MX2012007478A - Metodo para hacer y usar un elemento de diagnostico. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para hacer un elemento de diagnostico. El método comprende el proporcionar un canal conformado que comprende por lo menos una lumbrera de contención y un conducto de entrada y un conducto de salida sobre cualquier lado de la lumbrera de contención; hacer fluir un gel de diagnostico adentro del conducto de entrada del canal conformado; y encapsular el gel de diagnostico en por lo menos una lumbrera de contención para formar un elemento de diagnostico. La invención también proporciona un método para usar un elemento de diagnostico, en donde el método comprende el hacer fluir una muestra a través del gel de diagnostico para proporcionar un gel de diagnostico de analito; analizar el gel de diagnostico de analito.

Description

MÉTODO PARA HACER Y USAR UN ELEMENTO DE DIAGNÓSTICO CAMPO TECNICO La invención se refiere generalmente a un método para hacer y usar un elemento de diagnóstico que es útil en el desarrollo y fabricación de una plataforma a base de chip microfluídica para llevar a cabo una detección de enfermedad rápida y más específicamente para llevar a cabo inmunoensayos sobre un chip.

ANTECEDENTES La detección de analitos incluyendo las proteínas, los DNA/ARN y los metabolitos de los fluidos del cuerpo y otras muestras de origen biológico es esencial para una variedad de aplicaciones incluyendo la prueba médica la detección de toxinas y el análisis forense. La prueba en el punto de cuidado de tal analito es un requerimiento mundial urgente. Los sistemas actuales diseñados para tales aplicaciones sufren de varias desventajas tal como los altos costos, el volumen y los resultados retrasados. Es por tanto, una necesidad no satisfecha para un desarrollo de sistemas de bajo costo, portátiles, convenientes de manejar y que muestran una alta eficiencia hacia la detección. Estos sistemas deben ser capaces de identificar rápidamente un amplio rango de analitos de las muestras de origen biológico. Los métodos de laboratorios sobre un chip microfluídico han ganado prominencias sobre la década pasada, como soluciones para este problema. La medición de las proteínas usan inmunoensayos microfluídicos han sido una de las áreas de enfoque importantes. Aún cuando las tecnologías microfluídicas han ganando prominencia como una solución para tales problemas, muchas de estas tienen un obstáculo por la ausencia de capacidades de fabricación maduras que puedan permitir la transición de las ideas desde laboratorios académicas a la industria. Estas técnicamente usan técnicas de fabricación a escala de laboratorio y materiales que son incompatibles con los procesos industriales estándar, los cuales también no llevan a una ampliación de una producción rápida de muchos dispositivos. [1] Todos los componentes de un dispositivo requieren el ser desarrollados y adaptados para hacer un dispositivo que satisface los requerimientos como se delinearon aquí.

BREVE DESCRIPCIÓN En un aspecto, la invención proporciona un método para hacer un elemento de diagnóstico. El método comprende el proporcionar un canal conformado que comprende por lo menos una lumbrera de contención y un conducto de entrada y un conducto de salida sobre cualquier lado de la lumbrera de contención; hacer fluido al gel de diagnóstico adentro del conducto de entrad del canal conformado; y encapsular el gel de diagnóstico en por lo menos una lumbrera de contención para formar un elemento de diagnóstico .

En otro aspecto, la invención proporciona un método para usar un elemento de diagnóstico, en donde el método comprende el hacer fluir una muestra a través del gel y diagnóstico para proporcionar un gel de diagnóstico de analito; analizar el gel de diagnóstico de analito.

En aspectos adicionales, la invención proporciona un dispositivo de diagnóstico que usa el método para emplear el elemento de diagnóstico de la invención.

DIBUJOS Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando la descripción detallada siguiente sea leída con referencia a los dibujos acompañantes en los cuales los caracteres de referencia representan partes iguales a través de los dibujos, en donde: La FIGURA 1 es una representación esquemática de un elemento de diagnóstico de ejemplo, de acuerdo a un aspecto de la invención .

La FIGURA 2 es una representación esquemática de un dispositivo de diagnóstico de ejemplo de acuerdo a otro aspecto de la invención.

La FIGURA 3 es una representación esquemática de otro dispositivo de diagnóstico de ejemplo con más de una lumbrera de contención de acuerdo a un aspecto de la invención.

La FIGURA 4 es una representación esquemática de otro dispositivo de diagnostico de diagnóstico de ejemplo en donde las lumbreras de contención son conectadas en serie.

La FIGURA 5 es una representación esquemática mostrando la sujeción de un analito a un extremo de diagnostico de un gel de diagnóstico de acuerdo a un aspecto de la invención.

La FIGURA 6 es una representación esquemática . que muestra dos geles de diagnóstico para contener el analito de acuerdo a otro aspecto de la invención.

La FIGURA 7 es una representación de esquema de flujo de pasos de ejemplo para un método para hacer el elemento de diagnóstico .

La FIGURA 8 es una representación fotográfica de los resultados del proceso como se explico en la FIGURA 7 mostrando la captura del gel de diagnóstico de la invención en la lumbrera de contención.

La FIGURA 9 es una representación de esquema de flujo de pasos de ejemplo para un método para proporcionar un canal conformado para hacer el elemento de diagnostico.

La FIGURA 10 es una representación de esquema de flujo de pasos de ejemplo, para un método para usar el elemento de diagnóstico .

La FIGURA 11 es una representación esquemática de un elemento de diagnóstico para inmunoensayos multiplexados de acuerdo a un aspecto de la invención.

La FIGURA 12 es una representación esquemática del elemento de diagnostico de la FIGURA 10 con una pluralidad de analitos de acuerdo a un aspecto de la invención.

La FIGURA 13 es una representación esquemática del elemento de diagnóstico de la FIGURA 11 con un anticuerpo secundario etiquetado fluorescentemente de acuerdo a un aspecto de la invención.

La FIGURA 14 es una fotografía del gel de diagnostico de la invención.

La FIGURA 15 es una imagen fluorescente del gel de diagnostico de la invención que se ha tratado con una solución de proteína que contiene fluoroforo; y La FIGURA 16 es una imagen fluorescente del hidrogel que se ha tratado con un fluoroforo que contiene la solución de proteína .

DESCRIPCION DETALLADA Como se uso aquí y en las reivindicaciones, las formas singulares de un, una y el incluyen la referencia en plural a menos que el contexto claramente indique contrario.

Deberá ser notado que en la descripción detallada que sigue, los componentes idénticos tienen los mismos números de referencia, sin importar si estos están mostrados en incorporaciones diferentes de la presente invención. También deberá notarse que a fin de describir claramente y concisamente la presente invención, los dibujos pueden no ser necesariamente a escala y algunas ciertas características de la invención pueden estar mostradas en una forma algo esquemática.

En un aspecto, la invención proporciona un elemento de diagnóstico y un dispositivo de diagnostico que comprende el elemento de diagnóstico. El dispositivo de diagnóstico de la invención también puede ser mencionado como un chip de diagnóstico o simplemente como un chip por uno con una habilidad ordinaria en el arte. El elemento de diagnóstico de la invención esta mostrado en la Figura 1 y esta representado con el número 10. El elemento de diagnóstico comprende un canal conformado generalmente mostrado por el número 12 en la Figura 1. El canal conformado comprende por lo menos una lumbrera de contención 14. La lumbrera de contención esta mostrada en una representación de dos dimensiones rectangular, pero esta puede ser de cualquier forma tal como, pero no limitada a la forma trapezoidal, la forma cuadrada, la forma cilindrica, la forma cúbica y similares, y combinaciones de las formas también. El canal conformado además comprende un conducto de entrada 16 y un conducto de salida 18. El conducto de entrada permite el flujo de fluidos y otros materiales para la invención adentro de la lumbrera de contención y el conducto de salida permite el flujo de los fluidos hacia fuera a un depósito o recolector adecuado. La proporción de los anchos del conducto de salida y de entrada puede ser variada para retener el gel de diagnóstico seguramente dentro de la lumbrera de contención. El canal conformado de la invención es generalmente hecho de un material que es adecuado para el propósito intentado, como se describa posteriormente.

