresso 8. Anche detta porta di uscita 11 può opzionalmente comprendere una zona di stoccaggio 11. Detta zona di stoccaggio è preferibilmente posizionata al di sopra rispetto a detto porta di ingresso e, in una forma preferita di realizzazione, si compone vantaggiosamente di due porzioni: una porzione superiore 13 e una porzione inferiore 14. Detta porzione superiore 13 ha una forma cilindrica e detta porzione inferiore 14 ha una forma ad imbuto, dove detta porzione superiore 13 è un cilindro con una base avente un diametro maggiore del diametro di detta porta di ingresso 8 e detta porzione inferiore 14 è un imbuto che connette detta porzione superiore con detta porta di ingresso. In a further embodiment, schematized in Figure 4, said at least one inlet port 8 for reagents also comprises a storage area 11. In this embodiment, said reagents and / or said biological sample are stationed in said storage area before to pass through said entrance door 8. Also said exit door 11 can optionally comprise a storage area 11. Said storage area is preferably positioned above said entrance door and, in a preferred embodiment, consists advantageously of two portions: an upper portion 13 and a lower portion 14. Said upper portion 13 has a cylindrical shape and said lower portion 14 has a funnel shape, where said upper portion 13 is a cylinder with a base having a diameter greater than diameter of said inlet port 8 and said lower portion 14 is a funnel which connects said upper portion with said inlet port entrance.

Forma oggetto della presente invenzione un metodo per l’analisi high-content di campioni biologici su larga scala, ove detti campioni biologici sono definiti come sopra, che comprende i seguenti passaggi, non necessariamente nell’ordine indicato: The subject of the present invention is a method for the high-content analysis of large-scale biological samples, where said biological samples are defined as above, which includes the following steps, not necessarily in the order indicated:

a) Mettere a disposizione un sistema a micropozzetti aperti invertiti che comprende una matrice di micropozzetti aperti 2, almeno un microcanale 3, almeno una porta di ingresso 8 per reagenti e/o per uno o più campioni biologici e almeno una porta di uscita 10 per gli stessi, dette porte di ingresso e di uscita essendo in comunicazione microfluidica con uno o più di detti microcanali 3, dove detto microcanale 3 ha un'area in sezione trasversale di dimensioni micrometriche e fornisce fluido a detti micropozzetti 2; a) Provide an inverted open microwell system comprising a matrix of open microwells 2, at least one microchannel 3, at least one inlet port 8 for reagents and / or for one or more biological samples and at least one outlet port 10 for the same, said inlet and outlet ports being in microfluidic communication with one or more of said microchannels 3, wherein said microchannel 3 has a cross-sectional area of micrometric dimensions and supplies fluid to said microwells 2;

b) Mettere a disposizione un sistema automatizzato di gestione di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti che comprende le seguenti funzionalità: incubatore a temperatura, umidità e CO2controllate, sistema di dispensazione di fluidi, acquisizione delle immagini in contrasto di fase e in fluorescenza; b) Provide an automated management system for said inverted open microwell system which includes the following functions: temperature, humidity and CO2 controlled incubator, fluid dispensing system, acquisition of phase contrast and fluorescence images;

c) Inserimento di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1 in detto sistema automatizzato; d) Caricamento dei reagenti attraverso una o più di dette porte di ingresso per reagenti 8, dove detti reagenti comprendono: filling buffer e/o soluzione di lavaggio e/o uno o più farmaci e/o uno o più traccianti e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare; c) Insertion of said system with inverted open microwells 1 in said automated system; d) Loading of the reagents through one or more of said inlet ports for reagents 8, where said reagents include: filling buffer and / or washing solution and / or one or more drugs and / or one or more tracers and / or one or multiple labeled antibodies and / or one or more cell viability markers;

e) Caricamento di detti uno o più campioni biologici attraverso una o più di dette porte di ingresso 8; e) Loading of said one or more biological samples through one or more of said inlet ports 8;

i) Opzionalmente, colorazione di dette cellule con uno o più traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare; i) Optionally, staining of said cells with one or more tracers, and / or one or more labeled antibodies and / or one or more cell viability markers;

j) Acquisizione di immagini da uno o più di detti micropozzetti 2, dove dette immagini sono definite immagini T0; j) Acquisition of images from one or more of said microwells 2, where said images are defined as T0 images;

p) Classificazione delle cellule visualizzate, dove detta classificazione è effettuata con parametri morfologici e/o funzionali rilevati dalle immagini T0. p) Classification of the displayed cells, where said classification is carried out with morphological and / or functional parameters detected by the T0 images.

In una forma di realizzazione, detto sistema a micropozzetti aperti invertiti è il dispositivo microfluidico secondo la rivendicazione 9; in un’ulteriore forma di realizzazione è il dispositivo microfluidico secondo la rivendicazione 11, oppure è un dispositivo microfluidico (19 che comprende altresì il kit secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8. In one embodiment, said inverted open microwell system is the microfluidic device according to claim 9; in a further embodiment it is the microfluidic device according to claim 11, or it is a microfluidic device (19 which also includes the kit according to one of claims 1 to 8.

In una forma di realizzazione, laddove detti reagenti e campione biologico sono contenuti in 6, 7, detti reservoirs 6, 7 sono esterni a detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1, come schematizzato in figura 2, e detto caricamento dei reagenti e dell’almeno un campione biologico avviene manualmente, ovvero per mezzo di sistemi automatizzati per la dispensazione dei fluidi, prelevando dai reservoirs e caricando nelle porte di ingresso 8. Preferibilmente, detti reservoirs 6, 7 sono inseriti nel sistema automatizzato con il sistema a micropozzetti aperti invertiti. In one embodiment, where said reagents and biological sample are contained in 6, 7, said reservoirs 6, 7 are external to said inverted open microwell system 1, as shown schematically in Figure 2, and said loading of the reagents and of the at least a biological sample takes place manually, or by means of automated systems for dispensing fluids, taking from the reservoirs and loading into the inlet ports 8. Preferably, said reservoirs 6, 7 are inserted into the automated system with the inverted open microwell system.

In una forma ancor più preferita, schematizzata in figura 3, detti reservoirs 6, 7 sono integrati in detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1, e detto caricamento dei reagenti e dell’almeno un campione biologico avviene manualmente, ovvero per mezzo di sistemi automatizzati per la dispensazione dei fluidi, prelevando dai reservoirs e caricando nelle porte di ingresso 8. Alternativamente, detti reservoirs 6, 7, integrati in detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1, sono in comunicazione fluidica con detta almeno una porta di ingresso 8. In an even more preferred form, schematized in Figure 3, said reservoirs 6, 7 are integrated in said inverted open microwell system 1, and said loading of the reagents and of the at least one biological sample takes place manually, or by means of automated systems for the dispensing of fluids, taking from the reservoirs and loading into the inlet ports 8. Alternatively, said reservoirs 6, 7, integrated in said inverted open microwell system 1, are in fluid communication with said at least one inlet port 8.

Anche laddove detta porta di ingresso 8 comprende detta zona di stoccaggio 11, detti reservoirs 6, 7 sono collocati come sopra descritto, ovvero sono esterni oppure integrati nel sistema a micropozzetti aperti invertiti. Even where said inlet door 8 comprises said storage area 11, said reservoirs 6, 7 are located as described above, ie they are external or integrated in the inverted open microwell system.

In una forma di realizzazione preferita, alcuni di detti reservoirs 6 vengono precaricati di detti reagenti preventivamente allo svolgimento della metodica, anche giorni o mesi prima dello svolgimento della stessa, così da poter disporre di reservoirs 6 specifici pronti all’uso. In questa forma di realizzazione, l’unico passaggio manuale richiesto all’operatore è quello di precaricamento del campione biologico in detti uno o più reservoirs 7. In a preferred embodiment, some of said reservoirs 6 are preloaded with said reagents prior to carrying out the method, even days or months before carrying out the same, so as to be able to have specific reservoirs 6 ready for use. In this embodiment, the only manual step required by the operator is that of preloading the biological sample in said one or more reservoirs 7.

In un’ulteriore forma di realizzazione preferita, oltre a detto passaggio di caricamento del campione biologico, un ulteriore passaggio manuale eseguito dall’operatore è il caricamento di uno o più farmaci in uno o più di detti reservoirs 6. In a further preferred embodiment, in addition to said biological sample loading step, a further manual step performed by the operator is the loading of one or more drugs in one or more of said reservoirs 6.

In una forma preferita di realizzazione, detti reservoirs 6, 7, integrati oppure esterni a detto sistema a micropozzetti aperti invertiti, pre-caricati dei reagenti e del campione biologico, vengono immessi in detto sistema automatizzato. In questa forma di realizzazione, detti passaggi d) ed e) di caricamento attraverso dette porte di ingresso, anche dette regioni di ingresso (8) avvengono successivamente a detto passaggio c) di inserimento nel sistema automatizzato di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti nel quale sono integrati detti reservoirs 6, 7 o di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti e di detti reservoirs 6, 7 esterni allo stesso, preferibilmente mediante prelevamento automatizzato del campione biologico da detti reservoirs (7) con conseguente disposizione delle cellule contenute nello stesso in uno o più di detti micropozzetti (2) e, opzionalmente, successivo inserimento di farmaci in uno o più di detti micropozzetti e/o colorazione di dette cellule con uno o più traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare, laddove detti traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare sono alimentati a dette porte di ingresso (8) da detti reservoirs (6). In a preferred embodiment, said reservoirs 6, 7, integrated or external to said inverted open microwell system, pre-loaded with reagents and biological sample, are introduced into said automated system. In this embodiment, said loading passages d) and e) through said inlet gates, also said inlet regions (8) occur after said step c) of insertion into the automated system of said inverted open microwell system in which said reservoirs 6, 7 or of said inverted open microwell system and of said reservoirs 6, 7 external to it are integrated, preferably by automated sampling of the biological sample from said reservoirs (7) with consequent arrangement of the cells contained therein in one or more more than said microwells (2) and, optionally, subsequent insertion of drugs in one or more of said microwells and / or staining of said cells with one or more tracers, and / or one or more labeled antibodies and / or one or more markers cell viability, where said tracers, and / or one or more labeled antibodies and / or one or more cell viability markers are fed to said cell viability gates entrance (8) from said reservoirs (6).

Detta classificazione morfologica/funzionale deriva dall’analisi in fluorescenza con risoluzione di una singola cellula, un singolo aggregato cellulare oppure l’intera popolazione cellulare che è contenuta in un singolo micropozzetto. Said morphological / functional classification derives from the fluorescence analysis with resolution of a single cell, a single cell aggregate or the entire cell population that is contained in a single microwell.

Detti parametri vengono acquisiti e analizzati in automatico, mediante l’utilizzo di sistemi noti all’esperto del settore. These parameters are acquired and analyzed automatically, through the use of systems known to the expert in the sector.

Con parametri morfologici si intendono misure relative alla dimensione e alla forma della cellula. Con parametri funzionali si intendono quelle caratteristiche osservate grazie ai marcatori, quali ad esempio l’espressione di antigeni specifici. By morphological parameters we mean measures relating to the size and shape of the cell. By functional parameters we mean those characteristics observed thanks to the markers, such as the expression of specific antigens.

