PT105887B - Dispositivo para diluições sucessivas em microplacas - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO ESTÁ RELACIONADA COM DISPOSITIVOS E MECANISMOS QUE PERMITEM A DILUIÇÃO E DISPENSA DE LÍQUIDOS EM SISTEMAS DE MICROPLACAS. A INVENÇÃO REFERE-SE A UM DISPOSITIVO QUE PERMITE EFECTUAR DILUIÇÕES SUCESSIVAS DE SOLUÇÕES, SUSPENSÕES E OUTRAS MISTURAS LÍQUIDAS EM MICROPLACAS, DISPENSANDO VOLUMES EXACTOS. O SISTEMA DE DILUIÇÃO CONSISTE NUM DISPOSITIVO A COLOCAR SOBRE MICROPLACAS E QUE PERMITE ENCHER SIMULTANEAMENTE VÁRIOS POÇOS DA MICROPLACA, SENDO CONSTITUÍDO POR UMA PARTE CONTENDO DIVERSOS POÇOS ONDE SE DISTRIBUI O LÍQUIDO A APLICAR E UMA PARTE QUE DISPENSARÁ O LÍQUIDO DE CADA POÇO DO DISPOSITIVO PARA O CORRESPONDENTE POÇO DA MICROPLACA. O DISPOSITIVO PODERÁ SER USADO EM TESTES DE SUSCEPTIBILIDADE A AGENTES ANTIMICROBIANOS, EM TESTES ENZIMÁTICOS E COM CÉLULAS INTEIRAS PARA DETECÇÃO DE METABOLITOS E NOUTROS TESTES A EFECTUAR EM PLACAS COM VÁRIOS POÇOS.

Description

DESCRIÇÃO

Dispositivo para diluições sucessivas em microplacas

Campo da invenção

Campo técnico em que a invenção se insere

A presente invenção refere-se a um dispositivo que permite a diluição sucessiva de soluções, suspensões e outras misturas líquidas em microplacas, dispensando para tal volumes exactos e que permite encher simultaneamente vários poços em microplacas. Este dispositivo poderá ser usado ensaios com múltiplos propósitos, incluindo o rastreio de compostos activos, estudos em ciências da vida, diagnóstico e análises clínicas e moleculares.

Estado da técnica aumento do número de infecções e o crescente número de bactérias multi-resistentes tem conduzido a um aumento na procura de sistemas que permitam o teste e identificação de compostos e dosagens eficazes. Simultaneamente, tem havido um crescente interesse de laboratórios de investigação, de hospitais e de análises por testes seguros, com resultados reprodutíveis e que permitam um elevado desempenho.

A diluição sucessiva de líquidos, suspensões e outras misturas líquidas com vista a testes de susceptibilídade de microorganismos a antibióticos, antifúngicos e outros agentes antimicrobianos, bem como a outros testes em biologia molecular, biocatálise, bioremediação e biotecnologia em geral, são habitualmente morosos e a qualidade dos resultados dependem da habilidade do operador.

Nos últimos anos vários dispositivos e sistemas de microfluidica foram protegidos por patentes. Studer, Jr. apresentou em 1978 uma placa descartável de plástico contendo uma tampa protectora e diversos poços onde diferentes quantidades de um determinado antibiótico são previamente embaladas em forma de pó [1] . Cattaneo e coautores desenvolveram um sistema de microfluidica, composto por um canal e câmaras para aprisionar uma ou mais células, por onde circula o líquido contendo um gradiente de concentrações da substância a ser testada [2] . Parce e Kopf-Sill proposeram um sistema capaz de concentrar ou diluir compostos in situ em dispositivos ou sistemas de microfluidica, em que os diferentes fluídos são adicionados sucessivamente ao longo de canal principal [3]. No entanto, tal como a patente de Matson e co-autores que utiliza um sistema para processar matrizes com biomoléculas e um sistema de processamento automático [4], os sistemas de microfluidica necessitam de um robot ou de bombas de alta precisão. Estes sistemas conpletamente automáticos permitem a adição e aspiração de líquidos em microplacas e sua diluição, sendo o controlo efectuado por microprocessadores [5] .