El elemento de diagnóstico de la invención también comprende un gel de diagnóstico 20. Un gel de diagnóstico típico útil en la invención puede ser derivado de una composición que comprende un compuesto que tiene una formula: D-Sp-Po; En donde D es un grupo de diagnostico; Sp es un grupo espaciador hidrofílico; y Po es un grupo polimerizable .

El compuesto para hacer el gel de diagnóstico de la invención comprende un grupo polimerizable. Un grupo polimerizable, como se uso aquí, significa cualquier entidad química que es capa de reaccionar con una entidad química complementaria para formar una cadena de enlaces, conocida en el arte como una unidad de repetición. Un ejemplo, de un grupo polimerizable es un grupo de vinilo, representado por un enlace doble entre dos átomos de carbono. Este grupo puede reaccionar con otro grupo de vinilo para formar una cadena de carbón-carbón . Otro grupo polimerizable de ejemplo es un grupo epoxi, el cual puede reaccionar con otro grupo epoxi para formar la cadena alcoxi . El grupo polimerizable como se uso también se quiere que incluya más de una entidad química. Por tanto, un compuesto puede obtener más de un grupo de vinilo. Cuando una pluralidad de entidades químicas esta presente, entonces tal red enlazada en forma cruzada resulta cuando se polimeriza. Esto es especialmente ventajoso en la invención. En una incorporación de ejemplo, la composición usada para hacer el gel de diagnóstico de la invención puede comprender un primer compuesto teniendo solo un grupo polimerizable y un segundo compuesto teniendo más de un grupo polimerizable, en una proporción por peso de 90:10 respectivamente. En otra incorporación de ejemplo, la proporción por peso del primer compuesto y del segundo compuesto de 50:50, mientras que en otra incorporación de ejemplo, la proporción por peso puede ser de 0:100 respectivamente. En algunas otras incorporaciones de ejemplo, un grupo polimerizable puede ser un grupo di carboxílico. Este grupo puede reaccionar con por ejemplo, un grupo de di alcohol para formar un poliéster. En esta situación, la entidad química que esta siendo considerada es un grupo acido carboxílico y la entidad química complementaria es un alcohol. Similarmente , un ácido di carboxílico y una diamina pueden ser usadas para formar una diamina. Otras mitades poliméricas de ejemplo, incluyen poliuretanos , poli acétales, poli éteres y similares. En la situación de, por ejemplo, un ácido di carboxílico y un di alcohol, puede ser útil el incluir un compuesto teniendo un ácido tricarboxílico o un trialcohol o ambos en la mezcla para formar el compuesto el cual un gel de diagnóstico es derivado. En este caso, alrededor del 10 por ciento por peso del ácido tricarboxílico con respecto al ácido di carboxílico puede estar presente.

El compuesto útil en la invención también comprende un grupo espaciado hidrofílico, representado en la fórmula como Sp . Los grupos hidrofílicos típicos útiles en la invención incluyen, pero no se limitan a éteres, alcoholes, glicoles, aminas, esteres, amidas, alcoholes, ácido carboxílieos y similares. Estos grupos pueden estar presentes en la composición de gel di diagnóstico final y por tanto no deben de sufrir ninguna transformación química durante el paso de formación de gel de diagnóstico, o si estos sufren una transformación química, éstos deben transformarse en otro grupo hidrofílico. El grupo hidrofílico, como se uso aquí, significa cualquier grupo que es capaz de absorber el agua. Otra manera de describir el grupo hidrofílico es que aquellos grupos que cunando se exponen a una gota de agua, el ángulo de contacto entre el agua y la superficie del material tiende a ser de un ángulo agudo. Un grupo espaciador particularmente útil es un grupo de éter.

El compuesto además comprende por lo menos un extremo de diagnostico. El extremo de diagnóstico, como se uso aquí, significa cualquier mitad química que pueda ser usada para la detección de ciertas otras mitades. Por ejemplo, el extremo de diagnóstico puede significar anticuerpos que son usados para detectar tipos específicos de células o anfígenos.

El gel de diagnostico es formado de la composición descrita aquí. En la incorporación de ejemplo, el gel de diagnostico es formado mediante el curado de una composición de la invención teniendo 90 por ciento por peso de un compuesto teniendo un grupo polimerizable único, un grupo espaciador, y un extremo de diagnóstico y 10 por ciento por peso de un compuesto teniendo dos grupos polimerizables , mediante la exposición a la luz para formar una estructura que tiene una arquitectura de tres dimensiones, en donde las dimensiones están en el rango de alrededor de nm a alrededor de 1000 micrones. Las dimensiones pueden incluir, longitud, ancho, altura, volumen, área, circunferencia, perímetro y similares, y la elección de la dimensión depende de la forma de la arquitectura. Uno de tal método de formación de un gel de diagnóstico se da en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos de América No. 2007/0105972A1.

La composición útil en la invención para hacer el gel de diagnóstico también incluye un porógeno . Los porógenos son compuestos externos que son agregados a la composición par inducir poros adentro de la composición teniendo características definidas, tal como el tamaño de poro, la densidad de poros, y similares y las combinaciones de los mismos. Un porógeno útil es un compuesto que tiene la capacidad de crear un poro con un tamaño definido que varia de desde 5 nanómetros a alrededor de 1000 manómetros. En una incorporación el porógeno es bicarbonato de sodio, mientras que en otra incorporación, el porógeno es cloruro de sodio, y en alguna otra incorporación, éste es ácido cítrico. En algunas incorporaciones, el porógeno es una composición líquida que es dispersada a través de la composición usada para hacer el gel de diagnóstico. Algunos ejemplos incluyen, pero no se limitan al ácido acético, el poli (glicol etileno) -200 , etilenglicol , gliceril y similares. En aún otra incorporación o incorporaciones, el porógeno es un fluido gaseoso tal como dióxido de carbono. Tales fluidos gaseosos pueden ser producidos en el lugar usando los compuestos apropiados tal como, el carbonato de sódico, el bicarbonato de sodio, el carbonato de calcio y similares. En otras incorporaciones, el fluido gaseoso puede ser atrapado dentro de la composición a través de medios apropiados tal como la adsorción.

El porógeno puede ser permito permanecer dentro de la composición de la invención, siempre que se sepa que el porógeno no afectar el desempeño del gel de diagnostico. En tales casos, el gel de diagnóstico comprende el porógeno también. Alternativamente, el porógeno puede ser deslavado fuera en un paso para proporcionar el gel de diagnóstico. La elección del porógeno y el compuesto y los pasos involucrados en la producción del gel de diagnóstico determinaran si el porógeno se deja permanecer o es removido o es deslavado fuera en un paso independiente para formar el gel de diagnóstico de la invención.

La composición de la invención puede además incluir iniciadores para iniciar la reacción de polimerización, catalizadores, agentes de transferencia de cadena, retardadores , inhibidores, aditivos para proporcionar resistencia o mejorar la capacidad de gelación, por ejemplo, y otros compuestos útiles.