In una forma preferita di realizzazione, detto metodo comprende altresì, dopo l’inserimento di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti in detto sistema automatizzato: In a preferred embodiment, said method also comprises, after the insertion of said inverted open microwell system in said automated system:

f) Riempimento di almeno un detto microcanale 3 con filling buffer; f) Filling at least one said microchannel 3 with filling buffer;

g) Acquisizione di immagini da uno o più di detti micropozzetti 2, singolarmente o per sottogruppi, dove dette immagini sono definite immagini baseline (Tbaseline); g) Acquisition of images from one or more of said microwells 2, individually or by subgroups, where said images are defined as baseline images (Tbaseline);

e, in detto passaggio p) di classificazione, detta classificazione è effettuata con parametri morfologici e/o funzionali rilevati dal confronto delle immagini T0 con dette immagini baseline. and, in said classification step p), said classification is carried out with morphological and / or functional parameters detected by comparing the images T0 with said baseline images.

Ancor più preferibilmente, detto metodo comprende altresì: Even more preferably, said method also includes:

k) Dispensazione di uno o più di detti farmaci, singolarmente o in combinazione, dove detti farmaci sono preferibilmente prelevati in maniera automatizzata da detti reservoirs 6 e dispensati in uno o più di detti micropozzetti 2; k) Dispensing of one or more of said drugs, individually or in combination, where said drugs are preferably withdrawn in an automated manner from said reservoirs 6 and dispensed into one or more of said microwells 2;

l) Incubazione. l) Incubation.

In detta forma di realizzazione, detto metodo permette, a titolo esemplificativo, l’analisi dell’attività di farmaci ex-vivo, dove la classificazione di dette cellule presenti in detto campione biologico effettuata in detto passaggio p) permette un confronto diretto tra, a titolo di esempio, la responsività al trattamento di cellule sane e cellule tumorali presenti nello stesso campione biologico, oppure un confronto tra la risposta dello stesso tipo cellulare a trattamenti diversi. In said embodiment, said method allows, by way of example, the analysis of the ex vivo drug activity, where the classification of said cells present in said biological sample carried out in said step p) allows a direct comparison between, a as an example, the responsiveness to treatment of healthy cells and tumor cells present in the same biological sample, or a comparison between the response of the same cell type to different treatments.

In una forma di realizzazione ancor più preferita, detto metodo comprende altresì, dopo detto passaggio l): In an even more preferred embodiment, said method also comprises, after said step l):

m) Acquisizione di almeno due immagini da detti uno o più micropozzetti 2, a tempi successivi durante detta incubazione, dove dette immagini sono definite immagini T1, T2, Tn, dove n è un numero qualsiasi uguale o superiore a 2, preferibilmente 1.000, oppure 100, ancora più preferibilmente 25, in una forma di realizzazione preferita è 9; m) Acquisition of at least two images from said one or more microwells 2, at successive times during said incubation, where said images are defined as T1, T2, Tn images, where n is any number equal to or greater than 2, preferably 1,000, or 100, even more preferably 25, in a preferred embodiment is 9;

n) Opzionalmente, tra dette acquisizioni di dette immagini T1, T2, Tn, ulteriore colorazione di dette cellule con uno o più traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare; n) Optionally, between said acquisitions of said T1, T2, Tn images, further staining of said cells with one or more tracers, and / or one or more labeled antibodies and / or one or more cell viability markers;

o) Opzionalmente, tra dette acquisizioni di dette immagini T1, T2, Tn, ulteriore dispensazione di uno o più di detti farmaci in un micropozzetto 2 o in uno o più sottogruppi di micropozzetti 2, singolarmente o in combinazione; o) Optionally, between said acquisitions of said images T1, T2, Tn, further dispensing of one or more of said drugs into a microwell 2 or into one or more subgroups of microwells 2, individually or in combination;

e detta classificazione di cui al passaggio p) comprende il confronto di parametri morfologici e/o funzionali rilevati dalle immagini T0, T1, Tn e, opzionalmente, Tbaseline. and said classification referred to in step p) comprises the comparison of morphological and / or functional parameters detected by images T0, T1, Tn and, optionally, Tbaseline.

Ancor più preferibilmente, detto metodo comprende altresì, dopo detto passaggio di classificazione p): Even more preferably, said method also comprises, after said classification step p):

q) Analisi della vitalità cellulare, ove detta analisi è cellula specifica, oppure è effettuata a livello di aggregato cellulare, o ancora prende in considerazione l’intera popolazione cellulare contenuta in uno di detti micropozzetti 2. q) Analysis of cell viability, where said analysis is specific cell, or is carried out at the cellular aggregate level, or even takes into consideration the entire cell population contained in one of said microwells 2.

In una forma preferita di realizzazione, in detto passaggio k) detti farmaci vengono dispensati in almeno due concentrazioni diverse e detta analisi di vitalità cellulare, laddove presente, porta ad ottenere una curva dose/risposta cellula specifica per gli uno o più farmaci testati. In a preferred embodiment, in said step k) said drugs are dispensed in at least two different concentrations and said cell viability analysis, where present, leads to obtaining a specific dose / cell response curve for the one or more drugs tested.

Opzionalmente le diluizioni di ciascun farmaco sono preparate dal sistema di dispensazione di liquidi miscelando il farmaco con un diluente. Optionally, dilutions of each drug are prepared by the liquid dispensing system by mixing the drug with a diluent.

In un’ulteriore forma di realizzazione, il metodo prevede, dopo detta acquisizione di immagini di cui al passaggio j), la conta del numero di cellule mediamente presenti in ciascuno dei micropozzetti 2 e la successiva diluizione del campione, tramite detto sistema di dispensazione dei fluidi, così da raggiungere una concentrazione obiettivo, ovvero una concentrazione tale da garantire il numero di cellule desiderato per ciascun micropozzetto, ed il successivo caricamento del campione così diluito in uno o più microcanali di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti, microcanali diversi dagli uno o più canali utilizzati nel passaggio d) di cui sopra. In a further embodiment, the method provides, after said acquisition of images referred to in step j), to count the number of cells on average present in each of the microwells 2 and the subsequent dilution of the sample, by means of said dispensing system of the fluids, so as to reach an objective concentration, i.e. a concentration such as to guarantee the desired number of cells for each microwell, and the subsequent loading of the sample thus diluted into one or more microchannels of said inverted open microwell system, microchannels other than one or multiple channels used in step d) above.

In detto passaggio k), laddove sia necessaria la somministrazione combinata di almeno due farmaci, detti due o più farmaci sono opzionalmente combinati da un sistema di dispensazione di liquidi miscelando prima del caricamento il contenuto di almeno due reservoirs 6 contenenti detti farmaci. In said step k), where the combined administration of at least two drugs is required, said two or more drugs are optionally combined by a liquid dispensing system, mixing before loading the contents of at least two reservoirs 6 containing said drugs.

Detto metodo si caratterizza per utilizzare un campione biologico il cui volume è compreso tra 1 µl e 1 ml, preferibilmente tra 10 µl e 100 µl, con una concentrazione cellulare compresa tra 5.000 cellule per ml e 5.000.000 cellule per ml. Said method is characterized by using a biological sample whose volume is between 1 µl and 1 ml, preferably between 10 µl and 100 µl, with a cell concentration between 5,000 cells per ml and 5,000,000 cells per ml.

In una forma preferita, detto filling buffer comprende terreno RPMI addizionato di Siero Fetale Bovino (FBS) 10% e, preferibilmente, un marcatore di morte cellulare, tipicamente propidio ioduro (PI) 5 µM. In a preferred form, said filling buffer comprises RPMI medium added with 10% Fetal Bovine Serum (FBS) and, preferably, a cell death marker, typically 5 µM propidium iodide (PI).

Detto sistema a micropozzetti aperti invertiti 1, di cui in figura 1 ne è rappresentata una vista prospettica (a), in sezione verticale (b) e una vista dall’alto (c) e in Figura 5 una vista prospettica in sezione, in una forma preferita di realizzazione comprende 1200 micropozzetti 2 per ciascun microcanale 3 e 16 microcanali 3; in un’ulteriore forma di realizzazione, comprende 500 micropozzetti 2 e 5 microcanali 3. Said system with inverted open microwells 1, of which Figure 1 shows a perspective view (a), in vertical section (b) and a top view (c) and in Figure 5 a perspective view in section, in a preferred embodiment comprises 1200 microwells 2 for each microchannel 3 and 16 microchannels 3; in a further embodiment, it comprises 500 microwells 2 and 5 microchannels 3.

In una forma preferita di realizzazione, detto metodo analizza un campione biologico che contiene solo circa 10-20 cellule e impiega il sistema a micropozzetti aperti invertiti del tipo descritto in WO2012/072822. In una forma di realizzazione preferita, detto campione biologico è ottenuto da un animale e/o un essere umano affetto da una patologia tumorale e detto campione biologico comprende cellule sane e cellule tumorali. In a preferred embodiment, said method analyzes a biological sample containing only about 10-20 cells and uses the inverted open microwell system of the type described in WO2012 / 072822. In a preferred embodiment, said biological sample is obtained from an animal and / or a human being affected by a tumor pathology and said biological sample comprises healthy cells and tumor cells.

La totalità delle cellule viene evidenziata nelle immagini acquisite in contrasto di fase e/o, laddove dette cellule sono colorate con un tracciante, in un canale di fluorescenza, ad esempio nel DAPI se il tracciante è CMAC (7-ammino-4-clorometilcumarina). Altri traccianti utilizzabili nella metodica possono essere selezionati nel gruppo che comprende: Calceina-AM, carbocianine quali DiD, DiO, DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole). The totality of the cells is highlighted in the images acquired in phase contrast and / or, where these cells are stained with a tracer, in a fluorescence channel, for example in the DAPI if the tracer is CMAC (7-amino-4-chloromethylcoumarin) . Other tracers usable in the method can be selected from the group which includes: Calcein-AM, carbocyanins such as DiD, DiO, DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole).

Altri traccianti utilizzabili per gli scopi della presente metodica sono marcatori di morte cellulare quali PI, Calceina-AM, JC1, Caspasi 3/7, Annessina V. In un’ulteriore forma di realizzazione, vengono utilizzati anticorpi marcati quali traccianti. Other tracers that can be used for the purposes of this method are cell death markers such as PI, Calcein-AM, JC1, Caspase 3/7, Annexin V. In a further embodiment, labeled antibodies are used as tracers.

In una forma di realizzazione particolarmente preferita, detto metodo comprende una reiterazione del trattamento, dove le cellule che sopravvivono ad una prima esposizione ad uno o più di detti farmaci di cui al passaggio k), vengono ri-esposte ad un ulteriore trattamento farmacologico, dove detto ulteriore trattamento prevede l’esposizione ad uno o più di detti farmaci già usati in detto passaggio k) a concentrazione superiore, oppure dove in detto ulteriore passaggio si utilizzano uno o più farmaci diversi da quelli usati nel passaggio precedente. In a particularly preferred embodiment, said method comprises a repetition of the treatment, where the cells that survive a first exposure to one or more of said drugs referred to in step k), are re-exposed to a further pharmacological treatment, where said further treatment involves exposure to one or more of said drugs already used in said step k) at a higher concentration, or where in said further step one or more drugs other than those used in the previous step are used.