Para prevenir o uso de sistemas tão caros, Cho e co-autores usaram força centrífuga para transportar o líquido dentro de um sistema de microfluidica até às câmaras de mistura [6]. Igualmente, Kellog, Johnson and Schilling desenvolveram um sistema em microplataforma em que o fluido é transportado através de canais por acção de força centrífuga provocada pela rotação da mesma [7]. Por uso de três válvulas em circuito, Joyce e co-autores conseguiram forçar o movimento de fluido através da descarga de um solvente [8].

uso de sistemas robotizados dispendiosos ou cujo transporte de fluidos seja controlado por microprocessadores ou sistemas de bombagem foi evitado na presente invenção que utiliza apenas a força manual aplicada pelo operador.

Resumo da invenção

A presente invenção descreve um dispositivo que permite efectuar diluições sucessivas de soluções, suspensões e outras misturas líquidas em microplacas, dispensando para tal volumes exactos. 0 dispositivo apresenta um baixo custo de produção, facilidade de operação, possibilidade de operação por pessoal não especializado e ainda a possibilidade de reutilização. Este dispositivo poderá ser usado em ensaios com múltiplos propósitos, incluindo o rastreio de compostos activos, estudos em ciências da vida, diagnóstico e análises clínicas e moleculares.

Descrição detalhada da invenção

A presente invenção refere-se a um dispositivo para efectuar diluições sucessivas de soluções, suspensões e outras misturas líquidas em microplacas, dispensando para tal volumes exactos através de um único ponto de aplicação (1) por onde o utilizador adiciona o líquido.

dispositivo é composto por um sistema de poços (3) , de número e de volume variável conforme as diluições pretendidas, interligados por micro-canais (5) que têm como função principal a distribuição homogénea do líquido a dispensar. 0 fundo do dispositivo compreende uma base móvel (9) que contém furos de diâmetro igual ou inferior ao dos poços do dispositivo e que se encontram desalinhados com estes na posição fechada (4) para reter o líquido dentro dos poços, e alinhados com os poços na posição aberta (8).

alinhamento resulta da acção do operador sobre a mola que condiciona a abertura e/ou fecho do sistema de poços (3), a qual passa da posição relaxada (2) à posição comprimida (7). 0 alinhamento é efectuado pelo toque da placa móvel no batente (6). A acção sobre a mola traduz-se no deslocamento da base móvel da posição fechada (4) para aberta (8).

Na entrada do sistema de distribuição de liquido está colocado um reservatório de forma e volume variáveis (1), de modo a permitir o encaixe de diferentes pontas de micropipetas, tubagens ou similares. Através da pressão aplicada no reservatório, pelo operador ou por um sistema de bombagem, o liquido percorre o sistema de canais (5) preenchendo sucessivamente os espaços vazios dos poços com volume variável (3). 0 volume de cada poço é definido pela altura a que se encontram os micro-canais de distribuição de liquido entre os diferentes poços.

Quando todos os poços de volume variável estiverem cheios com o liquido a dispensar, e o nivel de liquido equilibrado entre eles, o operador aplica pressão na base móvel, actuando sobre uma ou mais molas. Resulta desta operação o alinhamento dos poços de volume variável com a zona de abertura contida na base, o que possibilita escoar o liquido de cada poço do dispositivo nos respectivos poços da microplaca. 0 dispositivo tem uma zona de encaixe para garantir o alinhamento entre este e os poços de microplacas onde se pretende colocar o liquido.

dispositivo poderá igualmente funcionar com uma base fixa e a zona a mover para o escoamento do liquido seja a zona dos poços.

A composição do dispositivo está baseada principalmente no uso de polímeros à excepção da mola que poderá ser de metal, de borracha ou de outros materiais deformáveis que retornem à forma inicial.