El gel de diagnostico de la invención es formado mediante el curar la composición descrita aquí. El curado como se uso aquí significa la polimerización de por lo menos un grupo polimerizable . Un experto en el arte entenderá que la polimerización de la composición puede resultar en un polímero lineal, un polímero ramificado, o en una red de polímero enlazada en forma cruzada dependiendo de la naturaleza de la composición de la invención. En una incorporación, el curado de la composición de la invención resulta en una red de polímero enlazado en forma cruzada, el cual cuando se expone a un solvente adecuado formara un gel enlazado en forma cruzada. El curado puede ser efectuado ventajosamente mediante un método fotolítico, el cual involucra exponer la composición a una luz de una longitud de onda adecuada. En una incorporación de ejemplo, la composición esta presente en una forma de líquido, y es fluida en un recipiente adecuado. En una incorporación específica, el recipiente es la lumbrera de contención del elemento de diagnostico. En otra incorporación específica, el recipiente es una parte separada de un dispositivo de diagnostico, tal como una lumbrera de preparación como se describió aquí. En aún otra incorporación específica, el recipiente es un dispositivo de formación de gel distinto que esta disponible independientemente del dispositivo de diagnostico de la invención, y el gel de diagnostico formado desde la misma es recolectado separadamente y usado en el elemento de diagnostico. El curado es típicamente efectuado mediante la exposición de la composición a través de una mascara conformada para un periodo de tiempo predeterminado a fin de curar solo las partes expuestas de la composición. La luz usada para efectuar el curado es típicamente radiación ultravioleta, típicamente teniendo una longitud de onda específica, una amplitud de intensidad, pero otros radiadores tales como la radiación gama pueden también ser empleados para curar el compuesto para formar el gel de diagnostico. El tiempo necesario para efectuar el curado dependerá de la naturaleza del compuesto, de la cantidad de fotoiniciador, etcétera, y puede variar de desde alrededor de 0.5 segundo a alrededor de 30 segundos. Subsecuentemente, el gel de diagnostico es lavado con un solvente adecuado o una mezcla de solventes para lavar fuera la parte no curada de la composición desde el gel de diagnostico.

En otra incorporación, un monómero teniendo por lo menos un grupo polimerizable es parcialmente curado mediante una exposición a la luz parcial. El curado parcial puede ser efectuado mediante la exposición del monómero a la fuente de luz por un periodo más corto de tiempo que el necesario para completar el curado, o por ejemplo, menos de 3 segundos. Alternativamente, el curado parcial también puede ser efectuado mediante la exposición del monómero a una luz teniendo una intensidad diferente de la luz usada para el curado completo. Además, el curado incompleto también puede ser efectuado por el uso de una concentración más baja del fotoiniciador con respecto a la concentración del monómero. Subsecuentemente, el compuesto de la invención es formado en, a lo largo con un compuesto que contiene un extremo de diagnostico y un extremo polimerizable. El curado completo de la mezcla es efectuado mediante la exposición adicional de la composición de la invención a la fuente de luz opcionalmente a través de una mascara conformada para un periodo de tiempo predeterminado. Esto resulta en el que el extremo de diagnostico es agregado a la superficie del gel de diagnostico. El producto curado final puede entonces ser sometido a un paso de lavado como sea necesario.

Alternativamente, una composición que comprende un extremo polimerizable y un primer grupo reactivo puede ser curada para formar un material polimerizado que comprende un grupo reactivo. El material polimerizado puede entonces ser reaccionado con una molécula de diagnostico que comprende un extremo de diagnostico y un grupo conjuntamente reactivo que es capaz de reaccionar con el grupo de reactivo sobre el material polimerizado. La reacción entre el grupo reactivo sobre el material polimerizado y la molécula de diagnostico resultara en el gel de diagnostico de la invención. En una incorporación de ejemplo, el grupo reactivo sobre el material polimerizado es un grupo de maleimida y el grupo reactivo-c sobre la molécula de diagnóstico es un grupo de sulfhídrilo.

La composición de la invención ya posee poros contenidos dentro de ésta. Estos poros también pueden ser mencionados como un volumen hueco u orificios por un experto en el arte. Estos poros son generalmente tomados como la distancia promedio entre dos puntos de enlazamiento cruzado. El paso de lavado puede también lavar fuera el porógeno desde el gel de diagnostico para dejar atrás los poros dentro del gel de diagnóstico. El tamaño del poro corresponderá directamente al tamaño del porógeno que estuvo presente antes del paso de deslavado. Alternativamente, el porógeno puede dejarse que permanezca dentro del gel de diagnóstico de la invención, aún formando poros dentro del gel de diagnostico. En aún otra incorporación, los patrones de interferencia desde las diferentes fuentes de luz pueden usarse para inducir poros en la composición de diagnostico de la invención, como se describió en Jang y otros, Angew Chem 2007. Esta técnica evita la necesidad de un porógeno en la composición.

El gel de diagnostico formado tuvo una dimensión que varia de desde alrededor de 250 manómetros alrededor de 1000 micrómetros . Las dimensiones como se usaron aquí significan cualquier característica de medición estándar de una forma geométrica dada circunferencia, diámetro, radio, o combinaciones de los mismos. El gel de diagnóstico esta caracterizado por el tamaño de poro. El tamaño de poro más útil en la invención generalmente varia de desde alrededor de 5 manómetros a alrededor de 1000 manómetros. El gel de diagnóstico de la invención también esta caracterizado por el modulo Young. Los métodos para medir el modulo Young se conocen a uno en el arte, y un instrumento de ejemplo usado para medir el modulo Young es una maquina de prueba universal, la cual usa el esquema entre esfuerzo-tensión para estimar el modulo Young. En una incorporación alterna adicional, el gel de diagnóstico puede ser formado en una sección separada del canal conformado y subsecuentemente, puede hacerse fluir adentro de la lumbrera de contención. En aún otra incorporación, la composición se hace fluir adentro de la lumbrera de contención y el gel de diagnóstico es conformado en la lumbrera de contención usando los métodos descritos aquí. El flujo de la composición de la invención puede ser efectuado por métodos de hacer fluidos adecuados conocidos por aquellos expertos en el arte. Alternativamente, las gotas de la composición de la invención son formadas mediante el hacer fluir la composición adentro de un líquido secundario inmiscible que ya fluye, en donde la composición se hace fluir adentro del líquido secundario a un ángulo recto en relación a la dirección de flujo del líquido secundario. Sin desear estar unido por ninguna teoría, el tamaño y la forma de la gota se conoce generalmente que depende de la viscosidad de la composición, de la tasa de corte puesta por el líquido secundario, de la geometría de canal y de otros factores. Estas gotas pueden entonces ser curadas en la lumbrera de contención o en una sección separada del canal conformado. Varios factores son tomados en cuenta para asegurar que el gel de diagnóstico o la composición de la invención es encapsulada dentro de la lumbrera de contención. Sin desear estar unido por alguna teoría, la capacidad del gel de diagnóstico o la composición de la invención que va hacerse fluir y encapsularse adentro de una lumbrera de contención es proporcional a: el tamaño de gel de diagnóstico, el modulo Young del gel de diagnóstico o de la composición. La viscosidad del flujo de fluido; la tasa de flujo del fluido que fluye, el modulo Young del material que forma el canal conformado, la temperatura, las dimensiones del conducto de entrada, las dimensiones del conducto de salida; el factor de compresión del gel de diagnóstico o de la composición; la presión, tal como el vacío aún en un área de superficie dada; y similares. Puede haber otros factores que afectan la capacidad del gel de diagnóstico o de la composición para hacerse fluir adentro de la lumbrera de contención y ser encapsulada ahí .