La reiterazione del metodo avviene, in una forma di realizzazione, sulle cellule che rimangono vive in detti uno o più micropozzetti 2, dove questo ulteriore trattamento è reso possibile dal fatto che, in detto sistema a micropozzetti aperti invertiti, detto microcanale 3 viene svuotato di detto fluido che comprende detto uno o più farmaci e successivamente riempito con un secondo fluido che comprende detti ulteriori uno o più farmaci. Le cellule, restando posizionate sul menisco all’interfaccia aria/fluido, non vengono alterate dal cambio di fluido in detto microcanale. Dette cellule posizionate sul menisco, anche qualora non siano cellule che crescono in adesione, da un punto di vista fluidico si comportano come cellule che crescono in adesione sul fondo di un pozzetto chiuso, dove tipicamente è possibile sostituire il terreno di coltura senza pregiudicare dette cellule in adesione. Il vantaggio legato alla presente forma di realizzazione è da ricercarsi nel suo impiego anche con cellule che crescono in sospensione, laddove detto menisco permette di mimare il fondo di un pozzetto, senza tuttavia imporre un’adesione obbligata a dette cellule, ad esempio utilizzando substrati che stimolino l’adesione cellulare noti all’esperto del settore. Questo è particolarmente vantaggioso poiché permette di impattare il meno possibile sul campione biologico, evitando di imporre condizioni esterne estranee al contesto fisiologico. The reiteration of the method takes place, in one embodiment, on the cells that remain alive in said one or more microwells 2, where this further treatment is made possible by the fact that, in said inverted open microwell system, said microchannel 3 is emptied of said fluid which comprises said one or more drugs and subsequently filled with a second fluid which comprises said further one or more drugs. The cells, remaining positioned on the meniscus at the air / fluid interface, are not altered by the change of fluid in said microchannel. These cells positioned on the meniscus, even if they are not cells that grow in adhesion, from a fluidic point of view behave like cells that grow in adhesion on the bottom of a closed well, where typically it is possible to replace the culture medium without affecting said cells in accession. The advantage linked to the present embodiment is to be found in its use also with cells that grow in suspension, where said meniscus allows to mimic the bottom of a well, without however imposing an obligatory adhesion to said cells, for example by using substrates that stimulate cell adhesion known to those skilled in the art. This is particularly advantageous since it allows to impact as little as possible on the biological sample, avoiding imposing external conditions extraneous to the physiological context.

In una forma preferita di realizzazione, detto metodo comprende i seguenti passaggi, nell’ordine indicato: In a preferred embodiment, said method includes the following steps, in the order indicated:

a) Mettere a disposizione un sistema a micropozzetti aperti invertiti (1) che comprende una matrice di micropozzetti aperti (2), almeno un microcanale (3), almeno una porta di ingresso (8) per reagenti e/o per uno o più campioni biologici e almeno una porta di uscita (10) per gli stessi, dette porte di ingresso e di uscita essendo in comunicazione microfluidica con uno o più di detti microcanali (3), dove detto microcanale (3) ha un'area in sezione trasversale di dimensioni micrometriche e fornisce fluido a detti micropozzetti (2); a) Provide an inverted open microwell system (1) that includes a matrix of open microwells (2), at least one microchannel (3), at least one inlet port (8) for reagents and / or for one or more samples and at least one outlet port (10) for the same, said inlet and outlet ports being in microfluidic communication with one or more of said microchannels (3), where said microchannel (3) has a cross-sectional area of micrometric dimensions and supplies fluid to said microwells (2);

b) Mettere a disposizione un sistema automatizzato di gestione di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti che comprende le seguenti funzionalità: incubatore a temperatura, umidità e CO2controllate, sistema di dispensazione di fluidi, acquisizione delle immagini in contrasto di fase e in fluorescenza; b) Provide an automated management system for said inverted open microwell system which includes the following functions: temperature, humidity and CO2 controlled incubator, fluid dispensing system, acquisition of phase contrast and fluorescence images;

c) Inserimento di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti (1) in detto sistema automatizzato; c) Insertion of said inverted open microwell system (1) in said automated system;

f) Opzionalmente, riempimento di almeno un detto microcanale (3) con filling buffer; f) Optionally, filling of at least one said microchannel (3) with filling buffer;

g) Opzionalmente, acquisizione di immagini da uno o più di detti micropozzetti (2), singolarmente o per sottogruppi, dove dette immagini sono definite immagini baseline; g) Optionally, acquisition of images from one or more of said microwells (2), individually or by subgroups, where said images are defined as baseline images;

d) Caricamento dei reagenti attraverso una o più di dette porte di ingresso (8), dove detti reagenti comprendono: filling buffer e/o soluzione di lavaggio e/o uno o più farmaci e/o uno o più traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare e dove detti reagenti sono contenuti in reservoirs (6) per reagenti; d) Loading of the reagents through one or more of said inlet ports (8), where said reagents include: filling buffer and / or washing solution and / or one or more drugs and / or one or more tracers, and / or one or more antibodies labeled and / or one or more cell viability markers and where said reagents are contained in reservoirs (6) for reagents;

e) Caricamento di detti uno o più campioni biologici attraverso una o più di dette porte di ingresso (8), dove detto uno o più campione biologico è contenuto in reservoirs (7) per campione biologico; e) Loading of said one or more biological samples through one or more of said inlet gates (8), where said one or more biological sample is contained in reservoirs (7) per biological sample;

i) Opzionalmente, colorazione di dette cellule con uno o più traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare; i) Optionally, staining of said cells with one or more tracers, and / or one or more labeled antibodies and / or one or more cell viability markers;

j) Acquisizione di immagini da uno o più di detti micropozzetti (2), dove dette immagini sono definite immagini T0; j) Acquisition of images from one or more of said microwells (2), where said images are defined T0 images;

k) Dispensazione di uno o più di detti farmaci, attraverso dette porte di ingresso (8), in uno o più di detti micropozzetti (2); k) Dispensing of one or more of said drugs, through said inlet doors (8), into one or more of said microwells (2);

l) Incubazione; l) Incubation;

m) Acquisizione di almeno due immagini da detti uno o più micropozzetti (2), a tempi successivi durante detta incubazione, dove dette immagini sono definite immagini T1, T2, Tn, dove n è un numero qualsiasi uguale o superiore a 2, preferibilmente 1.000, oppure 100, ancora più preferibilmente 25, in una forma di realizzazione preferita è 9; m) Acquisition of at least two images from said one or more microwells (2), at successive times during said incubation, where said images are defined as T1, T2, Tn images, where n is any number equal to or greater than 2, preferably 1,000 , or 100, even more preferably 25, in a preferred embodiment it is 9;

n) Opzionalmente, tra dette acquisizioni di dette immagini T1, T2, Tn, ulteriore colorazione di dette cellule con uno o più traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare; n) Optionally, between said acquisitions of said T1, T2, Tn images, further staining of said cells with one or more tracers, and / or one or more labeled antibodies and / or one or more cell viability markers;

o) Opzionalmente, tra dette acquisizioni di dette immagini T1, T2, Tn, ulteriore dispensazione di uno o più di detti farmaci in un micropozzetto (2) o in uno o più sottogruppi di micropozzetti (2), singolarmente o in combinazione; o) Optionally, between said acquisitions of said images T1, T2, Tn, further dispensing of one or more of said drugs in a microwell (2) or in one or more subgroups of microwells (2), individually or in combination;

p) Classificazione delle cellule visualizzate, dove detta classificazione è effettuata con parametri morfologici e/o funzionali rilevati dalle immagini T0, T1, Tn e, opzionalmente, Tbaseline. p) Classification of the displayed cells, where said classification is carried out with morphological and / or functional parameters detected by images T0, T1, Tn and, optionally, Tbaseline.

Le cellule tumorali vengono identificate per parametri dimensionali e di forma, per esempio rugosità della membrana, e per il legame con anticorpi marcati specifici per antigeni tumorali, laddove la presenza o l’assenza di segnale specifico emesso dall’uno o più anticorpi marcati specifici determina l’identificazione del tipo cellulare. A titolo di esempio, laddove il tumore in esame è un linfoma, viene utilizzato per l’analisi differenziale delle cellule tumorali un anticorpo anti CD38; laddove il tumore in esame è una leucemia mieloide acuta (AML), viene utilizzato un anticorpo anti CD34, oppure anti CD117, oppure anti HLA-DR, oppure anti CD33/CD14. Tumor cells are identified by size and shape parameters, for example membrane roughness, and by binding to specific labeled antibodies for tumor antigens, where the presence or absence of a specific signal emitted by one or more specific labeled antibodies determines identification of the cell type. By way of example, where the tumor in question is a lymphoma, an anti-CD38 antibody is used for the differential analysis of tumor cells; where the tumor in question is acute myeloid leukemia (AML), an anti CD34, or anti CD117, or anti HLA-DR, or anti CD33 / CD14 antibody is used.

In una forma di realizzazione preferita, i farmaci testati sono selezionati tra anticorpi monoclonali, a titolo di esempio Alemtuzumab, Bevacizumab, Cetuximab, Ibritumomab, Ofatumumab, Panitumumab, Rituximab, Tositumomab, Trastuzumab, chemioterapici, a titolo di esempio citarabina, idarubicina, fludarabina, decitabina, 5-azacitidina e piccole molecole, a titolo di esempio ibrutinib, idasanutlin, venetoclax, laddove con il metodo della presente invenzione viene misurata l’attività citolitica mediata dal complemento, nel caso degli anticorpi monoclonali, o citotossica diretta, nel caso dei chemioterapici e piccole molecole. In a preferred embodiment, the tested drugs are selected from monoclonal antibodies, by way of example Alemtuzumab, Bevacizumab, Cetuximab, Ibritumomab, Ofatumumab, Panitumumab, Rituximab, Tositumomab, Trastuzumab, chemotherapeutic agents, by way of example cytarabine, idarudarabine, idarudarabine, idarudarabine, decitabine, 5-azacitidine and small molecules, by way of example ibrutinib, idasanutlin, venetoclax, whereby the method of the present invention measures complement-mediated cytolytic activity, in the case of monoclonal antibodies, or direct cytotoxic, in the case of chemotherapeutic agents and small molecules.

L’analisi automatizzata delle immagini ottenute secondo il metodo della presente invenzione permette di estrarre le informazioni legate ad ogni singola cellula, oppure ad aggregato di cellule, catturata nelle immagini acquisite. The automated analysis of the images obtained according to the method of the present invention makes it possible to extract the information related to each single cell, or to an aggregate of cells, captured in the acquired images.

Al termine di detta metodica, le cellule contenute nei micropozzetti possono essere raccolte ed impiegate per successive analisi. In particolare, la metodica qui descritta rende possibile selezionare uno o più micropozzetti nei quali sono contenute cellule di particolare interesse, per esempio cellule resistenti al farmaco iniettato in uno specifico microcanale, ricaricare dette cellule in reservoir (7) di un ulteriore sistema a micropozzetti aperti invertiti, dispensando le stesse a una diluizione maggiore, così da ottenere micropozzetti contenenti una sola cellula. Identificata la cellula desiderata, la stessa può essere isolata. Su dette una o più cellule isolate vengono condotti saggi noti all’esperto del settore, ad esempio RT-PCR. At the end of this method, the cells contained in the microwells can be collected and used for subsequent analyzes. In particular, the method described here makes it possible to select one or more microwells containing cells of particular interest, for example cells resistant to the drug injected into a specific microchannel, to recharge said cells in the reservoir (7) of a further open microwell system. inverted, dispensing the same at a higher dilution, so as to obtain microwells containing only one cell. Once the desired cell has been identified, it can be isolated. Assays known to those skilled in the art, for example RT-PCR, are conducted on said one or more isolated cells.