A presente invenção visa a diminuição de: erros de diluição em microplacas por causa do operador; erros de diluição em microplacas por má pipetagem ou descalibração de micropipetas; o longo tempo necessário para diluir vários compostos em microplacas uma vez que permite encher simultaneamente vários poços de microplacas. Poderá ser aplicado em inúmeras aplicações que envolvam o uso de microplacas, incluindo: determinação de concentrações mínimas inibitórias de antibióticos, agentes antimicrobianos e/ou outros compostos; rastreio e identificação de microorganismos em hospitais; rastreio de enzimas e microorganismos com capacidades biocatalíticas comercialmente interessantes; identificação de compostos com acção terapêutica na indústria farmacêutica; determinação de compostos em kits (e.g. determinação de proteína total em amostras de fermentação; determinação de concentração de glucose no sangue proveniente de vários doentes simultaneamente; kits de ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) e outros kits para determinação rápida de compostos; processos que envolvam o manuseamento de líquidos na escala dos micro e mililitros.

Descrição das figuras

A Figura 1 representa a vista lateral do dispositivo (com 8 poços representados) nas posições fechado (A) e aberto (B).

1. Ponto de aplicação de líquido

2. Mola (relaxada; dispositivo na posição fechada)

3. Sistema de poços dispensadores de líquido

4. Canal dispensador (posição fechada)

5. Micro-canais de ligação entre poços dispensadores

6. Batente

7. Mola (comprimida; dispositivo na posição aberta)

8. Canal dispensador (posição aberta)

9. Base móvel

A Figura 2 representa a vista de topo do dispositivo (com 8 poços representados nas posições fechado (A) e aberto (B).

4. Canal dispensador (posição fechada)

8. Canal dispensador (posição aberta)

Exemplo 1 dispositivo é colocado sobre uma placa de 96 poços, de forma a encaixar os 8 poços nos poços verticais (coluna) da placa. 0 ponto de aplicação (1) por onde o utilizador introduz o liquido que pretende diluir é único. 0 líquido é conduzido aos oito poços (3) por acção da sua aplicação pelo utilizador, sendo a sua distribuição feita de acordo com a altura dos vários canais de ligação entre os poços dispensadores (5) . 0 líquido a diluir é dispensado para dentro dos poços da placa de 96 poços por acção manual do operador sobre uma mola (7) presente no dispositivo de forma a que a base móvel (9) permaneça com os vários canais dispensadores na posição aberta (8). 0 dispositivo é retirado do encaixe e rodado de forma a que o poço do dispositivo com maior volume fique sobre o poço da placa de 96 poços que recebeu anteriormente o menor volume de líquido, sendo de novo encaixado sobre a placa de 96 poços.

operador introduz o novo líquido a adicionar ao sistema no ponto de aplicação (1) para encher os oito poços (3) do dispositivo, sendo a sua distribuição feita de acordo com a altura dos vários micro-canais de ligação entre os poços dispensadores (5). Por acção do operador sobre uma mola (7) presente no dispositivo, o líquido é dispensado para os canais da placa de 96 poços quando os vários canais dispensadores ficam na posição aberta (8).

dispositivo é colocado sucessivamente sobre cada uma das filas de 8 poços das placas de 96 poços.

Exemplo 2 dispositivo do exemplo 1 pode incluir duas ou mais molas responsáveis pelo movimento da base móvel (9).

Exemplo 3 dispositivo do exemplo composto por poços dispensadores, sendo o encaixe feito com os poços horizontais (linha) de uma placa de 96 poços.

Exemplo 4 dispositivo do exemplo 1 tem 96 poços e 12 pontos de aplicação de líquido, cada um ligando um sistema de 8 poços. 0 operador enche cada um dos 12 conjuntos de 8 poços sucessivamente.

Exemplo 5 dispositivo do exemplo 1 tem 96 poços e 8 pontos de aplicação de líquido, cada um ligando um sistema de 12 poços. 0 operador enche cada um dos 8 conjuntos de 12 poços sucessivamente.

Exemplo 6 dispositivo do exemplo 1 tem 6 poços para ser encaixado em placas de 24 poços.

Exemplo 7 dispositivo do exemplo 1 tem o número de poços igual ao número de diluições pretendidas.

Exemplo 8 dispositivo do exemplo 1 pode ser cheio com a ajuda de uma bomba ou outro sistema de transporte de líquido.