Por tanto, en una incorporación, el canal conformado se hace de un material suave teniendo un modulo Young bajo y el gel de diagnóstico es muy duro. Un ejemplo, de un material suave que puede ser usado para hacer el canal conformado es PDMS . Durante el flujo en esta situación, el canal conformado suave se deforma para permitir el flujo de gel de diagnóstico adentro de la lumbrera de contención. En otra incorporación, el canal conformado se hace de un material duro y dirigido. Un ejemplo de un material duro y rígido puede ser un poli (metilo metacrilato) , que esta comercialmente disponible bajo una variedad de nombres de comercio tal como Plexigláss^" REGISTRADA, Gavrieli*1**" REGISTRAD\ Vitroflex"**" Limacryl"**"88STRADA# R-Cast™** ^18™"», Per- £-]_AXMARCA REGISTRADA PerSpex"*" REGISTRADA PlaZCryl"^" REGISTRADA AcrylexM RCA REGISTRAD\ Acrylite MARCA ««"TRADA^ AcryipiASTMARCA REGISTRADA^ Altuglas"""* REGISTRADA, Polycast REGISTRADA^ Q oglass^" REGISTRADA, OptiX^^ RASTRADA Y LUCITEMARCA REGISTRADA _ MATERIAL ÚTIL PAR¾ ESTA aplicación es un copolímero de olefina cíclico, comercialmente disponible, por ejemplo, Topas""'*" REGISTRADA de Poliplastics . En esta situación, una presión positiva o una presión negativa puede ser usada para empujar o jalar el gel de diagnostico a través de un canal que contiene una lumbrera de contención. La presión negativa puede ser lograda mediante el aplicar el vacío en una ubicación deseada. Además, en tales casos, el gel de diagnóstico es suficientemente suave de manera que éste puede deformarse mientras que pasa a través del conducto de entrada adentro de la lumbrera de contención y puede ser encapsulado dentro (Figura 8) . El gel es evitado de que fluya afuera de la lumbrera de contención en la dirección de flujo por el uso de una geometría de constricción apropiada en donde el ancho del conducto de entrada es mayor que el ancho del conducto de salida.

En una incorporación, los valores útiles del modulo de Young para el gel de diagnóstico de la invención varían de desde alrededor de 1 kPa alrededor de 200kPa. Un gel de diagnóstico de ejemplo puede ser uno derivado de un poli (etilenglicol) -di acrilato que tiene anticuerpos de insulina unidos a éste. En otra incorporación de ejemplo, el gel de diagnostico puede ser un poli (etilenglicol) de acrilato derivado de gel con antígeno para los anticuerpos que son generados con la exposición al virus de Inmunodeficiencia Humana .

En algunas incorporaciones, el gel de diagnóstico es mantenido dentro de una cierta ubicación por el uso apropiado de una presión positiva y una presión negativa. Una presión positiva puede ser usada para forzar el flujo a través de un canal, mientras que una presión negativa puede ser usada para retardar el flujo a través de un canal. La presión negativa puede ser lograda mediante el aplicar el vacío en una ubicación deseada. Por tanto, el gel de diagnóstico puede hacerse que fluya a través del canal y después contenerse en una cierta ubicación deseada mediante la aplicación de vacío en esa 0 ubicación a través de las paredes del canal. Esto también implicara que las paredes del canal son hechas de un material adecuado a la aplicación de vacío a través de éste, mientras que son simultáneamente impermeables a los fluidos que fluyen a través este.

Volviendo de nuevo a la Figura 1, el elemento de diagnóstico de la invención además comprende un primer rebaje 22 sobre el conducto de entrada y un segundo rebaje 24 localizado sobre el conducto de salida. Los rebajes primero y segundo están localizados en tal manera que la lumbrera de contención esta situada entre los dos rebajes. Los rebajes son proporcionados de manera que éstos facilitan la remoción de la lumbrera de contención sola dejando el conducto de entrada y el conducto de salida intactos. La lumbrera de contención la cual contiene el gel de diagnóstico y se ha removido en los rebajes puede entonces ser usada para una variedad de propósitos de diagnostico. En una incorporación de ejemplo, el gel de diagnostico es sometido a una observación de microscopio para determinar la presencia o la ausencia de ciertas partículas microscópicamente visibles. En otra incorporación de ejemplo, el gel de diagnóstico es sometido a un paso de método de extracción predeterminado para extraer cualesquier partículas extrañas sujetadas al extremo de diagnóstico. En aún otra incorporación de ejemplo, el gel de diagnóstico es sometido a una radiación de una longitud de onda adecuada y una intensidad conocida y amplitud para propósitos de cuantificación .

En una incorporación, el elemento de diagnostico de a invención puede comprender más de un gel de diagnostico. Cada del de diagnostico tiene un extremo de diagnostico distinto que es usado para un propósito específica de identificación de una mitad particular. Cada gel de diagnostico puede tener otros aspectos de la composición, tal como, el grupo espaciador y el grupo polimerizable siendo los mismos o diferentes. Un experto en el arte será capaz de escoger la combinación apropiada de los componentes involucrados en la composición para hacer el gel de diagnóstico sin una experimentación indebida. La presencia de geles de diagnósticos múltiples permitirá múltiples exámenes y diagnósticos usando un chip único, reduciendo por tanto grandemente el tiempo y el esfuerzo involucrados.

En otra incorporación, el elemento de diagnostico de la invención puede comprender un gel de diagnostico que comprende extremos de diagnósticos espacialmente segregados, en donde cada extremo de diagnostico puede ser el mismo o diferente. Las técnicas para hacer tales geles de diagnostico son conocidas en el arte, por ejemplo, (Figura 4 en [2] ) Denduku i , D. , Pregibon, D.C., Collins, J., Hatton, T .A. y Doyle P.S. "Litografía de Flujo Continuo para Síntesis de Micro partículas de Producción Alta" , Materia Natural, 5,365-369, May del 2006.

La Figura 2 muestra un dispositivo de diagnostico de la invención 26. El dispositivo de diagnóstico comprende por lo menos una lumbrera de contención 12, el conducto de entrada 16 y el conducto de salida 18. Con el objeto de conveniencia, solo la parte de contención esta mostrada aquí para propósitos visuales y el gel de diagnóstico 14 no se muestran aquí. En forma similar, el primer rebaje 22 y el segundo rebaje 24 no están mostrados aquí, sin embargo, estos pueden estar presentes en el dispositivo de diagnóstico de la invención. El dispositivo de diagnostico también comprende por lo menos una lumbrera de entrada 28. La lumbrera de entrada puede ser un depósito para la introducción de fluidos adecuados adentro del dispositivo. Los fluidos útiles en el dispositivo pueden incluir cualquiera de los solventes que son usados para la separación e identificación. El fluido es algunas veces mencionado en el arte como una fase móvil. En una incorporación, el fluido introducido adentro del dispositivo puede ser un amortiguador de fosfato. El dispositivo también pueden comprender una lumbrera de introducción de muestra, a través de la cual son introducidas las muestras que van a ser analizadas adentro del dispositivo. La lumbrera de entrada puede ser usada como la lumbrera de introducción de muestra o una lumbrera separada puede ser empleada para los propósitos basados sobre la aplicación intentada del dispositivo de diagnostico. Las muestras conteniendo entidades de interés, también conocidas como analitos en el arte, son típicamente introducidas adentro del dispositivo como una solución en la fase móvil, usualmente en donde la muestra es de una concentración desconocida. En algunas incorporaciones una o más lumbreras de entrada también pueden servir como una lumbrera de introducción de muestra para la introducción adecuada de muestras adentro del dispositivo de diagnostico. El método típico para la introducción de la muestra incluye la inyección de una solución de la muestra. Como se mostró en la Figura 2, más de una de las lumbreras de entrada puede estar presente para un dispositivo dado. El dispositivo puede ser capaz de utilizar solo el número de lumbreras de entrada necesarias para una aplicación dada mientras que se sellan las otras lumbreras de entrada del resto del dispositivo para asegurar que la operación del dispositivo procede adecuadamente.

El dispositivo entonces comprende un brazo de entrada 30 que conecta la lumbrera de entrada al resto del dispositivo. Cada lumbrera de entrada esta asociada con un brazo de entrada. El dispositivo entonces comprende una lumbrera de preparación 32. La lumbrera de preparación puede tener muchas funciones que dependen de la aplicación final. En una incorporación de ejemplo, la preparación de la lumbrera agita los fluidos móviles para un mejor mezclado de los fluidos viniendo desde varias lumbreras de entrada. En otra incorporación de ejemplo, la lumbrera de preparación es usada para desgasificar la fase móvil. En otra incorporación de ejemplo, la lumbrera de preparación puede ser usada par filtrar fuera las células u otras particulares que exceden un tamaño de umbral de una miera desde la muestra. El dispositivo entonces comprende una lumbrera de salida 34 la cual está enlazada al conducto de salida. La lumbrera de salida puede ser un sumidero para el desecho de desperdicio, o ésta es un depósito para recolectar todos los fluidos que han pasado a través del dispositivo.

