PT720508E - Dispositivo para dialisar amostras - Google Patents

Description

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U DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO PARA DIALISAR AMOSTRAS"

Campo da invenção A presente invenção refere-se a um dispositivo para a diálise de pequenas amostras de volume fixo tais como aquelas vulgarmente dialisadas nos laboratórios de investigação. 0 dispositivo, que pode ser descartável, é vantajoso na carga e descarga de amostras e acelera a diálise da amostra. 0 dispositivo pode ser submerso e movimentado livremente no dialisado {dialysate), seguro num vaso da escolha do utilizador como por exemplo uma proveta.

Antecedentes Já se sabe há algum tempo que as moléculas de vários pesos moleculares podem ser separadas através de uma membrana semi-permeável. Devido à sua composição, e consequentemente sua porosidade, a membrana permite a moléculas iguais ou menores que um peso molecular particular atravessar a membrana. As moléculas maiores são incapazes de atravessar. Isto conduziu a quatro aplicações comuns das membranas de diálise: 1) trocar um tampão da amostra por outro tampão 2) dessalinização da amostra, 3) separações moleculares, e 4) concentração de amostras. Estas aplicações são frequentemente utilizadas na área da pesquisa laboratorial e na diálise de fluidos corporais do paciente, como por exemplo sangue. Têm sido desenvolvidos vários processos sendo deste modo a membrana de diálise o único caminho da troca molecular entre uma amostra e o dialisado. 0 processo mais amplamente utilizado nos laboratórios de investigação é o de pegar uma 1

Li membrana de diálise, a qual é moldada na forna de um tubo, e amarrar ou prender um extremo do tubo para formar um saco. A solução da amostra é adicionada ao interior do saco da membrana de diálise, o qual é depois amarrado ou preso no outro extremo que permaneceu aberto. 0 saco, agora um vaso fechado, é submerso no dialisado.

Este processo acima descrito apresenta desvantagens significativas. 0 amarrar ou prender os extremos dos tubos das membranas de diálise exige perícia. Se o extremo do tubo não for amarrado com cuidado, o saco irá vazar e a amostra poderá ser perdida. Do mesmo modo, é difícil carregar e descarregar a amostra do saco porque a membrana é flácida; as amostras são frequentemente derramadas durante estes passos. Tocar a membrana dos tubos da diálise com os dedos pode também afectar a diálise da amostra. Por isso, é necessário perícia para tocar o menos possível na membrana quando se amarra ou se prende. Uma alternativa é a de calçar luvas, contudo, também é necessário perícia para amarrar os tubos com as luvas calçadas. Dado que a câmara das amostras da membrana dos tubos de diálise se encontra aberta durante a carga e descarga da amostra, a amostra pode ser contaminada com qualquer substância no ar ambiente. Seria desejável possuir uma câmara de amostra que se encontre hermeticamente vedada e adicionar a amostra com um dispositivo tal como uma agulha e seringa. Também, os tubos de membrana de diálise por via húmida, não podem ser etiquetados de modo que a etiquetagem tem que ser efectuada numa mola pequena ou num objecto, que se encontra inconvenientemente anexado aos tubos, com material tal como fitas.

De modo a solucionar alguns dos problemas com a carga e descarga de amostras para e dos tubos de diálise tal como descrito acima, uma empresa ofereceu sacos de diálise preformados. Estes sacos são tubos de diálise que já foram presos num extremo, tendo sido fixado no extremo aberto um funil. Após a amostra ter sido carregada através do funil, o 2

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f tubo é preso abaixo do funil, prosseguindo a diálise. Embora a carga e descarga de amostras esteja um pouco simplificado, o produto ainda sofre dos outros problemas descritos acima para os tubos de diálise.