Referências Bibliográficas [1] John Eugene Studer J. Disposable antibiotic susceptibility test package. US 4090920, 1978.

[2] Cattaneo S, Gillies MF, Isaksson BJ, Stapert HR, Penterman R. Apparatus and method for performing cellular susceptibility testing. 2010.

[3] Parce JW, Kopf-Sill AR. Methods and apparatus for in situ concentration and/or dilution of materiais in microfluidic systems. US 1999/5869004, 1999.

[4] Matson RS. Method and apparatus for processing biomolecule arrays. WO 2002/026377, 2002.

[5] Shtrahman A, Shtrahman M, Shtrahman G. Apparatus and method of preparation for automated high output biopolymer crystallization via vapor diffusion sitting drop and microbatch téchniques. WO 2002/059402 A2, 2002.

[6] Cho Y-k, Lee J-g, Lee B-s, Park J-m, Lee Y-s. Centrifugal force based microfluidic device for dilution and microfluidic system including the same. US 2011/7951332 B2, 2011.

[7] Kellog G, Jonhson T, Schilling E. Microfluidics devices and methods for diluting samples and reagents. WO

2004/058406 A2, 2004.

[8] Joyce G, Mathies RA, Grover WH, Skelley AM, Paegel BM. Microfluidic serial dilution circuit. WO 2008/039209 Al, 2008 .

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo para diluições sucessivas utilizado em microplacas, compreendendo um reservatório de forma e volume variáveis de aplicação de líquidos, que se encontra numa das extremidades do dispositivo e através do qual se introduz o líquido ou líquidos a serem distribuídos pelo sistema de poços (3) através de acção manual, um conjunto de poços alinhados com volume definido, interliqados por micro-canais (5), colocados a diferentes alturas nos diferentes poços, uma base móvel (9) contendo furos de dimensão igual ou inferior ao diâmetro dos poços (3) caracterizado por compreender:

   a) um único ponto de aplicação (1);

   b) o referido sistema de poços (3), no qual o volume de cada poço é definido pelo nível de equilíbrio de líquido resultante da altura a que se encontram os micro-canais (5) de enchimento e despejo;

   c) uma mola que por pressão aplicada faz deslocar a base móvel (9) entre as posições fechada (4) e aberta (8), alinhando o fundo dos poços (3) com os furos da base móvel

   (9) , ocorrendo o escoamento do líquido contido nos poços (3) , na posição aberta (8); d) uma zona de encaixe entre o dispositivo e as microplacas. 2 . Dispositivo de acordo com a reivindicação 1,

   caracterizado por o transporte de líquido ser efectuado por aplicação de pressão manual, ou de uma bomba externa, no ponto de aplicação de líquido (1).
2. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o transporte de líquidos entre os poços ser efectuado através de micro-canais (5) por aplicaçao de pressão manual, ou de uma bomba externa, no ponto de aplicaçao de líquido (1) .
3. 4. Dispositivo de acordo caracterizado por a base móve dos poços na posição fechada ( com a reivindicação 1, (9) reter o líquido dentro ) ·
4. 5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma zona de encaixe que realiza o alinhamento manual dos poços do dispositivo com os poços da microplaca.
5. 6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os poços serem despejados por acção de uma pressão aplicada que faz movimentar uma mola, que desloca a base móvel (9) da posição fechada (4) para aberta (8) .
6. 7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a base móvel (9) realizar o escoamento do líquido contido nos poços através do alinhamento do fundo dos poços com os furos de igual ou inferior diâmetro, presentes na base móvel (9) na posição aberta (8).
7. 8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, depois de terminada a aplicação de pressão na mola, a referida mola voltar à posição inicial mantendo o dispositivo na posição fechada (4).
8. 9. Dispositivo de acordo com a reivindicação

   1, caracterizado por a base ser fixa e a zona móvel movimentar pela acção de uma mola ser a zona dos poços.
9. 10. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1, 6, 8 e 9, caracterizado por os poços serem despejados por acção de uma pressão aplicada que faz movimentar duas ou mais molas, as quais movimentam a base móvel (9) da posição fechada (4) para aberta (8).