Los fluidos que generalmente se hacen fluir a adentro del dispositivo a través de los métodos conocidos en el arte. En una incorporación típica, el fluido es bombeado adentro del dispositivo usando una bomba de dosificación con tasas de flujo controlables. En otra incorporación, una presión de succión es aplicada sobre el lado de lumbrera de salida del dispositivo, lo cual permite el flujo del fluido. En otras incorporaciones, la fuerza electromagnética es aplica a un punto particular sobre el dispositivo, lo cual hace el flujo posible. Otros métodos usados para efectuar el flujo de fluidos incluyen, pero no se limitan al flujo capilar, al flujo impulsado acústicamente, el flujo impulsado centrífugamente, la bomba piezoeléctrica, y similares. En una incorporación el gel de diagnóstico de la invención es forzado adentro de la lumbrera de contención a una alta presión y después de mantiene adentro de la lumbrera de contención usando presiones más bajas que las presiones a las cuales este se hace fluir. Esto permite al gel de diagnóstico el ser contenido firmemente dentro de la lumbrera de contención durante la operación .

En una incorporación ilustrativa, cuando el dispositivo esta en su estado funcional, éste comprende una lumbrera de entrada a través de la cual la muestra es bombeada adentro del dispositivo a una tasa de flujo predeterminada. La muestra pasa a través del brazo de entrada y entonces es filtrado subsecuentemente en la lumbrera de preparación. La muestra entonces pasa a través de una primera parte de contención que contiene un gel de diagnostico u otro material absorbente tal como los materiales a base de polisacárido conteniendo físicamente los anticuerpos de detección etiquetados fluorescentemente y encapsulados dentro de éste. Estos anticuerpos se unen a un analito específico tal como los anticuerpos inducidos por virus de Inmunodeficiencia Humana presentes en la muestra, formando un complejo el cual es entonces filtrado a fuera del gel de diagnóstico, y después es transportado hacia abajo al segundo gel de diagnóstico. El segundo gel de diagnostico contiene las especies de anticuerpo primarias unidas químicamente sobre su superficie, también específicas al analito de interés. Un complejo terciario de anticuerpo primario-analito-anticuerpo secundario es entonces formado en la ubicación del segundo gel de diagnostico. La parte restante del analito entonces fluye hacia fuera a través del conducto de salida a adentro de la lumbrera de salida. La presencia y la concentración del analito de interés pueden ser inferidas por el examen de la señal fluorescente emitida desde el complejo terciario. En una incorporación de ejemplo, el elemento de diagnostico que comprende el gel de diagnóstico con las partes adsorbidas del analito es entonces cortado en el primero y en el segundo rebajes. Este elemento de diagnóstico cortado es entonces sometido a un análisis para determinar la naturaleza en la extensión del esparcimiento de la enfermedad, por ejemplo. En otra incorporación de ejemplo, una herramienta de diagnostico, tal como un microscopio es usado para analizar el elemento de diagnóstico que está presente como parte del dispositivo de diagnostico, en donde la herramienta de diagnostico se pone a una distancia adecuada desde el elemento de diagnóstico para efectuar un diagnóstico adecuado.

En una variación de la incorporación ilustrativa descrita anteriormente, la parte de diagnostico del gel de diagnostico de la invención ésta ahora adsorbida al analito es ahora separada del gel de diagnostico original mediante el hacerla fluir hacia fuera usando una mezcla de solvente adecuada, y después se hace fluir adentro de una lumbrera de contención subsiguiente que comprende un gel de diagnostico diferente, el cual tiene un extremo diagnostico diferentes que puede adsorber el primer extremo de diagnostico el cual comprende el analito para formar un segundo elemento de diagnóstico. El segundo elemento de diagnostico es entonces usado para el análisis.

La Figura 3 muestra un dispositivo de diagnostico de ejemplo, de la invención el cual comprende más de una lumbrera de contención, cada una de estas mostrada con el número 12, cada lumbrera de contención asociada con su conducta de entrada propia 16 y su conducto de salida 18. En está incorporación particular, las lumbreras de contención están conectadas en paralelo unas a otras. La fase móvil se hace fluir adentro de cada lumbrera de contención usando los medios apropiados, tal como mediante el uso de succión o la aplicación de vacío en ciertos puntos asegurar el flujo adentro de la lumbrera de contención requerida. La Figura 4 muestra otro dispositivo de diagnostico de ejemplo, de la invención en donde dispositivo comprende mas de una lumbrera de contención, y en donde cada una de la lumbrera de contención esta conectada a la otra en serie. Para el objeto de conveniencia, ambas la Figura 3 y la Figura 4 no muestran el gel de diagnostico conteniendo dentro de la lumbrera de contención.

La Figura 5 muestra una visualización simplista de la manera en la cual funciona el gel de diagnostico, como se represento por el número 40. El gel de diagnóstico comprende un extremo de diagnostico 42 al cual está unida un analito adecuado 44. El extremo de diagnostico es seleccionado de manera que éste es selectivo y específico para un tipo de analito. Por tanto, una fase móvil comprendiendo cualquier otro que el analito que pasa a través de y alrededor del extremo de diagnostico, mientras que el analito específico es mantenido por el gel de diagnostico. La Figura 6 muestra otra visualización 46 de la materia en la cual dos geles de diagnostico diferentes 42 son usados para contener un analito 44 en el lugar. Una situación de ejemplo típica que utiliza tal visualización es ELISA de sándwich, en donde el analito es mantenido en el lugar entre dos extremos de diagnostico complementarios y diferentes. Tal forma de análisis puede ser llevada a cabo ventajosamente usando el dispositivo de diagnostico de la invención que comprende más de una de las lumbreras de contención, en donde las lumbreras de contención están arregladas en una manera en serie. Otras técnicas conocidas, ejemplificadas por la técnica ELISA, que pueden llevarse a cabo usando el dispositivo de diagnostico de la invención incluyen ELISA competitivo, ELISA de sandwich, el inmunoensayo quimioluminiscente , el ELISA amplificado PCR, el ELONA (ensayo de oligonucleótido enlazado de enzima) , el micro arreglo de ADN y similares.

La detección del gel de diagnostico el cual tiene el analito enlazado a éste puede lograrse a través de técnicas apropiadas conocidas en el arte. Las técnicas estándar incluyen, pero no se limitan a microscopio óptico, fluorencia, quimioluminiscencia, electro fosforescencia, potenciometría, colorimetría, absorbencia, resonancia Plasmon de superficie y similares y combinaciones de los mismos.

En otro aspecto, la invención proporciona un método para hacer un elemento de diagnostico. Los pasos del método involucrados en la realización del elemento de diagnostico se muestra en la Figura 7 y están mostrados generalmente por el número 48. El método comprende un paso de proporcionar un canal conformado 50. El método además comprende el paso de hacer fluir el gel de diagnostico 52 a través del conducto de entrada adentro de la lumbrera de contención. El flujo puede ser efectuado mediante el bombeo de un fluido, tal como una fase móvil, a una tasa de flujo predeterminada como para emplear una presión adecuada sobre el gel de diagnostico de manera que este pueda exprimirse a través del conducto de entrada y adentro de la lumbrera de contención, pero no a través del conducto de salida. Por tanto, el gel de diagnostico se ha encapsulado en la lumbrera de contención como se conoce en el paso 54. En una incorporación alterna, el gel de diagnostico es formado dentro de la lumbrera de contención, y subsecuentemente, un fluido se hace fluir adentro de la lumbrera de contención para lavar fuera todos los componentes extraños no asociados con el gel de diagnostico. El paso de lavado puede también inducir el hinchado del gel de diagnostico a su capacidad máxima para permitir un mejor funcionalmente del gel de diagnostico. En una incorporación alterna, el gel de diagnostico se hace fluir adentro de la lumbrera de contención y subsecuentemente se mantiene en el lugar dentro de la lumbrera de contención a través del uso apropiado de un vacío aplicado en contra de las paredes de la lumbrera de contención. Después de que el elemento de diagnostico comprendiendo el gel de diagnostico es sometido a un analito, el elemento de diagnostico puede ser cortado, como se mostró en el paso 56. El corte puede tener lugar en los rebajes primero y segundo. Alternativamente, el elemento de diagnostico es cortado solo en el primer rebaje, removiendo por tanto el elemento de diagnostico junto con el conducto de salida y cuando sea aplicable, la lumbrera de salida y otras partes.