Il campione biologico può venire caricato così come prelevato/espiantato, oppure può venire preventivamente processato così da rendere lo stesso fruibile nel metodo secondo la presente invenzione. In particolare, laddove si tratta di un campione di sangue o midollo osseo, detto processamento prevede preferibilmente un passaggio di separazione dei globuli rossi con tecniche note all’esperto del settore, preferibilmente su un gradiente di densità, oppure mediante l’utilizzo di un tampone di lisi. Laddove detto campione comprende cellule in sospensione, dette cellule vengono contate e diluite alla concentrazione di dispensazione. Alternativamente, detto passaggio di conta e diluzione viene effettuato in automatico dal sistema. Laddove il campione è una biopsia, detto processamento comprende tipicamente l’isolamento di un frammento di dimensioni comprese tra 10 µm e 1000 µm, dimensioni compatibili con la microfluidica utilizzata. In una forma alternativa di realizzazione, detto campione biologico è utilizzato tal quale come isolato dall’animale e/o dall’uomo. The biological sample can be loaded as taken / explanted, or it can be previously processed so as to make it usable in the method according to the present invention. In particular, where it is a blood or bone marrow sample, said processing preferably involves a step of separation of the red blood cells with techniques known to the skilled in the art, preferably on a density gradient, or through the use of a buffer. of lysis. Where said sample comprises cells in suspension, said cells are counted and diluted to the dispensing concentration. Alternatively, said counting and dilution step is carried out automatically by the system. Where the sample is a biopsy, said processing typically includes the isolation of a fragment with dimensions between 10 µm and 1000 µm, dimensions compatible with the microfluidics used. In an alternative embodiment, said biological sample is used as such as isolated from animals and / or humans.

In Figura 6 è riportato un esempio di una serie di immagini acquisite al tempo T1 in un campione biologico costituito da cellule leucemiche da linea cellulare miscelate con sangue ottenuto da un donatore sano. Il campione biologico contiene quindi PBMC sane e cellule tumorali. L’immagine è ottenuta nel visibile (A), nel nel canale fluorescente DAPI con un tracciante (B), nel nel canale fluorescente FITC per il segnale dell’anticorpo marcato anti CD45 (C) e nel nel canale fluorescente CY5 per l’anticorpo marcato anti CD34 (D). Figure 6 shows an example of a series of images acquired at time T1 in a biological sample consisting of leukemia cells from a cell line mixed with blood obtained from a healthy donor. The biological sample therefore contains healthy PBMCs and cancer cells. The image is obtained in the visible (A), in the DAPI fluorescent channel with a tracer (B), in the FITC fluorescent channel for the anti-CD45 labeled antibody signal (C) and in the CY5 fluorescent channel for the antibody marked anti CD34 (D).

In (E) è infine riportata la sovrapposizione di dette immagini (C) e (D). La metodica è stata dimostrata avere un’alta sensibilità accompagnata da un’elevata specificità quando applicata alla classificazione delle cellule, come evidenziato dall’immagine (E) nella quale si ritrovano tutte le cellule presenti nel campione, ovvero quelle dell’immagine in (B), dove tutte le cellule sono CD45 positive (C) e solo una quota sono anche CD34 positive (D). Analizzando le cellule mediante parametri morfologici (diametro cellulare) e funzionali (espressione di CD45, CD34) si ottiene una classificazione corretta per pressoché la totalità di dette cellule tumorali, come evidenziato in Figura 7, figura che mostra chiaramente che il marcatore CD34 è il parametro che permette di identificare le cellule tumorali con elevata sensitività e specificità, come evidente dalla curva ROC per la quale si ottiene un’area sotto la curva pari al 99,8% delle cellule che effettivamente lo sono (CD34 ROC curve). Il parametro CD45 produce, invece, un’area sotto la curva pari al 85,2%, dimostrando quindi sensitività e specificità inferiori. Questo esperimento mostra come, per il tipo tumorale in analisi, CD34 è il marcatore di elezione e consente un’analisi estremamente accurata della popolazione cellulare. Finally, (E) shows the superimposition of said images (C) and (D). The method has been shown to have a high sensitivity accompanied by a high specificity when applied to the classification of the cells, as evidenced by the image (E) in which all the cells present in the sample are found, i.e. those of the image in (B ), where all cells are CD45 positive (C) and only a portion are also CD34 positive (D). By analyzing the cells using morphological (cell diameter) and functional parameters (expression of CD45, CD34), a correct classification is obtained for almost all of these tumor cells, as shown in Figure 7, a figure that clearly shows that the CD34 marker is the parameter which allows to identify tumor cells with high sensitivity and specificity, as evident from the ROC curve for which an area under the curve equal to 99.8% of the cells that actually are (CD34 ROC curve) is obtained. The CD45 parameter, on the other hand, produces an area under the curve equal to 85.2%, thus demonstrating lower sensitivity and specificity. This experiment shows how, for the tumor type being analyzed, CD34 is the marker of choice and allows an extremely accurate analysis of the cell population.

In Figura 8 sono riportati i grafici relativi all’analisi dei dati acquisiti, in relazione alla classificazione delle cellule tumorali. In (C) è riportata la distribuzione delle cellule colorate con il tracciante CMAC e non colorate con anticorpi anti-CD34/CD45. Da tale distribuzione è possibile determinare il segnale massimo identificato in tale controllo negativo ed impostare, di conseguenza, una soglia minima per la classificazione. Successivamente in (D) la conta effettuata dopo marcatura con anti-CD34/CD45 è stata effettuata mantenendo la soglia identificata al punto (C) e classificando come tumorali le cellule caratterizzate da un segnale emesso dall’anticorpo superiore alla soglia. In particolare, le cellule tumorali possono essere classificate come tali perché positive all’anticorpo anti-CD34 (CD34+) e perché positive ad entrambi gli anticorpi anti-CD34 e anti-CD45 (CD34+/CD45+). Come controllo del metodo, i pannelli (A) e (B) riportano i risultati ottenuti mediante citofluorimetria sugli stessi campioni. Tali risultati mostrano che i dati ottenuti con la metodica della presente invenzione sono assolutamente confrontabili con quelli ottenuti per lo stesso campione mediante citofluorimetria, che è la tecnica ad oggi di elezione per questo tipo di analisi e conta cellulare. Figure 8 shows the graphs relating to the analysis of the acquired data, in relation to the classification of cancer cells. In (C) the distribution of cells stained with the CMAC tracer and not stained with anti-CD34 / CD45 antibodies is reported. From this distribution it is possible to determine the maximum signal identified in this negative control and consequently set a minimum threshold for classification. Subsequently, in (D) the count carried out after anti-CD34 / CD45 labeling was carried out by maintaining the threshold identified in point (C) and by classifying the cells characterized by a signal emitted by the antibody above the threshold as tumors. In particular, tumor cells can be classified as such because they are positive for the anti-CD34 (CD34 +) antibody and because they are positive for both anti-CD34 and anti-CD45 (CD34 + / CD45 +) antibodies. As a control of the method, panels (A) and (B) report the results obtained by flow cytometry on the same samples. These results show that the data obtained with the method of the present invention are absolutely comparable with those obtained for the same sample by cytofluorimetry, which is currently the technique of choice for this type of analysis and cell count.

Desiderando monitorare la vitalità cellulare, in detto passaggio i) dette cellule vengono colorate con marcatori di vitalità cellulare. A titolo di esempio, lo Ioduro di Propidio (PI) o Annexin V sono i marcatori comunemente usati a questo proposito: se la membrana è danneggiata, il PI entra nelle cellule emettendo fluorescenza dopo essersi legato agli acidi nucleici. Le cellule marcate corrispondono pertanto a quelle con la membrana compromessa o distrutta e sono da considerarsi come morte. Un altro marcatore di vitalità cellulare comunemente utilizzato è la calceina – acetossimetil (calceina-AM) (Lichtenfels R et al., CARE-LASS calceinrelease-assay, an improved fluorescence-based test system to measure cytotoxic T lymphocyte activity. J Immunol. Methods 1994, 172:227–239). L’acetossimetilestere della calceina attraversa passivamente la membrana cellulare e, una volta all’interno, viene convertito da un’esterasi intracellulare nella calceina, che è un prodotto fluorescente polare che è ritenuto all’interno delle cellule vitali ma rilasciato dalle cellule la cui membrana è danneggiata e pertanto da considerarsi morte. In Figura 9A-9B è riportato un esempio di un’analisi effettuata su un campione biologico che comprende cellule Raji, linea cellulare da linfoma, e leucociti. Nei campioni in esame è stato effettuato, secondo il metodo della presente invenzione, un trattamento con un farmaco, specificatamente con Rituximab. Il pannello (A) evidenzia la capacità del metodo secondo la presenza invenzione di distinguere tra cellule tumorali (cerchio) e cellule sane (quadretto), utilizzando contemporaneamente parametri morfologici e il marcatore CD38. In (B) è rappresentato il dato di vitalità cellulare, ottenuto quantificando la presenza di Calceina-AM nella cellula, in particolare confrontando il segnale emesso dopo il trattamento con il farmaco con il segnale emesso inizialmente, dove la riduzione di segnale è associata alla perdita di vitalità. In questo caso la soglia di riferimento è determinata utilizzando un controllo costituito da un canale nel quale il campione non viene esposto al farmaco. Alternativamente, vengono utilizzati riferimenti noti in letteratura riguardo alla perdita fisiologica di segnale (Neri S et al., Calcein-Acetyoxymethyl Cytotoxicity Assay: Standardization of a Method Allowing Additional Analyses on Recovered Effector Cells and Supernatants. Clin. Diagn. Lab. Immunol. 2001, 8:1131–1135). Desiring to monitor cell viability, in said step i) said cells are stained with cell viability markers. By way of example, Propidium Iodide (PI) or Annexin V are commonly used markers in this regard: if the membrane is damaged, PI enters the cells by emitting fluorescence after binding to nucleic acids. The labeled cells therefore correspond to those with the compromised or destroyed membrane and are to be considered as dead. Another commonly used cell viability marker is calcein - acetoxymethyl (calcein-AM) (Lichtenfels R et al., CARE-LASS calceinrelease-assay, an improved fluorescence-based test system to measure cytotoxic T lymphocyte activity. J Immunol. Methods 1994, 172: 227-239). Calcein acetoxymethyl ester passively crosses the cell membrane and, once inside, is converted by an intracellular esterase into calcein, which is a polar fluorescent product that is believed to be inside viable cells but released by cells whose membrane is damaged and therefore to be considered death. Figure 9A-9B shows an example of an analysis carried out on a biological sample that includes Raji cells, lymphoma cell line, and leukocytes. In the samples under examination, a treatment with a drug, specifically with Rituximab, was carried out according to the method of the present invention. Panel (A) highlights the ability of the method according to the invention presence to distinguish between tumor cells (circle) and healthy cells (square), simultaneously using morphological parameters and the CD38 marker. In (B) the cell viability data is represented, obtained by quantifying the presence of Calcein-AM in the cell, in particular by comparing the signal emitted after treatment with the drug with the signal emitted initially, where the signal reduction is associated with the loss of vitality. In this case the reference threshold is determined using a control consisting of a channel in which the sample is not exposed to the drug. Alternatively, known references in the literature regarding physiological signal loss are used (Neri S et al., Calcein-Acetyoxymethyl Cytotoxicity Assay: Standardization of a Method Allowing Additional Analyzes on Recovered Effector Cells and Supernatants. Clin. Diagn. Lab. Immunol. 2001 , 8: 1131–1135).

In Figura 9C sono riportate le curve dose/risposta ottenute per un differente modello costituito da linee cellulari leucemiche (KG-1, Kasumi-1 e HL-60) per le quali è stata effettuata una analisi di risposta al farmaco chemioterapico idarubicina. I risultati mostrano 3 differenti livelli di risposta, osservabili, per esempio, dai diversi valori IC50 misurabili indicati con le linee verticali tratteggiate: sensibile (IC50 = 0.0049 µM), mediamente sensibile (IC50 = 0.0218 µM) e resistente (IC50 = 0.2127 µM). Figure 9C shows the dose / response curves obtained for a different model consisting of leukemic cell lines (KG-1, Kasumi-1 and HL-60) for which a response analysis to the chemotherapy drug idarubicin was performed. The results show 3 different levels of response, observable, for example, by the different measurable IC50 values indicated with the vertical dashed lines: sensitive (IC50 = 0.0049 µM), medium sensitive (IC50 = 0.0218 µM) and resistant (IC50 = 0.2127 µM) .