Um outro produto comercialmente disponível teve uma outra abordagem para solucionar algumas das desvantagens dos tubos de diálise e do saco de tubos de diálise preformados. Dois anéis concêntricos, um maior do que o outro, capturam uma folha de membrana entre os anéis quando o anel externo é apertado no anel interno. É formado um vaso, de tal modo que os anéis formam as paredes do vaso, sendo o fundo a membrana de diálise. 0 vaso é então colocado a flutuar na parte superior do dialisado, sendo adicionado amostra ao interior do vaso flutuante. Embora esta solução ofereça vantagens, origina novos problemas. Primeiro, a amostra encontra-se aberta ao ar ambiente o que permite que seja facilmente contaminada. Segundo, dado que o vaso está aberto, é fácil para a amostra derramar para dentro do dialisado quando flutua. A carga e descarga encontram-se enormemente simplificados, mas a montagem do dispositivo exige alguma perícia do utilizador. Têm sido publicados vários padrões para a diálise de fluidos corporais de pacientes. Por exemplo, a patente US 3,459,176 descreve um dispositivo para a diálise de sangue humano. A invenção realiza uma câmara interna que dialisa com dialisado que se encontra contido dentro de uma câmara externa rígida e fixa. A câmara interna, ou câmara de amostra, encontra-se aberta nos dois extremos o que permite estender-se por tubos e ser unida ao sistema circulatório do paciente para diálise com o dialisado. Este dispositivo não permite que a câmara da amostra se mova do vaso de dialisado fixo para outro vaso de dialisado. Também, dado que a câmara da amostra se encontra concebida para estar contínua ao sistema circulatório do paciente, a câmara não acomoda uma amostra pequena de volume 3 fixo tal como investigações. aquele utilizado no laboratório de

Um sistema de fluxo semelhante àquele descrito acima é apresentado por Wyatt et al. na patente US 3,679,059 como uma unidade separadora de junta para o envoltório da membrana e um processo para a preparação da mesma. O dispositivo realiza um entrançado em malha que se encontra inserido nos bordos com material semelhante a junta para formar uma unidade. Estas unidades são depois empilhadas em múltiplos para formar um envoltório. Membranas de diálise ou semelhante encontram-se fixadas entre o entrançado em malha durante a formação do envoltório, sendo acedidos através de orifícios numa realização descrita na patente US 2,758,083. O resultado é uma série de câmaras que se encontram fixadas em relação uma à outra e contêm alternativamente amostras e dialisados, tal como inicialmente descrito por Heibig na patente US 1,757,364. A amostra e o dialisado fluem através de uma série de câmaras em direcções opostas de modo a realizar a diálise das duas soluções nos seus recipientes. A câmara da amostra não se pode mover livremente dentro de um vaso de dialisado da escolha do utilizador ou ser facilmente transferida para outro vaso de dialisado. Isto torna o envoltório da membrana impraticável para diálise de pequenas amostras de volume fixo, de pesquisa.

Urbain descreveu na patente US 1,777,057 um sistema para a diálise de líquidos putrescíveis que utiliza uma câmara de amostras de volume fixo e um vaso vedado de dialisado. Isto é obtido colocando o liquido putrescível numa câmara de amostras e flutuando a câmara de amostras dentro de um vaso externo vedado que contém o dialisado. 0 vaso de dialisado vedado encontra-se colocado em conjunção com outros vasos o que permite somente a introdução de azoto livre de oxigénio. Embora Urbain indicasse a utilização de vaso de dialisado vedado, para utilização num laboratório de investigações seria desejável ter uma câmara de amostras vedada. Isto iria 4

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U K permitir à amostra a ser dialisada, ser facilmente movimentada livremente de um vaso de dialisado para outro, ou mudar facilmente o dialisado dentro do vaso externo.

Foi descrito por Leon um outro dispositivo (patente US 4,865,813) que realiza uma câmara de amostras para uma amostra de volume fixo. Leon apresenta uma câmara de amostras vedada com um septo para a introdução da amostra na câmara de amostras com uma agulha e seringa. A rodear a câmara de amostras, encontram-se quatro câmaras fixas de reagentes que são comunicáveis com a câmara da amostra no centro. As moléculas da câmara de amostras podem difundir-se para dentro das quatro câmaras, que contém quatro reagentes diferentes, resultando em reacções calorimétricas separadas baseadas na presença da substância a analisar desconhecida. Dado que as câmaras de reagente são pré vedadas para armazenagem, o dispositivo não é prático para a diálise de amostras tais como aquelas dialisadas nos laboratórios de investigações. As câmaras de dialisado não se encontram somente numa geometria fixa em relação à câmara de amostras, mas também são de volume fixo, não estando abertas à adição de dialisado fresco. A patente US 3,696,931 descreve um dispositivo que é utilizado para a purificação da água do mar ou água contendo impurezas. A invenção realiza uma câmara fechada. A câmara fechada contém matéria que é utilizada para extrair água osmoticamente através de uma membrana semi-permeável deixando os contaminantes de fora. A câmara não se encontra hermeticamente vedada, não podendo ser carregadas e descarregadas amostras com um dispositivo tal como uma agulha e seringa.