La Figura 8 muestra las imágenes tomadas durante el proceso de capturar un gel de diagnostico de la invención en la lumbrera de contención usando el método de la invención. La Figura 8 (a) muestra el gel de diagnostico 14 en la lumbrera de preparación 32 antes de la entrada adentro de la lumbrera de contención 12 a través del conducto de entrada 16. La Figura 8(B) muestra el gel de diagnostico 14 siendo exprimido adentro de la lumbrera de contención 12 a través del conducto de entrada 16. En este caso particular, el gel y diagnostico es forzado adentro de la lumbrera de contención a través del uso del flujo de una fase móvil a una tasa de flujo adecuada. La Figura 8(c) muestra el gel de diagnostico 14 que está ahora atrapado en la lumbrera de contención 12. El gel de diagnostico no se le permite el pasar adentro de los conductos de salida 18 ya que las dimensiones de los conductos de salida son tales que no son conductores para el paso del gel de diagnostico.

Un método de ejemplo, para proporcionar un canal conformado, mostrado por los números 50 en la Figura 7, también se muestra en la Figura 9 y se exhiben mediante el número 50, en donde el método comprende el proporcionar una oblea de silicio 58 que comprende canales con patrón. La oblea de silicio comprende un canal con patrón que puede ser comprada de fuentes comerciales tal como, o mediante el crearse en una manera fácil por el uso apropiado de decapado o fotolitografía usando técnicas de micro fabricación estándar conocidas en el arte. Un método de foto litografía de ejemplo, involucra el uso de un material foto resistor SU-8.

Entonces, el método comprende el verter un primer material que puede ser curado 60 sobre la oblea de silicio conteniendo características positivas para formar un canal que puede ser curado en un relieve negativo. Los materiales típicos curables incluyen aquellos que pueden ser curados con la exposición a altas temperaturas o a una radiación adecuada teniendo una longitud de onda adecuada. Algunas de las características que pueden ser usadas para seleccionar los materiales curables pueden incluir el flujo de material curable, el tiempo de curado cuando se expone a condiciones de curado, la naturaleza del material curado tal como la transparencia, resistencia y similares. Algunos materiales de ejemplo, incluyen, pero no se limitan a PD S, poliuretano, etcétera. En algunas incorporaciones, la combinación de materiales puede ser usada como los primeros materiales curables .

El método para la formación de un canal conformado entonces involucra el curar el material curable como se mostró por el número 62 en la Figura 9. El curado puede ser efectuado por cualquier método adecuado conocido en el arte. Los métodos de ejemplo, incluyen el calentamiento, la exposición a la radiación ultra violeta y similar. El curado resulta en la formación de un material con patrón del material que puede ser curado. Subsecuentemente, el material con patrón es pelado fuera de la oblea que silicio, mostrada en la Figura 9 como el número 64. El material con patrón entonces es pelado fuera de la oblea de silicio y se sella sobre por lo menos una superficie, mostrada con el número 72 en la Figura 9. En una incorporación de ejemplo, en donde el material curable es PDMS, el curado puede ser efectuado mediante el calentamiento por alrededor de 60 minutos, y después pelarlo fuera de la oblea de silicio, y éste es sellado reversiblemente mediante el presionarlo sobre una platina de vidrio o puede ser sellado irreversiblemente a una platina de vidrio mediante adhesión activada con plasma.

En otra incorporación, el canal sellado es proporcionado mediante el moldeado por inyección de un material moldeable por inyección o térmicamente gravable, tal como el material termoplástico . Los plásticos típicos que pueden ser moldeados por inyección incluyen poli (metilo metacrilato) , poli (cloruro de vinilo) , poli (metacrilato) , poli carbonato, poli esteres, poliimidas, copolímero de olefina cíclico (COC) y similares. Tales plásticos están típicamente disponibles de una variedad de fuentes comerciales. En una incorporación específica, el plástico útil en la invención es poli (metilo metacrilato). Los dispositivos de plástico duplicados son entonces sellados a una hoja plana de plástico similar usando un proceso de unión apropiado tal como la unión térmica o la unión activada con adhesivo para proporcionar un dispositivo completamente encerrado .

En otro aspecto, la invención proporciona un método para usar un elemento de diagnostico de la invención. Este método esta representado en una manera esquemática en la Figura 10, y se muestra por el número 76. El método comprende el hacer fluir una muestra 78 a través del conducto de entrada a adentro del diagnostico que comprende el por lo menos un gel de diagnostico para proporcionar un elemento de diagnostico de analito. El elemento de diagnostico de analito es entonces analizado para detectar los atributos 80 asociados con el analito. La naturaleza exacta de la interacción entre el extremo de diagnostico del gel de diagnostico contenido dentro del dispositivo de diagnostico de la invención con un analito esta mostrado visualmente en la Figura 3 y en la Figura 4.

En una incorporación de ejemplo, ilustrando la formación de un elemento de diagnostico para un inmunoensayo multiplexado en donde el elemento de diagnostico contiene características como sigue: el elemento de diagnostico mostrado en la Figura 11 y designado como 82 conteniendo tres tiras de hidrogel 84 es formado usando una metodología microfluídica única como se describe en la Solicitud de Patente del los Estados Unidos de América No. US2007/105972A1.

Brevemente, el método involucra el usar un flujo laminar para formar tiras espacialmente segregadas de hidrogel 84, y después usar la foto polimerización ultravioleta a través e una foto mascara conformada para formar un hidrogel sólido con una definición de forma. Cada tira de hidrogel 84 comprende un anticuerpo de captura específica 86, 88 y 90. En esta incorporación de ejemplo, cada tira de hidrogel es de alrededor de 100 µp? de ancho y de 200-330 µp? de largo.

La Figura 12 muestra el uso de un elemento de diagnostico para un inmunoensayo multiplexado mostrado con el número 92. El control fluídico automatizado es entonces usado para suministrar un fluido del cuerpo especifico adentro del chip conteniendo estas tiras de hidrogel 84 las cuales comprenden el anticuerpo de captura específico 86, 88 y 90, el cual es entonces dejado incubar por un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo requerido par la incubación dependerá de la naturaleza de los anticuerpos y antígenos, de las características físicas tales como la temperatura, la presión y similares y pueden ser fácilmente determinado por aquellos expertos en el arte. Después de la incubación por unos cuantos minutos, los anticuerpos 86, 88 y 90 se unen así mismos a los anticuerpos específicos, en donde los anticuerpos específicos son mostrados por los números 92, 94 y 96 en la Figura 12. Subsecuentemente, un paso de lavado es llevado a cabo para permitir que cualquier antígeno no unido sea lavado hacia fuera. La Figura 13 muestra la preparación del elemento de diagnostico para un paso de ensayo, mostrado por le . número 98. En este paso, un anticuerpo secundario etiquetado fluorescentemente mostrado con el número 100 en la Figura 13 es entonces fluido a través del chip y en incubado por unos cuantos minutos antes de que el anticuerpo etiquetado fluorescentemente no unido sea lavado hacia fuera. El anticuerpo secundario etiquetado fluorescentemente es generalmente no específico en su sujeción y es capaz de unirse a un antígeno o anticuerpo en un sistema dado. Alternativamente, el anticuerpo secundario etiquetado fluorescentemente puede ser capaz de unirse solo a grupos específicos sobre los antígenos o anticuerpos específicos. La señal fluorescente es entonces leída de cada una de las líneas y la cantidad de cada antígeno presente en la muestra es reducida usando la señal fluorescente.