A titolo di esempio, un campione biologico derivante da espianto di un tumore epatico può venire impiegato nella presente metodica, previa disgregazione parziale non enzimatica. Il campione biologico viene quindi marcato e caricato in detti reservoirs. In meno di un’ora dall’espianto si dispone di un sistema a micropozzetti aperti invertiti pronto per l’analisi, che comprende cluster cellulari e cellule isolate. La possibilità di valutare l’effetto di farmaci anche su cluster cellulari è estremamente vantaggiosa, poiché permette altresì di valutare eventuali cambiamenti di volume del cluster stesso, oltre che aree di marcatura diverse nello stesso cluster. E’ anche possibile acquisire le immagini su piani focali diversi, potendo in questo modo ricostruire un’immagine 3D del cluster. By way of example, a biological sample deriving from explantation of a liver tumor can be used in the present method, after partial non-enzymatic disintegration. The biological sample is then labeled and loaded into said reservoirs. In less than an hour from the explant, you have an inverted open microwell system ready for analysis, which includes cell clusters and isolated cells. The possibility of evaluating the effect of drugs also on cell clusters is extremely advantageous, since it also allows for the evaluation of any changes in the volume of the cluster itself, as well as different marking areas in the same cluster. It is also possible to acquire images on different focal planes, thus being able to reconstruct a 3D image of the cluster.

La Figura 10 riporta lo schema di un sistema a micropozzetti aperti invertiti che comprende altresì elettrodi 5 disposti attorno a detti micropozzetti 2 e sulla base di detto microcanale 3. Detti elettrodi 5 hanno la funzione di veicolare all’interno del micropozzetto 2 ai tempi e nei modi desiderati le cellule 4 presenti nel microcanale 3. Gli elettrodi favoriscono pertanto la formazione di cluster cellulari all’interno dei micropozzetti, permettendo pertanto un’analisi che tiene in considerazione anche la specifica interazione cellula/cellula. Figure 10 shows the diagram of a system with inverted open microwells which also comprises electrodes 5 arranged around said microwells 2 and on the base of said microchannel 3. Said electrodes 5 have the function of conveying inside the microwell 2 at the times and in the the desired ways the cells 4 present in the microchannel 3. The electrodes therefore favor the formation of cell clusters inside the microwells, thus allowing an analysis that also takes into consideration the specific cell / cell interaction.

VANTAGGI BENEFITS

La metodica qui descritta facilita l’approccio di medicina personalizzata, fortemente necessario soprattutto laddove si debba intervenire in patologie di tipo tumorale. Infatti, la metodica qui descritta rende sorprendentemente possibile testare su un campione biologico ex-vivo, che comprende anche solo poche cellule, ad esempio anche solo circa 10-20 cellule laddove il sistema a micropozzetti aperti invertiti utilizzato in detta metodica sia del tipo descritto in WO2012/072822, l’effetto di diversi farmaci così da permettere la scelta del farmaco più efficace per lo specifico paziente e/o della dose ottimale per lo specifico paziente e/o la determinazione della resistenza del campione del paziente ad una o più terapie farmacologiche. L’analisi viene effettuata immediatamente dopo la raccolta del campione biologico e si completa in un arco temporale di circa 24 ore. La tempistica veloce consente che le cellule all’interno del campione biologico non vadano incontro a sensibili variazioni della propria funzionalità, vitalità ed espressione genica, con riferimento alle caratteristiche dalle stesse possedute in-vivo. La rapidità con la quale i dati sono ottenuti permette l’impiego della stessa metodica in situazioni cliniche per le quali si rende necessario prendere decisioni rapidamente, ad esempio nelle leucemie acute. The method described here facilitates the personalized medicine approach, which is strongly necessary especially when it is necessary to intervene in tumoral pathologies. In fact, the method described here surprisingly makes it possible to test on an ex vivo biological sample, which includes even only a few cells, for example even only about 10-20 cells where the inverted open microwell system used in said method is of the type described in WO2012 / 072822, the effect of different drugs so as to allow the choice of the most effective drug for the specific patient and / or the optimal dose for the specific patient and / or the determination of the resistance of the patient sample to one or more drug therapies . The analysis is carried out immediately after the collection of the biological sample and is completed in a period of about 24 hours. The fast timing allows the cells within the biological sample not to undergo significant changes in their functionality, vitality and gene expression, with reference to the characteristics they possess in-vivo. The speed with which the data are obtained allows the use of the same method in clinical situations for which it is necessary to make decisions quickly, for example in acute leukemia.

Inoltre, considerata l’esiguità di campione biologico necessario, detto metodo si applica senza avere un impatto sostanziale sulla routine operativa, non necessitando di prelievi dedicati. Ad esempio, nel caso dell’utilizzo di sangue, è tipicamente sufficiente un volume inferiore ad 1 ml. Nel caso di midollo spinale sono tipicamente sufficienti volumi pari a 1 ml per l’esecuzione di test multipli, ovvero 0,1 ml o meno per esecuzione di un singolo test. Un campione da ago aspirato può offrire materiale a sufficienza. Furthermore, given the scarcity of biological sample required, this method is applied without having a substantial impact on the operational routine, as it does not require dedicated sampling. For example, in the case of using blood, a volume of less than 1 ml is typically sufficient. In the case of the spinal cord, volumes equal to 1 ml are typically sufficient for the execution of multiple tests, or 0.1 ml or less for the execution of a single test. A needle aspiration sample may offer enough material.

La metodica qui sviluppata permette di utilizzare campioni complessi, inclusi campioni multicellulari e siero, con enormi vantaggi dal punto di vista delle condizioni quanto più vicine a quelle fisiologiche, per migliorare la predittività del saggio. The method developed here allows the use of complex samples, including multicellular samples and serum, with enormous advantages from the point of view of conditions as close to physiological conditions, to improve the predictivity of the assay.

Il metodo qui descritto consente un’analisi ad alto contenuto, con la risoluzione fino ad una singola cellula, effettuando sia un’analisi dinamica (timelapse), che un processamento dinamico del campione (tramite ricambio programmabile nel tempo dei fluidi che circondano il campione) caratteristiche queste fortemente ambite poiché permettono di monitorare e comparare l’evoluzione nel tempo di una data cellula avente specifiche caratteristiche, di rendere automatica la preparazione del campione e la somministrazione dei farmaci e di realizzare protocolli complessi che prevedono, per esempio, l’inserimento di sequenze di farmaci o la marcatura con determinati reagenti, ad esempio la Annessina V, alla fine del periodo di incubazione con il farmaco per determinare l’esito dell’esperimento in termini di vitalità, induzione dell’apoptosi o valutazione della attivazione di specifici pathway associabili all’attività del farmaco. Tra le numerose applicazioni per le quali la metodica qui descritta è particolarmente funzionale, si menziona qui la possibilità di confrontare, in maniera rapida e automatizzata, la responsività delle cellule tumorali di un paziente ad uno specifico trattamento e la responsività media delle cellule tumorali di una popolazione di pazienti affetti dalla stessa tipologia di tumore. Ancora, vi è la possibilità di confrontare la responsività delle cellule tumorali di un paziente ad uno specifico trattamento con la responsività media di linee cellulari relative alla stessa tipologia di tumore e/o a tipologie di tumore differenti, ad esempio riferendosi a dati di letteratura. The method described here allows a high content analysis, with the resolution up to a single cell, performing both a dynamic analysis (timelapse), and a dynamic processing of the sample (through programmable replacement over time of the fluids surrounding the sample) these characteristics are highly sought-after since they allow to monitor and compare the evolution over time of a given cell having specific characteristics, to make sample preparation and drug administration automatic and to create complex protocols that provide, for example, the insertion of drug sequences or labeling with certain reagents, for example Annexin V, at the end of the incubation period with the drug to determine the outcome of the experiment in terms of viability, induction of apoptosis or evaluation of the activation of specific associated pathways the activity of the drug. Among the numerous applications for which the method described here is particularly functional, we mention here the possibility of comparing, in a rapid and automated way, the responsiveness of a patient's tumor cells to a specific treatment and the average responsiveness of the tumor cells of a population of patients affected by the same type of tumor. Furthermore, there is the possibility of comparing the responsiveness of a patient's tumor cells to a specific treatment with the average responsiveness of cell lines relating to the same type of tumor and / or to different types of tumor, for example by referring to literature data.

Il processo è completamente automatizzato, l’intervento dell’operatore è ridotto al minimo, ovvero al solo caricamento dei campioni biologici e dei reagenti e farmaci nei reservoirs. In alcune forme di realizzazione, l’intervento è esclusivamente limitato al caricamento del campione biologico, laddove il sistema a micropozzetti aperti invertiti comprenda reservoirs già precaricati dei reagenti e dei farmaci, minimizzando gli errori, abbattendo il rischio di cross-contaminazione e aumentando in maniera considerevole la riproducibilità dei dati ottenuti. E’ anche possibile caricare il campione biologico tale quale, senza alcuna preparazione: il sistema stesso è in grado di rilevare il numero di cellule contenute nello stesso, diluirle alla diluizione ottimale e dispensarle nei micropozzetti di interesse. The process is completely automated, the operator's intervention is reduced to a minimum, that is to say only the loading of biological samples and reagents and drugs in the reservoirs. In some embodiments, the intervention is exclusively limited to loading the biological sample, where the inverted open microwell system includes pre-loaded reservoirs of reagents and drugs, minimizing errors, reducing the risk of cross-contamination and increasing the reproducibility of the data obtained is considerable. It is also possible to load the biological sample as it is, without any preparation: the system itself is able to detect the number of cells contained in it, dilute them to the optimal dilution and dispense them into the microwells of interest.

Nella forma di realizzazione che comprende elettrodi nei micropozzetti, è possibile ottenere specifici raggruppamenti di cellule in singoli micropozzetti, così da valutare meccanismi d’azione cellula-dipendenti. In the embodiment that includes electrodes in the microwells, it is possible to obtain specific groupings of cells in single microwells, so as to evaluate cell-dependent mechanisms of action.

Come ulteriore vantaggio, si evidenzia qui che lavorando su scala micrometrica anche il consumo di reagenti e farmaci è assolutamente contenuto, ad esempio i farmaci vengono diluiti in volumi di soli 20-50 microlitri, con un considerevole risparmio rispetto a quanto richiesto dovendo lavorare su volumi più grandi, vantaggio questo particolarmente evidente laddove i farmaci utilizzati sono farmaci estremamente costosi, ovvero in fase di sviluppo del farmaco, laddove la disponibilità dello stesso può essere limitata, soprattutto nel caso, ad esempio, di farmaci biologici. As a further advantage, it is highlighted here that working on a micrometric scale also the consumption of reagents and drugs is absolutely contained, for example drugs are diluted in volumes of only 20-50 microliters, with a considerable saving compared to what is required by having to work on volumes. larger, an advantage that is particularly evident where the drugs used are extremely expensive drugs, or in the drug development phase, where the availability of the drug may be limited, especially in the case, for example, of biological drugs.