Dos dispositivos descritos acima, nenhum permite a carga e descarga cómoda de amostras de volume pequeno e fixo, a serem dialisadas no laboratório de investigações. Também, nada protege a amostra da contaminação durante a carga e descarga. 5

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A FR-A-26 78 950 descreve um cartucho para a extracção de ácidos núcleicos tendo uma câmara de diálise com meios para carregar e descarregar, caracterizado por compreender um suporte alongado fino com uma abertura central, membranas fixadas aos dois lados do suporte e anéis de extremidade montados nos extremos longitudinais do suporte, tendo cada anel um canal que abre para dentro da câmara de diálise. Os canais podem ser fechados por um septo separado. Este dispositivo compreende várias partes e não pode ser facilmente carregado e descarregado. A JP-A-21 60 022 descreve uma câmara de diálise formada por um quadro que se encontra firmemente inserido dentro de um tubo de diálise. 0 quadro pode ser fixado a uma câmara de liquido externa. 0 liquido a ser dialisado pode ser carregado através de um orifício no lado superior da câmara. É objectivo da presente invenção proporcionar um dispositivo para diálise, particularmente de amostras de volume pequeno e fixo, o qual pode ser carregado e descarregado convenientemente, protegendo a amostra de contaminação durante a carga e descarga, permitindo a diálise efectiva ao possuir uma elevada relação de superfície para o volume e permitindo a remoção conveniente de bolhas de ar, sendo muito simples de fabricar e de utilizar.

Sumário da presente invenção A presente invenção refere-se a um dispositivo para a diálise de uma amostra de acordo com a reivindicação 1. 0 dispositivo realiza uma câmara de amostras vedada hermeticamente, formada por uma junta com membranas de diálise afixadas a cada lado numa relação substancialmente paralela. A junta é impermeável à amostra a ser dialisada, mas é penetrável e reutilizável de tal modo que uma agulha ou semelhante pode ser inserida 6 Γ através da junta, para dentro da câmara e depois retirada sem permitir a fuga da amostra. A junta possui uma espessura suficiente para acomodar a inserção de uma agulha.

Numa forma de realização adicional, o dispositivo descrito acima é adaptado num invólucro rígido contendo janelas que expõem as membranas de diálise e adicionalmente contêm um canal paralelo às membranas de diálise de modo a direccionar uma agulha para dentro da junta ao longo de uma direcção substancialmente perpendicular ao bordo da junta, para que a agulha possa aceder à câmara sem entrar em contacto com a superfície das membranas.

Breve descrição dos desenhos

Figura 1 perspectiva em explosão do dispositivo desmontado,

Figura 2 corte transversal lateral do dispositivo,

Figura 3 perspectiva de uma bóia que pode ser utilizada para flutuar o dispositivo num dialisado,

Figura 4 plano frontal da bóia e dispositivo montados,

Figura 5 vista lateral da bóia e dispositivo montados.

Descrição da forma de realização preferida

Em relação aos desenhos, a figura 1 apresenta um dispositivo 10 descrevendo os elementos sobre o mesmo quando desmontado. O dispositivo inclui uma junta 12 e membranas de diálise 14 e 16. Tal como ilustrado na figura 2, quando montadas as membranas de diálise 14 e 16 encontram-se afixadas a cada lado da junta 12 para formar uma câmara 18. 7

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Um aspecto importante da presente invenção é que a câmara 18 formada pelas membranas e junta se encontra hermeticamente vedada e por a junta ser penetrável por uma agulha e poder ser novamente vedável. Uma agulha, ou semelhante, pode ser inserida através da junta para dentro da câmara, para o fornecimento da amostra e depois retirada sem permitir a fuga da amostra. Para este fim, a junta deve ser de um material que é flexível, com elevada função de memória. Silicone é o mais vantajoso. Voltando às membranas, as membranas de diálise usuais, vulgarmente derivadas de celulose regenerada, são vantajosas. De modo a obter uma câmara vedada hermeticamente, as membranas são fixas com segurança à junta por cola adesiva.