La gran ventaja que esta clase de sistema de ensayo proporciona es que solo un pequeño volumen de suero (~1) es todo lo que se requiere para llevar a cabo el análisis. La sensibilidad de la señal fluorescente dependerá del detector usado y puede potencialmente leerse hacia abajo hasta el nivel pico molar (10-12 M) . El método se ha mostrado aquí para solo tres tiras, pero puede fácilmente ser extendido hasta 10 proteínas, y puede aún ser entendidos en números más grandes mediante el uso de un arreglo de proteínas en oposición a tiras de éstas . La invención también resuelve el problema general de la encapsulación y posición de una partícula dada de intereses dentro de un área particular, cuyo problema se ha delineado por Becker y otros en Becker y otros, Anal. Bioana. Che (2008)390: 89-111. El método de la invención puede además ser usado como una técnica para fluir en válvulas, electrodos y para controlar la colocación de objetos adecuados tal como células en un área dada particular.

EJEMPLOS Formación de Hidrogel Una composición que comprende los siguientes componentes fue usada para formar el gel de diagnostico de la invención: 12.3 microlitos (µ?) de polietileno-di acrilato-700 (PEG-DA-700) de (Sigma Aldrich, 0.4 µ? fotoiniciador DAROCUR MARCA REGISTRADA 1173í 5 miligramos (mg ) de NaHC03 (0.62M) y 87 µ? de agua salada amortiguadora de fosfato (PBS) . Condiciones de Exposición: -10 segundos. Intensidades de luz 25-100 mW/cm2 de la luz. H = 75 micrómetros (µp?) . W = 200-400 µp?. Las mascaras rectangulares fueron usadas durante la exposición. Las dimensiones del gel de diagnostico de la invención fueron como sigue: longitud de 300µ?, ancho de 200µ?t? y grosor de 75µp\. La figura 14 muestra la fotografía del gel de diagnostico de la invención, como se mostró por el número 102. Los poros causados por el porógeno son claramente visibles aquí.

En un ejemplo comparativo, una composición que comprende los siguientes componentes fue usada para formar un hidrogel: 12.3 µ? de PEG-DA-700 de Sigma Aldrich, 0.4 µ? de DAROCUR ""?* ES RADA 1173 fotoin c ador y 87 µ? PBS fueron usados para hacer el hidrogel. Las dimensiones del hidrogel hecho por el ejemplo comparativo fueron similares aquellas del gel y diagnostico de la invención.

El gel de diagnostico del ejemplo y el hidrogel del ejemplo comparativo descrito aquí fueron entonces tratados con lOO g/mililitro de solución acuosa de un anticuerpo para insulina etiquetada con FITC, el cual es un fluoro foro conteniendo 150 kiloDalton de proteína. La Figura 15 mostró la imagen fluorescente del gel y diagnostico que se había tratado con el fluoro foro conteniendo la solución de proteína, mostrado con el número 104. Puede verse que la proteína conteniendo fluoro foro fue capaz de permear a través del gel de diagnostico poroso de la invención, obscureciendo por tanto los contornos del gel de diagnostico. La Figura 16 muestra el hidrogel del ejemplo comparativo tratado con el fluorofo conteniendo solución de proteína. El hidrogel mostrado con el número 106 muestra que la proteína es incapaz de permear el hidrogel, como se evidencio por el color oscuro del gel.

El hidrogel poroso del ejemplo también mostró la propiedad de ser capaz de exprimirse adentro de la lumbrera de contención a valores apropiados de presión/vacío. El hidrogel como se describió en el ejemplo comparativo el cual fue preparado sin NaHC03 fue rígido e incapaz de exprimirse adentro de la lumbrera de contención como se deseó.

Fabricación de Dispositivo Los dispositivos fueron fabricados mediante el verter el polidimetilsiloxano (PDMS, Sylgard^0 REGISTRADA184 ? DE DOW Corning) sobre una oblea de silicio conteniendo canales de alivio positivos en patrón en un foto resistor SU- 8 (Microchem) . El grosor de los dispositivos PDMS fue siempre mantenido como siendo de 5 milímetros o mayor. Los dispositivos fueron fabricados mediante el cortar el canal de PDMS usando un escalpelo, perforando un orificio en un extremo usando una perforación de biopsia para hacer las lumbreras de entrada. Los dispositivos PDMS fueron entonces sellados con plasma a las platinas de vidrio recubiertas con oscilación con PDMS después de colocar las capas de sacrificio delgadas de PDMS sobre el canal solo y sobre la región de la platina de vidrio la cual se asienta directamente bajo el canal. Esto es para asegurar que el oligómero fue expuesto solo a superficies de PDMS tratadas sin plasma mientras que se asegura que el dispositivo esta aún efectivamente sellado.

Las foto mascaras conteniendo las formas de válvula fueron diseñadas en AUTOCAD 2007 y se imprimieron usando una impresora de alta resolución de Fineline Imaging (de Boulder, Colorado, Estados Unidos de América) . Cada mascara fue insertada dentro del campo-tope del microscopio para usarse para la proyección de la fotolitografía. Una lámpara de mercurio de 100 W HBO sirvió como la fuente de luz de ultravioleta. Un conjunto de filtro que proporciona una excitación ultra violeta ancha (llOOOVw: UV Croma) fue usado para seleccionar la luz de la longitud de onda deseada y un sistema obturador VSW25 (Uniblitz) impulsado por un impulsor obturador VCM-D1 controlado por computadora proporciono pulsaciones específicas de luz ultra violeta. Los tiempos de exposición típicos fueron de 100-1000 milisegundos (ms) y las presiones fueron de entre 0.1 y una libra por pulgada cuadrada (psi) . Los dispositivos fueron montados sobre un microscopio invertido (Ti-S, Nikon) y la formación de las estructuras de gel fue visualizada usando una cámara CCD (Micropublisher 3.3 RTV, Qimaging) .

Diseño y Fabricación de un Dispositivo Microf luídico : El diseño de un dispositivo microfluídico esta mostrado en la Figura 2. El dispositivo microfluídico tiene tres entradas (para la multiplexación de proteínas) las cuales combinan para formar un canal y una salida única en el otro extremo. Las dimensiones de canal son de 5000 µp? de longitud, 300 m de ancho y 75 µp? de altura. El ancho de canal esta restringido en un extremo llamado como zona de constricción o conducto de entrada para permitir que el gel se exprima. El lado izquierdo de la constricción se llama zona de formación de gel o lumbrera de preparación en donde los anticuerpos son polimerizados en una forma multiplexada usando una teoría de flujo laminar para formar un hidrogel poroso. El gel es exprimido a través de la constricción y es atrapado sobre el otro lado de la constricción llamada zona de trampa o lumbrera de contención. Tres dispositivos diferentes con diferentes constricciones de ancho fueron designados a saber 200 µp?, 150 pm y 100 µp? El ancho del canal de salida es la mitad del ancho del canal de zona de constricción por ejemplo 100 µp?, 75 µp?, y 50 µt?, respectivamente.