In una forma di realizzazione particolarmente preferita, si descrive un metodo per l’analisi high-content di campioni biologici su larga scala che comprende i seguenti passaggi, non necessariamente nell’ordine indicato: In a particularly preferred embodiment, a method for the high-content analysis of large-scale biological samples is described which includes the following steps, not necessarily in the order indicated:

a) Mettere a disposizione un kit secondo la rivendicazione 9 o 10; a) Providing a kit according to claim 9 or 10;

b) Mettere a disposizione un sistema automatizzato di gestione di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti che comprende le seguenti funzionalità: incubatore a temperatura, umidità e CO2controllate, sistema di dispensazione di fluidi, acquisizione delle immagini in contrasto di fase e in fluorescenza; b) Provide an automated management system for said inverted open microwell system which includes the following functions: temperature, humidity and CO2 controlled incubator, fluid dispensing system, acquisition of phase contrast and fluorescence images;

c) Inserimento di detto sistema a micropozzetti aperti invertiti (1) in detto sistema automatizzato; c) Insertion of said inverted open microwell system (1) in said automated system;

d) Caricamento dei reagenti attraverso una o più di dette porte di ingresso (8), dove detti reagenti comprendono: filling buffer e/o soluzione di lavaggio e/o uno o più farmaci e/o uno o più traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare; d) Loading of the reagents through one or more of said inlet ports (8), where said reagents include: filling buffer and / or washing solution and / or one or more drugs and / or one or more tracers, and / or one or more labeled antibodies and / or one or more cell viability markers;

e) Caricamento di detti uno o più campioni biologici attraverso una o più di dette porte di ingresso (8); e) Loading of said one or more biological samples through one or more of said inlet gates (8);

i) Opzionalmente, colorazione di dette cellule con uno o più traccianti, e/o uno o più anticorpi marcati e/o uno o più marcatori di vitalità cellulare; i) Optionally, staining of said cells with one or more tracers, and / or one or more labeled antibodies and / or one or more cell viability markers;

j) Acquisizione di immagini da uno o più di detti micropozzetti (2), dove dette immagini sono definite immagini T0; j) Acquisition of images from one or more of said microwells (2), where said images are defined T0 images;

p) Classificazione delle cellule visualizzate, dove detta classificazione è effettuata con parametri morfologici e/o funzionali rilevati dalle immagini T0. p) Classification of the displayed cells, where said classification is carried out with morphological and / or functional parameters detected by the T0 images.

Esempio 1: Valutazione dell’efficacia di Rituximab su cellule di linfoma non-Hodgkin Example 1: Evaluation of the efficacy of Rituximab on non-Hodgkin's lymphoma cells

Cellule: Sono state utilizzate cellule di linfoma SU-DHL-4 e cellule Raji (ATCC CCL-86). 3·10^5 cellule/ml sono state coltivate in terreno RPMI supplementato con 10% FBS, 1% puromicina/streptomicina a 37°C, 95% di umidità, 5% CO2. Le cellule sono state amplificate, dividendole quando a confluenza. PBMC sono state isolate dal sangue mediante centrifugazione in gradiente. Il sangue intero, proveniente da donatori sani, è stato raccolto in tubi trattati con anticoagulanti conformemente alla direttiva "principi etici e linee guida per la protezione dei soggetti umani di nella ricerca". PBMC isolate sono state lavate due volte con 10 ml di HBSS freddo dopo la lisi dei globuli rossi. La concentrazione delle cellule e la loro vitalità è stata determinata al Trypan blu su emocitometro. La concentrazione è stata regolata a 1 milione cellule/ml. Diversi lotti di cellule SU-DHL-4 o Raji sono state raccolte al picco della loro crescita, lavate con PBS e contate in un emocitometro con Trypan Blu. La concentrazione delle cellule è stata regolata a 1 milione cellule/ml e le stesse sono state marcate con Calceina AM (CAM) 5 nM per la citofluorimetria e 250 nM per il saggio secondo la presente invenzione. Le cellule marcate sono state lavate una volta in PBS e risospese in RPMI. Lo stesso protocollo è stato usato per marcare con CAM PBMC appena isolate. La vitalità cellulare è stata infine valutata con PI e citofluorimetria a flusso. Cells: SU-DHL-4 lymphoma cells and Raji cells (ATCC CCL-86) were used. 3 10 ^ 5 cells / ml were grown in RPMI medium supplemented with 10% FBS, 1% puromycin / streptomycin at 37 ° C, 95% humidity, 5% CO2. The cells were amplified, dividing them when at confluence. PBMCs were isolated from blood by gradient centrifugation. Whole blood, from healthy donors, was collected in tubes treated with anticoagulants in accordance with the directive "ethical principles and guidelines for the protection of human subjects in research". Isolated PBMCs were washed twice with 10 mL of cold HBSS after red blood cell lysis. Cell concentration and viability were determined by Trypan blue on a hemocytometer. The concentration was adjusted to 1 million cells / mL. Several batches of SU-DHL-4 or Raji cells were harvested at peak growth, washed with PBS and counted in a hemocytometer with Trypan Blue. The cell concentration was adjusted to 1 million cells / ml and the cells were labeled with Calcein AM (CAM) 5 nM for the flow cytometry and 250 nM for the assay according to the present invention. The labeled cells were washed once in PBS and resuspended in RPMI. The same protocol was used to label freshly isolated PBMC CAMs. Cell viability was finally assessed with PI and flow cytometry.

Citofluorimetria a flusso (comparativo) Flow cytometry (comparative)

10^5 cellule marcate CAM per ciascun lotto sono state seminate in duplicato su una piastra a 96 pozzetti. Il gruppo controllo (CTRL) è stato trattato con RPMI addizionato con PI ad una concentrazione finale di 1,5 µM. Il gruppo di trattamento (RTX) è stato trattato con Rituximab ad una concentrazione finale di 10 µg/ml in RPMI addizionato con PI ad una concentrazione finale di 1,5 µM ed incubato a temperatura ambiente per 5 min. Subito dopo, siero umano (hS) è stato aggiunto ad una concentrazione finale 1%. Il volume finale di ciascun pozzetto era di 200 µl. Campioni di 50 µl sono stati presi al tempo 0, 30 e 60 min dopo l'aggiunta hS, ed analizzati al FACS (FACSAria BD, USA). 10 ^ 5 CAM-labeled cells for each lot were seeded in duplicate on a 96-well plate. The control group (CTRL) was treated with RPMI spiked with PI at a final concentration of 1.5 µM. The treatment group (RTX) was treated with Rituximab at a final concentration of 10 µg / ml in RPMI supplemented with PI at a final concentration of 1.5 µM and incubated at room temperature for 5 min. Immediately thereafter, human serum (hS) was added to a 1% final concentration. The final volume of each well was 200 µl. Samples of 50 µl were taken at time 0, 30 and 60 min after the hS addition, and analyzed at FACS (FACSAria BD, USA).

Saggio in micropozzetti aperti Assay in open microwells

Diversi lotti di cellule marcate CAM sono stati risospesi in RPMI ad una concentrazione finale di 2 · 10^6/ ml. Analogamente alla procedura seguita per la citometria a flusso, il gruppo RTX è stato trattato con Rituximab ad una concentrazione finale di 10 µg/ml offchip ed incubato a temperatura ambiente per 5 min. Cellule CTRL e RTX sono state seminate nel sistema a micropozzetti aperti invertiti come descritto, ottenendo un numero ottimale pari o inferiore a 7 cellule per micropozzetto. I canali sono stati poi risciacquati con PBS addizionato con il 20% di FBS. Una prima serie di immagini era stata acquisita per impostare le condizioni iniziali (Tbaseline). Dopo il caricamento, il canale CTRL è stato trattato con RPMI integrato con hS ad una concentrazione finale di 1% e PI ad una concentrazione di 5 μM. Il canale RTX è stato trattato con RPMI supplementato con Rituximab 10 µg/ml, HS 1% e PI 5 μM. Several batches of CAM-labeled cells were resuspended in RPMI at a final concentration of 2 · 10 ^ 6 / ml. Similar to the procedure followed for flow cytometry, the RTX group was treated with Rituximab at a final concentration of 10 µg / ml off chip and incubated at room temperature for 5 min. CTRL and RTX cells were seeded in the inverted open microwell system as described, resulting in an optimal number of 7 cells or less per microwell. The channels were then rinsed with PBS added with 20% FBS. A first series of images had been acquired to set the initial conditions (Tbaseline). After loading, the CTRL channel was treated with RPMI supplemented with hS at a final concentration of 1% and PI at a concentration of 5 μM. The RTX channel was treated with RPMI supplemented with Rituximab 10 µg / ml, HS 1% and PI 5 μM.

Immagini in time-lapse T1, T2, T3, T4 sono state acquisite ogni 15’ e fino ad un’ora dal trattamento. Time-lapse images T1, T2, T3, T4 were acquired every 15 'and up to one hour after treatment.

Microscopia Microscopy

Le immagini sono state acquisite in campo chiaro (BF) per valutare le caratteristiche morfologiche e poi in fluorescenza per valutare il segnale nelle bande DAPI (ex: 360/40 nm, em: 460/50 nm), FITC (ex: 480/30 nm, em: 535 / 40nm), TRITC (ex: 540/25 nm, em: 605/55 nm). Tutte le immagini sono state acquisite con l'obiettivo 10x con una fotocamera Nikon. Durante l'imaging il microscopio lavorava in atmosfera controllata a 37 °C, 95% di umidità, 5% CO2. The images were acquired in bright field (BF) to evaluate the morphological characteristics and then in fluorescence to evaluate the signal in the DAPI bands (ex: 360/40 nm, em: 460/50 nm), FITC (ex: 480/30 nm, em: 535 / 40nm), TRITC (ex: 540/25 nm, em: 605/55 nm). All images were captured with the 10x lens with a Nikon camera. During imaging the microscope worked in a controlled atmosphere at 37 ° C, 95% humidity, 5% CO2.

Visualizzazione Visualization

Cellule tumorali SU-DHL-4 sono state marcate con CAM e successivamente caricate nel sistema open microwell, trattate con farmaco nel caso del gruppo RTX ed osservate. SU-DHL-4 tumor cells were labeled with CAM and subsequently loaded into the open microwell system, treated with drug in the case of the RTX group and observed.

I risultati sono riportati in Figura 11. Il pannello A mostra una sequenza di immagini in time-lapse di campioni CTRL e trattati RTX ai tempi T05-10 min, T1 30 min e T3 60 min. Le cellule indicate dalle frecce si riferiscono alla colorazione acquisita nel canale TRITC (PI) e rappresentano le cellule morte. Sono presenti solo al T2 e T3 nel gruppo RTX. A maggior contrasto, si vedono le cellule acquisite nel canale FITC, ovvero le cellule vive marcate con Calceina-AM. Nel pannello B sono riportati i dati ottenuti con il FACS. Il pannello C riporta gli istogrammi dell’analisi effettuata al FACS e secondo la metodica della presente invenzione al tempo T2 60 minuti. Le percentuali indicate si riferiscono alla popolazione di cellule Calceina-AM positive, quindi vive. Come si può osservare, i dati ottenuti con le due metodiche sono assolutamente paragonabili. A conferma, i dati sono riportati in maniera lineare in Figura 12, portando alla conclusione che il sistema secondo la presente invenzione può essere usato per quantificare le cellule vive e morte nel tempo, fornendo dati equivalenti a quella che è ad oggi la tecnica di elezione, ovvero la citofluorimetria a flusso, con tutti i vantaggi legati alla possibilità di effettuare analisi high-content, non possibili con la citofluorimetria a flusso. The results are shown in Figure 11. Panel A shows a sequence of time-lapse images of CTRL and RTX treated samples at the times T05-10 min, T1 30 min and T3 60 min. The cells indicated by arrows refer to the staining acquired in the TRITC (PI) channel and represent dead cells. They are present only at T2 and T3 in the RTX group. In greater contrast, the cells acquired in the FITC channel are seen, ie the living cells marked with Calcein-AM. Panel B shows the data obtained with the FACS. Panel C reports the histograms of the analysis carried out at FACS and according to the method of the present invention at time T2 60 minutes. The percentages indicated refer to the population of Calcein-AM positive cells, therefore alive. As can be seen, the data obtained with the two methods are absolutely comparable. To confirm, the data are reported linearly in Figure 12, leading to the conclusion that the system according to the present invention can be used to quantify live and dead cells over time, providing data equivalent to what is currently the preferred technique. , that is flow cytometry, with all the advantages linked to the possibility of performing high-content analyzes, not possible with flow cytometry.