Embora o dispositivo descrito acima, compreendendo a câmara 18 vedada hermeticamente formada pela junta 12 e membranas 14 e 16, possa ser directamente utilizado para dialisar uma amostra, o dispositivo é de preferência instalado dentro de um invólucro rígido. 0 invólucro estabiliza estruturalmente o dispositivo para facilitar o manuseio, permite a fixação de indicações para identificação e, talvez o mais importante, permite a inserção directa da agulha para diminuir a probabilidade de penetrações de agulha através da membrana.

De acordo com o mesmo, tal como ilustrado nos desenhos, uma realização adicional desta invenção compreende o dispositivo 10 ajustado dentro dum invólucro formado pelas placas 20, 22. Cada uma das placas 20, 22 compreende janelas 24, 26, respectivamente, posicionadas opostas à membrana do dispositivo 10. O alinhamento das placas 20, 22 pode ser obtido através da realização de uma língua 28 e reentrância 30. As placas podem ser vedadas de modo a apertar firmemente o dispositivo dentro do invólucro para formar o módulo 32 completo por meio de soldagem sónica, adesivo ou semelhante.

Tal como apresentado, o invólucro, quando montado, contém um canal 34 para direccionar e guiar uma agulha para dentro da 8 f

Li ^—ç· junta e, por sua vez da câmara. 0 canal corre paralelo às membranas, e encontrando-se substancialmente perpendicular ao bordo da junta de modo que a agulha possa aceder à câmara 18 sem entrar em contacto com as superfícies das membranas. De preferência, tal como apresentado na figura 1, o canal encontra o bordo da junta numa esquina de modo que, ao inclinar o modulo, possa ser acolhida e retirada amostra na esquina. Podem ser também utilizados múltiplos canais através do invólucro.

Um exemplo da utilização do dispositivo descrito acima seria a troca de um tampão, no qual a amostra de uma proteína reside, por outro tampão. A proteína no tampão "A" seria injectada na câmara de amostras vedada hermeticamente do dispositivo e, depois, o dispositivo seria submerso no tampão "B" (dialisado) que se encontra contido num vaso, como por exemplo uma proveta. Sendo a proteína maior do que os poros da membrana de diálise, seria retida dentro da câmara da amostra, enquanto que as moléculas do tampão dentro da câmara da amostra iriam intercambiar por difusão com as moléculas do tampão no dialisado. 0 dispositivo descrito aqui é facilmente manuseado pelo utilizador e não necessita de qualquer perícia especial. As amostras são carregadas e descarregadas com uma agulha e seringa e durante o processo os dedos nunca entram em contacto com a membrana, somente com o invólucro que rodeia a membrana. Dado que o dispositivo é rígido e se encontra hermeticamente vedado, é improvável o derramamento da amostra. Também, dado que a câmara da amostra se encontra hermeticamente vedada, sendo a amostra carregada e descarregada com uma agulha e seringa, a amostra não pode ser contaminada com qualquer substância do ar ambiente. 0 invólucro que rodeia a câmara da amostra é amplo o que permite a fácil etiquetagem da amostra com canetas de marcação cientificas vulgarmente utilizadas. A rigidez do invólucro da corrente invenção posiciona as membranas de modo 9 Γ L-Cj a que elas fiquem paralelas umas às outras separadas somente pela espessura da junta. 0 resultado é uma câmara de amostras que possui uma elevada relação de superfície para o volume. Comparado com os tubos.de diálise os quais assumem uma forma cilíndrica quando carregados com amostra, a elevada relação de superfície para o volume da presente invenção resulta em tempo de diálise mais rápido.