El proceso de encapsulación de reactivo requirió dos pasos - el primero fue la fabricación de hidrogel y el segundo fue el atropamiento de hidrogel. Las estructuras de hidrogel fueron fabricadas usando la técnica previamente diseñada de litografía de detección de flujo. Un requerimiento importante para el atropamiento de hidrogel fue que las estructuras fabricas fueran suficientemente suaves para ser exprimidas a través de las constricciones. A fin de logar esto, las estructuras de hidrogel macro porosas fueron fabricadas usando la técnica descrita aquí arriba. Estas estructuras muestran las propiedades mecánicas necesarias que les permiten el fluir a través de las confecciones de canal que son más pequeñas que sus tamaños nos restringidos .

Interfase de Dispositivo El flujo de fluido a través del canal microfluídico fue controlado usando ambas fuentes de vacío y de presión generadas por la microbomba de la serie D771-11 BTC-IIS (de Hargraves, Estados Unidos de América) . La fuente fue conectada al dispositivo microfluídico a través de un tubo Tygon y la acción de fluidos fue automatizada usando válvulas de solenoide de "Diez Milímetros" miniaturizadas (de Pneumadyne, Estados Unidos de América) , controladas por un software de laboratorio.

Detección La detección de la señal fluorescente manando del hidrogel fue medida usando imágenes capturadas por una cámara Coolsnap EZ CCD (de Fotometrías, Singapur) . La intensidad de señal de cada tira fue promediada usando el software Imagen antes de ser cuantificada . El filtrado de ruido fue mediante el restar la señal de una tira de control que no contuvo anticuerpo primario .

Efecto de Presión sobre el Atropamiento de Hidrogel El atropamiento de hidrogel en la premisa de que una cierta presión de umbral mínima (Pmin) se requiere para exprimir la estructura a través de un canal más pequeño que este en ancho. Además, una vez atrapada la partícula puede soportar una cierta presión máxima (Pmax) antes de ser extrudida afuera en la dirección opuesta. En el proceso de fabricación por tanto, una presión Pman es usada en donde (Pmin < Pman < Pmax) . Durante el ensayo, la presión usada (Peli) debe ser tal que la partícula no se exprime afuera en la dirección desde la cual ésta entró y por tanto nosotros tenemos Peli < Pmin. Las presiones de umbral descritos son funciones de las propiedades mecánicas del hidrogel y la geometría de las estructuras de canal. Una ecuación que describe la dependencia cuantitativa de la presión de umbral sobre estos parámetros puede ser derivada con base en el conocimiento y habilidad del usuario, la experiencia y los datos históricos del dispositivo.

En nuestro experimento las presiones positivas fueron aplicadas a las lumbreras usadas para el flujo de reactivos que constituyeron la estructura de hidrogel y el vacío fue aplicado a las lumbreras las cuales son requeridas para jalar la estructura de hidrogel fabricada. La presión y el vacío fueron aplicadas alternativamente usando las válvulas de solenoide controladas por computadora.

Efecto de Numero de Canales El esquema de encapsulación descrito puede ser extendido para fabricar un gran número de canales contenido hidrogel encapsulado. La empaquetadura PDMS fue usada en un ejemplo y fue controlada mediante canales separados a los cuales fue aplicado la presión o el vacío como se desee para cerrar y abrir la empaquetadura respectivamente. La presión o el vacío fueron aplicados a través de válvulas de solenoide de tres vías miniatura (Pneumadyne) y se controlaron usando un programa escrito en LabVIEW Aún cuando solo ciertas características de la invención se han ilustrado y descrito aquí, muchas modificaciones y variaciones y cambios se le ocurrirán a aquellos expertos en el arte. Se entiende por tanto, que las reivindicaciones anexas se intenta que cubran todas esas medicaciones y cambios que caen dentro del verdadero alcance de la invención.

REFERENCIAS 1. Becker, H. y C. Gártner, Tecnologías micro fabricación de polímero para sistemas microfluídicos . Química Analítica y Bioanalítica de 2008. 390(1); pág. 89-111. 2. Dendukuri, D., y otros., Litografía de flujo continuo para síntesis de micropartícula de producción alta. Nat Mater, 2006. 5(5) : pág. 365-369.

Claims (21)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un método para hacer un elemento de diagnostico, el método comprende: proporcionar un canal conformado que comprende por lo menos una lumbrera de contención y un conducto de entrada y un conducto de salida sobre cualquier lado de la lumbrera de contención; hacer fluir un gel de diagnostico adentro del conducto de entrada del canal conformado; y encapsular el gel de diagnostico en por lo menos una lumbrera de contención para formar un elemento de diagnostico.

2. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque comprende el cortar el elemento de diagnostico en un primer rebaje y en un segundo rebaje, en donde el elemento de diagnostico esta entre el primer rebaje y el segundo rebaje y en donde el primer rebaje esta localizado sobre el conducto de entrada y el segundo rebaje esta localizado sobre el conducto de salida.

3. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque además comprende el sujetar una segunda lumbrera de contención entre el primer rebaje y el segundo rebaj e .

4. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque comprende el cortar el elemento de diagnostico en un primer rebaje.

5. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado además porque comprende el cortar el elemento de diagnostico en un segundo rebaje.

6. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el canal conformado comprende una pluralidad de lumbreras de contención.

7. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el proporcionar un canal conformado comprende el moldeado por inyección de un material termoplástico .

8. El método tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado porque el material es un polímero de base de olefina cíclico.

9. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el proporcionar un canal conformado comprende: el proporcionar una oblea de silicio que comprende canales con patrón; verter un material que puede ser curado sobre la oblea de silicio para formar un canal que puede ser curado; curar el material que puede ser curado para formar un material curado; pelar el material curado para proporcionar un material con patrón; y sellar el material con patrón a por lo menos una superficie para formar un material con patrón sellado.

10. El método tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque el material que puede ser curado es PDMS.

11. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque además comprende el hacer fluir una muestra a través del elemento de diagnostico formando un elemento de diagnostico que ha sido sometido a muestra.

12. El método tal y como se reivindica en la cláusula 11, caracterizado porque además comprende el proporcionar medios de detección para detectar los atributos del elemento de diagnostico que ha sido sometido a muestra.

13. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la encapsulación se efectúa con vacío .

14. Un dispositivo de diagnostico hecho por el método de las cláusulas 1-13.

15. Un método de diagnostico que comprende: proporcionar un elemento de diagnostico, en donde el elemento de diagnostico comprende un conducto de entrada, una lumbrera de contención que encapsula un gel de diagnostico que comprende poros, y un conducto de salida; hacer fluir la muestra a través del gel de diagnostico para proporcionar un gel de diagnostico de analito; y analizar el gel de diagnostico de analito.

16. El método tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado porque el elemento de diagnostico además comprende un primer rebaje localizado sobre el conducto de entrada . ; A 48

17. El método tal y como se reivindica en la cláusula 16, caracterizado porque el elemento de diagnostico además comprende un segundo rebaje en el conducto de salida. 5

18. El método tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizado porque el método además comprende el cortar el elemento de diagnostico en el primer rebaje.

19. El método tal y como se reivindica en la 10 cláusula 17, caracterizado porque el método comprende además el cortar el elemento de diagnostico en el primer rebaje y en el segundo rebaje.

20. El método tal y como se reivindica en la 15 cláusula 15, caracterizado porque el elemento de diagnostico se hace de un copolímero de olefina cíclico.

21. Un dispositivo de diagnostico que usa el método tal y como se reivindica en las cláusulas 15-20. 20 25 R E S U M E N La invención se refiere a un método para hacer un elemento de diagnostico. El método comprende el proporcionar un canal conformado que comprende por lo menos una lumbrera de contención y un conducto de entrada y un conducto de salida sobre cualquier lado de la lumbrera de contención; hacer fluir un gel de diagnostico adentro del conducto de entrada del canal conformado; y encapsular el gel de diagnostico en por lo menos una lumbrera de contención para formar un elemento de diagnostico. La invención también proporciona un método para usar un elemento de diagnostico, en donde el método comprende el hacer fluir una muestra a través del gel de diagnostico para proporcionar un gel de diagnostico de analito; analizar el gel de diagnostico de analito.