Il metodo secondo la presente invenzione si mostra in aggiunta in grado di fornire importanti risultati, non ottenibili con la citofluorimetria a flusso. Dapprima, si è osservato come dalla miscela di cellule tumorali Raji e PMBC fosse possibile, grazie alla marcatura CD38, colorare e osservare selettivamente le cellule tumorali. A tal fine, cellule tumorali Raji e PBMC sono state marcate con CAM e con un anticorpo anti-CD38 Alexa Fluor 488 1:10, separatamente. Una quota delle cellule è stata poi miscelata in rapporto 1:1. Le cellule Raji, PMBC, e la miscela sono state quindi piastrate in tre diversi canali del sistema a micropozzetti aperti invertiti e poi osservate. Come evidenziato dalla Figura 13, le cellule tumorali, evidenziate in A per la selettiva colorazione con l’anticorpo anti-CD38 rispetto alle cellule totali colorate con CAM, vengono facilmente evidenziate dalla metodica della presente invenzione non solo per la fluorescenza associata al marcatore specifico (pannello C) ma anche per parametri morfologici (pannello B e D) The method according to the present invention is also shown to be capable of providing important results, which cannot be obtained with flow cytometry. At first, it was observed that from the mixture of Raji tumor cells and PMBC it was possible, thanks to the CD38 labeling, to stain and selectively observe tumor cells. To this end, Raji and PBMC tumor cells were labeled with CAM and an anti-CD38 Alexa Fluor 488 antibody 1:10, separately. A portion of the cells was then mixed in a 1: 1 ratio. Raji cells, PMBC, and the mixture were then plated in three different channels of the inverted open microwell system and then observed. As shown in Figure 13, tumor cells, highlighted in A for selective staining with anti-CD38 antibody compared to total cells stained with CAM, are easily highlighted by the method of the present invention not only for the fluorescence associated with the specific marker ( panel C) but also for morphological parameters (panel B and D)

L’acquisizione di immagini in time-lapse ha il vantaggio di fornire un'analisi precisa di ogni risposta cellulare a stimoli rappresentati, ad esempio, dal trattamento farmacologico, dove l’analisi precisa viene ottenuta attraverso la valutazione della variazione relativa della fluorescenza che, in caso di colorazione con un colorante vitale, fornisce un mezzo per determinare la risposta cellulare. Anche laddove la colorazione iniziale non è uniforme, il segnale emesso da ciascuna cellula viene così normalizzato al suo valore iniziale. In confronto, l'analisi della fluorescenza assoluta dopo l'applicazione di un trattamento, dato tipicamente fornito mediante citometria a flusso, fornisce in questo caso un risultato meno accurato. The acquisition of time-lapse images has the advantage of providing a precise analysis of each cellular response to stimuli represented, for example, by pharmacological treatment, where the precise analysis is obtained through the evaluation of the relative variation of the fluorescence which, in case of staining with a vital dye, it provides a means of determining the cellular response. Even where the initial staining is not uniform, the signal emitted by each cell is thus normalized to its initial value. In comparison, the analysis of absolute fluorescence after application of a treatment, which is typically provided by flow cytometry, gives a less accurate result in this case.

Per esempio, la Figura 14 mette a confronto la distribuzione ottenuta mediante analisi dinamica ovvero di variazione di fluorescenza relativa, in A, verso la distribuzione del dato ottenuto in termini assoluti, in B. La prima distribuzione in Figura 14A è stata ottenuta secondo il metodo qui descritto su cellule Raji dopo esposizione a Rituximab. Le cellule che mostrano una variazione di segnale di minor intensità rappresentano una sotto-popolazione di cellule possibilmente resistenti, oppure che hanno riportato un danno minore. Utilizzando questa distribuzione, sono state selezionate quelle cellule per le quali la variazione era inferiore ad una diminuzione del 45%, indicate con una stella (*) in figura, e analizzato le stesse all’interno di un’analisi che riporta la variazione in termini assoluti (Figura 14B). In particolare, in questa figura le colonne contrassegnate con la stella indicano la presenza di almeno una cellula identificata come resistente dalla precedente analisi. Come mostrato in Figura 14B, l’analisi assoluta non fornisce un mezzo per identificare le cellule con un danno basso con la stessa precisione del metodo riportato in Figura 14A, come evidenziato dal fatto che esiste una colonna sul lato sinistro dell’istogramma che mostra un sottogruppo di cellule aventi intensità assoluta minima ma che non sono classificate come resistenti secondo l’analisi relativa, infatti la colonna non è contrassegnata da alcuna stella. Analogamente, sul lato destro del grafico, esistono cellule che pur avendo un’intensità del segnale elevata hanno mostrato una perdita di segnale importante e che, quindi, vanno ritenute sensibili alla terapia secondo l’analisi relativa. For example, Figure 14 compares the distribution obtained by dynamic analysis or relative fluorescence variation, in A, towards the distribution of the data obtained in absolute terms, in B. The first distribution in Figure 14A was obtained according to the method described here on Raji cells after exposure to Rituximab. Cells showing less signal variation represent a sub-population of cells that are possibly resistant, or that have suffered less damage. Using this distribution, those cells for which the variation was less than a 45% decrease, indicated with a star (*) in the figure, were selected and analyzed within an analysis that reports the variation in terms absolute (Figure 14B). In particular, in this figure the columns marked with a star indicate the presence of at least one cell identified as resistant by the previous analysis. As shown in Figure 14B, absolute analysis does not provide a means of identifying cells with low damage with the same accuracy as the method reported in Figure 14A, as evidenced by the fact that there is a column on the left side of the histogram showing a subgroup of cells having minimum absolute intensity but which are not classified as resistant according to the relative analysis, in fact the column is not marked with any star. Similarly, on the right side of the graph, there are cells that despite having a high signal intensity have shown an important signal loss and which, therefore, must be considered sensitive to therapy according to the relative analysis.

Esempio 2: processo automatizzato di marcatura, analisi in time-lapse Example 2: automated marking process, time-lapse analysis

Cellule vengono caricate in micropozzetti 2 di un sistema a micropozzetti aperti invertiti. Il terreno nel quale dette cellule erano contenute viene quindi eliminato con una serie di lavaggi ripetuti, dove detti lavaggi avvengono facendo passare attraverso detti microcanali 3 un fluido di lavaggio, a titolo di esempio HBSS. Immagini vengono acquisite a tempi successivi durante dette operazioni di lavaggio e il pannello D della Figura 15 riporta immagini acquisite al tempo 0 e dopo 3, 5, 7, 8, 10 e 12 minuti dal lavaggio. Nei grafici riportati nei pannelli B e C della stessa Figura 15, le curve indicano la riduzione del rumore di fondo che si ottiene grazie a detti lavaggi. Nel pannello A, la procedura secondo la metodica qui descritta è messa a confronto con una metodica standard, che necessita di centrifugate successive. In particolare, la linea continua contraddistinta dal rombo indica il risultato nel tempo con la metodica secondo la presente invenzione, dove una diminuzione del 79,1% del rumore di fondo è osservabile dopo 5 minuti di infusione continua della soluzione di lavaggio ad una velocità di 16 µl/minuto. La linea tratteggiata rappresenta il risultato ottenuto tramite il processo standard di centrifugazione, dove il risultato ottenuto dopo 4 cicli di lavaggio separati da 5 minuti di centrifuga a 1000 rcf è riportato. La linea continua contraddista dal triangolo riporta il risultato ottenuto dopo 2 cicli di lavaggio separati da 5 minuti di centrifuga a 1000 rcf. La metodica secondo la presente invenzione permette di ottenere risultati paragonabili, con l’evidente vantaggio di non necessitare di laboriose centrifugazioni che inevitabilmente comportano una perdita di materiale biologico, perdita che in alcune situazioni può essere significativa ad un punto tale da compromettere l’analisi stessa, oltre che un’esposizione del campione biologico a stress aggiuntivi. Cells are loaded into 2 microwells of an inverted open microwell system. The medium in which said cells were contained is then eliminated with a series of repeated washes, where said washes occur by making a washing fluid, for example HBSS, pass through said microchannels 3. Images are acquired at successive times during said washing operations and panel D of Figure 15 shows images acquired at time 0 and after 3, 5, 7, 8, 10 and 12 minutes from washing. In the graphs shown in panels B and C of the same Figure 15, the curves indicate the reduction of the background noise obtained thanks to these washes. In panel A, the procedure according to the method described here is compared with a standard method, which requires successive centrifugations. In particular, the continuous line marked by the diamond indicates the result over time with the method according to the present invention, where a 79.1% decrease in the background noise can be observed after 5 minutes of continuous infusion of the washing solution at a rate of 16 µl / minute. The dotted line represents the result obtained by the standard centrifugation process, where the result obtained after 4 wash cycles separated by 5 minutes of centrifuge at 1000 rcf is reported. The solid line marked by the triangle shows the result obtained after 2 washing cycles separated by 5 minutes of spinning at 1000 rcf. The method according to the present invention allows to obtain comparable results, with the obvious advantage of not requiring laborious centrifugations which inevitably involve a loss of biological material, a loss which in some situations can be significant to the point of compromising the analysis itself. , as well as exposure of the biological sample to additional stresses.

Esempio 3: Valutazione dell’efficacia di OKT3 su linfoblasti T Example 3: Evaluation of the efficacy of OKT3 on T lymphoblasts

Cellule della linea cellulare Jurkat (cellule T leucemiche di origine umana) sono state ottenute da ATCC e coltivate in terreno RPMI 1640 addizionato con 10% FBS inattivato, Hepes 10 mM, Sodio piruvato 1 mM, Ultraglutamine 2 mM e Penicillina/Streptomicina 1%, in fiasche da 25 cm<2>a 37°C and 5% CO2. Cells of the Jurkat cell line (human leukemic T cells) were obtained from ATCC and cultured in RPMI 1640 medium supplemented with 10% inactivated FBS, 10 mM Hepes, 1 mM Sodium pyruvate, 2 mM Ultraglutamine and 1% Penicillin / Streptomycin, in flasks of 25 cm <2> at 37 ° C and 5% CO2.

Gli ibridomi OKT3 sono stati coltivati in bioreattori (CellLine, Integra Biosciences) in terreno completo RPMI 1640 contenente 3% FBS e il surnatante è stato raccolto 2 volte a settimana. La purificazione degli anticorpi monoclonali è stata eseguita tramite una doppia precipitazione in solfato di ammonio saturo al 30% e 50%, seguito da dialisi in PBS. La purezza di OKT3 è stata valutata tramite gel SDS-PAGE e la quantità di anticorpo è stata determinata attraverso NanoDrop (Thermo Scientific). L’anticorpo è stato quindi congelato a -80°C prima dell’uso. OKT3 hybridomas were grown in bioreactors (CellLine, Integra Biosciences) in RPMI 1640 complete medium containing 3% FBS and the supernatant was collected twice a week. Purification of monoclonal antibodies was performed by double precipitation in 30% and 50% saturated ammonium sulfate, followed by dialysis in PBS. The purity of OKT3 was evaluated by SDS-PAGE gel and the amount of antibody was determined by NanoDrop (Thermo Scientific). The antibody was then frozen at -80 ° C before use.