Em utilização, a amostra é carregada para dentro do dispositivo, deslizando uma agulha por um canal de guia de agulha no invólucro, através do lado da parede da junta, a qual também actua como um septo auto vedante. Uma vez que a agulha passe através da parede da junta e penetre na câmara da amostra, o êmbolo da seringa é pressionado e a amostra transferida do tambor da seringa para dentro da câmara de amostras do dispositivo. Para executar efectivamente a diálise, é preferível retirar qualquer ar que esteja na câmara antes de a amostra ser carregada. 0 êmbolo da seringa pode ser puxado para trás para puxar o ar através da agulha que se encontra de tal modo posicionada que se encontra em contacto directo com a bolha de ar na câmara da amostra. Uma vez que o ar tenha sido retirado e a amostra se encontre em contacto com a quantidade máxima de membrana de diálise, o dispositivo é submerso no dialisado. 0 dialisado é seguro num vaso, como por exemplo uma proveta, podendo a mistura do dialisado ser incorporada para assegurar uma camada molecular fresca de dialisado em contacto com a membrana do dispositivo. Devido à natureza autónoma dos dispositivos, estes podem ser facilmente transferidos para um vaso contendo dialisado fresco o que tem o efeito de acelerar a diálise. Alternativamente, o dispositivo pode ser puxado do dialisado enquanto este é decantado do vaso, sendo adicionado dialisado fresco. Após a diálise da amostra estar completa, o dispositivo é retirado do vaso contendo o dialisado, sendo a agulha deslizada pelo canal guia da agulha, no invólucro, através da parede da junta. Após a agulha ter passado através da junta e efectuado o contacto com a amostra, o êmbolo é 10 retirado para trás de modo a retirar a amostra para dentro do tambor da seringa. A agulha é posicionada na câmara da amostra de modo a que toda a amostra é alimentada para dentro da agulha, sendo a recuperação da amostra essencialmente completa.

Um processo especialmente conveniente de utilizar o dispositivo de diálise descrito aqui, com ou sem o invólucro, encontra-se representado nas figuras 3-5. Este processo envolve a combinação do dispositivo, apresentado geralmente como 36 com uma bóia 38. Sendo uma bóia, o corpo 40 é para esse fim feito de um material tal como espuma de borracha que irá flutuar. A bóia contém um canal 42 o qual é ligeiramente mais apertado do que a espessura do dispositivo de modo que quando a bóia e dispositivo se encontram montados, tal como apresentado nas figuras 4 e 5, o dispositivo ajusta-se comodamente na bóia; tendo o material da bóia memória para exercer uma força suficiente para segurar o dispositivo no lugar. Em utilização, o módulo da bóia e dispositivo podem simplesmente flutuar numa proveta contendo dialisado. 0 dispositivo é submerso abaixo da superfície enquanto a bóia flutua. Após a diálise, o módulo pode ser facilmente removido e colocado na perpendicular na bancada de um laboratório ou semelhante utilizando a bóia como apoio.

Lisboa, 4 de Julho de 2000

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims (3)

1. u t \ Γ REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (10) para a diálise de uma amostra compreendendo uma câmara (18) vazia vedada hermeticamente formada por uma junta (12) com membranas de diálise (14, 16) afixadas a cada lado da referida junta (12) numa relação face a face substancialmente paralela sem quaisquer estruturas de suporte adicionais entre as mesmas, sendo a referida junta (12) impermeável à amostra a ser dialisada, mas penetrável e de espessura suficiente para se poder inserir uma agulha através da junta (12), para dentro da câmara (18), e retirar sem derrame da amostra, possuindo a referida junta (12) uma elevada função de memória de modo a poder ser novamente vedada para permitir a retirada da agulha sem derrame da amostra.
2. 2. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente um invólucro (20, 22) rígido dentro do qual a câmara (18) vedada é colocada, contendo o referido invólucro (20, 22) janelas (24, 26) que expõem as membranas (14, 16) e contendo adicionalmente um canal (34) paralelo às membranas (14, 16) para direccionar uma agulha para dentro da junta (12) ao longo de uma direcção substancialmente perpendicular ao bordo da junta (12), de modo a que a agulha possa aceder à câmara (18) sem entrar em contacto com as superfícies das membranas (14, 16).
3. 3. Dispositivo (10) de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, compreendendo adicionalmente 1 uma bóia (38) ajustada à câmara (18) ou ao invólucro (20, 22) que compreende a câmara (18). Lisboa, 4 de Julho de 2000 0 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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