A scopi comparativi, la misura del segnale del calcio su intere popolazioni di cellule Jurkat è stata eseguita seguendo il protocollo Fluo-4 (Life Technologies). 1x10<6>cellule Jurkat sono state lavate una volta in HBSS e incubate con Fluo-4 (4 ng/µl) per 30 minuti a 37°C. Dopo il lavaggio e la risospensione in HBSS, le cellule vengono trattate con l’anticorpo purificato OKT3 alle concentrazioni di 1, 5 and 10 µg/ml o, in alternativa, utilizzando 50 μl di surnatante prelevato dalla coltura di ibridomi. Come controllo positivo del flusso di calcio, è stata aggiunta Ionomicina (Sigma-Aldrich) 2 μg/ml. Le cellule così trattate sono state quindi analizzate al citofluorimetro. For comparative purposes, the measurement of the calcium signal on entire populations of Jurkat cells was performed following the Fluo-4 protocol (Life Technologies). 1x10 <6> Jurkat cells were washed once in HBSS and incubated with Fluo-4 (4 ng / µl) for 30 minutes at 37 ° C. After washing and resuspension in HBSS, the cells are treated with the purified OKT3 antibody at concentrations of 1, 5 and 10 µg / ml or, alternatively, using 50 μl of supernatant taken from the hybridoma culture. As a positive calcium flow control, Ionomycin (Sigma-Aldrich) 2 μg / ml was added. The cells thus treated were then analyzed on a flow cytometer.

Per il saggio in micropozzetti aperti secondo la presente invenzione, le cellule Jurkat sono state marcate con Fluo-4 20µM in HBSS, centrifugate e risospese in terreno senza siero (RPMI 1640 con Hepes 25 mM o HBSS) ad una concentrazione di 1.6 x 10<6>cellule/ml in tubi Eppendorf da 1,5 ml utilizzati come serbatoi di ingresso per il sistema a micropozzetti aperti invertiti. Successivamente al deposito delle cellule Jurkat nei micropozzetti (circa 1-10 cellule per micropozzetto) e lavaggio dei canali con HBSS, le soluzioni contenenti Ionomicina (2 µg/ml) o OKT3 (10 µg/ml), vengono fatte fluire in specifici microcanali del sistema a micropozzetti aperti tramite pompa peristaltica. Le immagini sono state acquisite da una camera connessa al microscopio a distanza di 1 minuto ed elaborate da un software sviluppato in linguaggio LabView, quantificando l'andamento dinamico del segnale stesso su ciascuna cellula del campione. For the open microwell assay according to the present invention, Jurkat cells were labeled with Fluo-4 20µM in HBSS, centrifuged and resuspended in serum-free medium (RPMI 1640 with Hepes 25 mM or HBSS) at a concentration of 1.6 x 10 < 6> cells / mL in 1.5 mL Eppendorf tubes used as inlet reservoirs for the inverted open microwell system. After depositing the Jurkat cells in the microwells (approximately 1-10 cells per microwell) and washing the channels with HBSS, the solutions containing Ionomicin (2 µg / ml) or OKT3 (10 µg / ml), are made to flow in specific microchannels of the open microwell system by peristaltic pump. The images were acquired by a camera connected to the microscope at a distance of 1 minute and processed by software developed in LabView language, quantifying the dynamic trend of the signal itself on each cell of the sample.

Risultati al citofluorimetro: l'andamento della fluorescenza media del campione a seguito della iniezione di Ionomicina (a) o OKT3 (b) nel campione è stato quantificato al citofluorimetro, ottenendo i risultati riportati in Figura 16. I grafici riportano la variazione della media della intensità di fluorescenza e confermano il funzionamento del modello impiegato. Results on the flow cytometer: the trend of the average fluorescence of the sample following the injection of Ionomycin (a) or OKT3 (b) into the sample was quantified by the flow cytometer, obtaining the results shown in Figure 16. The graphs show the variation of the average of the fluorescence intensity and confirm the functioning of the model used.

Variazione di segnale di background in micropozzetti aperti: la variazione del segnale emesso da singole cellule marcate con Fluo-4 in assenza di stimolazione è stata quantificata dopo il caricamento delle cellule nel sistema a micropozzetti aperti. L'analisi ha riportato un incremento di segnale pari al 38%. Background signal change in open microwells: The change in signal emitted by Fluo-4-labeled single cells in the absence of stimulation was quantified after loading the cells into the open microwell system. The analysis reported a signal increase of 38%.

Stimolazione con Ionomicina in micropozzetti aperti: la stimolazione con Ionomicina ha fatto riscontrare un incremento medio di segnale, rispetto al valore basale, pari al 193% /- 139% in una serie di 10 esperimenti. L'andamento tipico osservato è quello riportato nella Figura 17 (a). Come osservato anche al citofluorimetro, in caso di stimolazione con Ionomicina, a seguito di un incremento iniziale della fluorescenza, il segnale si assesta poi su valori stabilmente alti. Stimulation with Ionomycin in open microwells: stimulation with Ionomycin showed an average increase in signal, compared to the baseline value, equal to 193% / - 139% in a series of 10 experiments. The typical trend observed is that shown in Figure 17 (a). As observed also with the flow cytometer, in case of stimulation with ionicin, following an initial increase in fluorescence, the signal then settles on stable high values.

La stimolazione con OKT3 ha riportato un incremento di picco del segnale, rispetto al valore baseline, pari in media al 178% /- 90% in una serie di 3 esperimenti. L'andamento tipico osservato è quello riportano nella figura 17(b). Come osservato anche al citofluorimetro, in caso di stimolazione con OKT3, a seguito di un incremento iniziale della fluorescenza, il segnale ha raggiunto il valore di picco entro alcuni minuti. Pacing with OKT3 reported a peak signal increase from baseline averaging 178% / - 90% in a series of 3 experiments. The typical trend observed is that shown in Figure 17 (b). As also observed with the flow cytometer, in case of stimulation with OKT3, following an initial increase in fluorescence, the signal reached the peak value within a few minutes.

L’esperimento comparativo dimostra come la metodica secondo la presente invenzione consenta di avere dati paragonabili a quelli ottenuti con la metodica di elezione che è la citofluorimetria. The comparative experiment demonstrates how the method according to the present invention allows to have data comparable to those obtained with the preferred method which is flow cytometry.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI 1. Una regione di scarico (70) compresa in un dispositivo microfluidico (1) che comprende: un contenitore di scarico (12) in collegamento fluidico con detto dispositivo microfluidico (1) tramite almeno un canale di scarico (22) e una porta di uscita (10). CLAIMS 1. A discharge region (70) comprised in a microfluidic device (1) which comprises: a discharge container (12) in fluidic connection with said microfluidic device (1) via at least one discharge channel (22) and a discharge port exit (10). 2. La regione di scarico (70) secondo la rivendicazione 1, dove detto dispositivo microfluidico (1) comprende almeno un microcanale (3) e detto canale di scarico (22) emerge da detto almeno un microcanale (3) ed è un sifone. The discharge region (70) according to claim 1, wherein said microfluidic device (1) comprises at least one microchannel (3) and said discharge channel (22) emerges from said at least one microchannel (3) and is a siphon. 3. La regione di scarico (70) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il diametro di detto canale di scarico (22) è tale che il sifone esercita una forza capillare sul fluido contenuto in detto microcanale (3). The discharge region (70) according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of said discharge channel (22) is such that the siphon exerts a capillary force on the fluid contained in said micro-channel (3). 4. La regione di scarico (70) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, dove detto canale di scarico (22) è posto sul fondo di detto almeno un microcanale (3) ed è pressoché ortogonale allo stesso e mette in collegamento detto almeno un microcanale (3) con detto contenitore di scarico (12) che è posizionato al di sotto rispetto allo stesso microcanale (3). 4. The unloading region (70) according to one of claims 1 to 3, where said unloading channel (22) is placed on the bottom of said at least one microchannel (3) and is practically orthogonal to it and connects said at least a microchannel (3) with said discharge container (12) which is positioned below the same microchannel (3). 5. La regione di scarico (70) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, dove detta porta di uscita (10) è posta sul fondo di detto almeno un microcanale (3) ed immette in un primo contenitore di scarico (12a), posizionato al di sotto rispetto a detto microcanale (3) e da detto primo contenitore di scarico (12a) emerge detto canale di scarico (22) che immette in detto contenitore di scarico (12). The discharge region (70) according to one of claims 1 to 3, where said outlet door (10) is placed on the bottom of said at least one microchannel (3) and enters a first discharge container (12a), positioned below said microchannel (3) and from said first discharge container (12a) emerges said discharge channel (22) which leads into said discharge container (12). 6. La regione di scarico (70) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, dove detto canale di scarico (22) ha un’area in sezione trasversale di dimensioni micrometriche, dette dimensioni essendo comprese tra 100 �m e 5mm, preferibilmente tra 500 �m e 2 mm. The unloading region (70) according to one of claims 1 to 5, where said unloading channel (22) has a cross-sectional area of micrometric dimensions, said dimensions being between 100 µm and 5mm, preferably between 500 �m and 2 mm. 7. Un metodo per il carico/scarico di fluidi da un dispositivo microfluidico dove detto metodo comprende: a) Mettere a disposizione un dispositivo microfluidico (1) che comprende una regione di ingresso (8) e una regione di scarico (70) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, ove detto dispositivo microfluidico (1) è caricato con almeno un primo fluido; b) Opzionalmente, esercitare una pressione su detto almeno un primo fluido in ingresso in detto dispositivo microfluidico (1); c) Alternativamente, disporre di una regione di scarico (70) dove detto canale di scarico (22) ha un diametro tale da far sì che detto fluido possa passare da detto dispositivo microfluidico a detto canale di scarico per capillarità; caratterizzato dal fatto che, laddove il volume V di detto almeno un primo fluido è minore o uguale al volume di detto contenitore di scarico (12), detto almeno un fluido raggiunge detto contenitore di scarico (12) in maniera unidirezionale. 7. A method for loading / unloading fluids from a microfluidic device where said method comprises: a) Provide a microfluidic device (1) which comprises an inlet region (8) and an unloading region (70) according to one of claims 1 to 6, wherein said microfluidic device (1) is loaded with at least a first fluid; b) Optionally, exert a pressure on said at least one first fluid entering said microfluidic device (1); c) Alternatively, having a discharge region (70) where said discharge channel (22) has a diameter such as to allow said fluid to pass from said microfluidic device to said discharge channel by capillarity; characterized in that, where the volume V of said at least one first fluid is less than or equal to the volume of said discharge container (12), said at least one fluid reaches said discharge container (12) in a unidirectional manner. 8. Il metodo per il carico/scarico di fluidi secondo la rivendicazione 7, dove detto metodo comprende altresì: -immettere un secondo o ulteriore fluido attraverso detta regione di ingresso (8) in detto dispositivo microfluidico (1), laddove detto primo, secondo e/o ulteriori fluidi sono indipendentemente uguali o diversi tra loro e sono selezionati nel gruppo che comprende liquidi e gas; -opzionalmente, detto secondo e/o ulteriore fluido sostituisce completamente in detto microcanale (3) o in detto microcanale (3) e in detti micropozzetti aperti invertiti (2), laddove presenti in detto dispositivo microfluidico (1), il fluido immesso in precedenza; caratterizzato dal fatto che detto primo, secondo e/o ulteriore fluido non si mescolano tra loro.8. The method for loading / unloading fluids according to claim 7, where said method also comprises: -injecting a second or further fluid through said inlet region (8) into said microfluidic device (1), wherein said first, second and / or further fluids are independently the same or different from each other and are selected in the group comprising liquids and gases ; - optionally, said second and / or further fluid completely replaces in said microchannel (3) or said microchannel (3) and in said inverted open microwells (2), where present in said microfluidic device (1), the fluid previously introduced ; characterized in that said first, second and / or further fluid do not mix with each other.
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