ES2242877T3 - Sistema para la separacion de particulas que se atraen magneticamente. - Google Patents

Abstract

Sistema para la separación de micropartículas que se atraen magnéticamente, que están suspendidas en un líquido, que contiene un dispositivo magnético(5) con como mínimo dos imanes en forma de anillo (10, 10¿, 10¿¿, 10¿¿¿) cuyo eje magnético se dispone en vertical al plano del anillo y sus espacios interiores anulares forman una zona o un recinto para el alojamiento de un recipiente(20).

Description

Sistema para la separación de partículas que se atraen magnéticamente.

La presente invención pertenece al sector de la analítica, en particular de la analítica clínica e inmunológica que utiliza partículas que se atraen magnéticamente.

La invención hace referencia a un sistema para la separación de partículas que se atraen magnéticamente, que se suspenden en un líquido que contiene un dispositivo magnético con como mínimo dos imanes anulares o cíclicos, cuyo eje del imán se dispone verticalmente al plano del anillo, los imanes se disponen uno sobre otro en el mismo sentido o en sentido opuesto y los espacios interiores de los anillos constituyen una zona de alojamiento o recepción para un recipiente. La invención hace referencia además a un método para la separación y lavado de partículas que se atraen magnéticamente que utiliza dicho sistema, así como a un sistema que posee un dispositivo de movimiento para suspender las partículas separadas.

En el ámbito del análisis químico se ha establecido ya desde hace algún tiempo la utilización de partículas que se atraen magnéticamente. Las partículas que se atraen magnéticamente se emplean por tanto en un primer lugar para la separación de sustancias/partículas de la matriz de prueba que se van a detectar. Para ello las partículas que se atraen magnéticamente se revisten de tal forma que o bien directamente o tras su reacción con sustancias auxiliares se enlazan en su superficie al material que se va a detectar. En estos procesos se quiere o es imperioso separar totalmente la sustancia que se va a detectar de la matriz de prueba, para que los pasos analíticos siguientes no se vean alterados. Una separación de las partículas que se atraen magnéticamente de la matriz de prueba es muy importante para poder lavar las partículas y conseguir así una separación todavía mayor de la matriz de prueba.

En los documentos US 5.827.478 y US 5.888.835 se han descrito los dispositivos en los cuales las partículas magnéticas, que se encuentran en suspensión, se separan mediante el desplazamiento de los imanes a un lado exterior del recipiente. El líquido de prueba que sobra se extrae del recipiente y las partículas se lavan con un líquido de limpieza. Para ello las partículas se podrían suspender en un líquido de lavado tras extraer el sobrante.

En los documentos US 5.976.369 y US 5.897.783 se han descrito los dispositivos, en los cuales las partículas magnéticas se depositan a través de un dipolo magnético en la pared interior de un recipiente. Mediante el diseño del yugo magnético se consigue una separación, en la cual las partículas se depositan esencialmente en forma de un anillo. Utilizando un dipolo de este tipo no es posible, sin embargo, la formación de un anillo homogéneo.

De la EP 0 479 448 se conoce además un dispositivo de separación que presenta una placa magnética con orificios, en los que se introducen los recipientes con las partículas magnéticas en suspensión. La placa magnética se ha creado de manera que el eje norte-sur se dispone en paralelo al eje del orificio.

En el documento JP 62053714 se ha descrito un dispositivo que presenta una multitud de imanes cíclicos, cuyo eje magnético se dispone vertical al plano del anillo y cuyos espacios interiores de los anillos constituyen un recinto. En este dispositivo los imanes cíclicos se disponen de manera que los imanes se encuentran del mismo sentido uno sobre otro, es decir, el polo norte de un anillo limita con el polo sur del otro anillo.

En el ámbito de la presente invención se ha averiguado que los dispositivos de separación conforme a los documentos anteriormente mencionados facilitan ciertamente una separación satisfactoria, pero en lo que se refiere a su eficacia de lavado pueden mejorar. Entre otras cosas se ha averiguado que una deposición muy intensa, concentrada de las partículas puede ser un inconveniente puesto que las partículas se agrupan de forma muy compacta y frecuentemente tras una etapa de resuspensión todavía quedan grupos muy tupidos. En estos casos, el espacio intermedio de las partículas o bien no es accesible o bien solo de forma insuficiente para los líquidos de lavado. Otro inconveniente de una deposición concentrada, intensiva de las partículas consiste en que con frecuencia una resuspensión de las partículas solamente es posible con un gasto muy elevado. Se ha propuesto un sistema, conforme a la invención, en el cual las partículas se depositan a ser posible de un modo uniforme en una zona interior relativamente grande de un recipiente. En esta situación, es posible tanto un lavado eficaz o bien una mezcla de las partículas con un líquido de reacción como también una resuspensión relativamente simple de las partículas. En el sistema y método conforme a la invención se consigue la deposición preferida aquí mencionada mediante una disposición de cómo mínimo dos imanes de forma circular, cuyo eje magnético está orientado verticalmente al plano del anillo y los imanes se disponen en el mismo sentido o en el sentido opuesto uno sobre otro, de manera que el espacio interior del anillo formado constituye un lugar apropiado para una deposición magné-
tica.

Las partículas que se atraen magnéticamente en el sentido de la presente invención son partículas tanto paramagnéticas como también preferiblemente ferromagnéticas. En cuanto a las partículas ferromagnéticas se prefieren sustancias magnéticamente duras, que tras la eliminación de un campo magnético exterior no presenten ningún magnetismo residual o bien únicamente un magnetismo mínimo. Un magnetismo residual dificultaría una nueva suspensión completa de las partículas. Las micropartículas que se atraen magnéticamente presentan típicamente un diámetro del orden de pocos micrómetros, preferiblemente del orden de 1,5 a 4 \mum. Este tipo de partículas se pueden adquirir en el comercio, por ejemplo, de la marca Dynal. Para su uso en el campo de la analítica las partículas se recubren habitualmente de un elemento de fijación o enlace. Este puede tratarse de revestimientos que se enlazan directamente a un análito que va a ser identificado como también revestimientos de tipo universal, como por ejemplo, la estreptavidina. Mediante la reacción de partículas con un revestimiento universal con conjugados de un elemento de fijación o enlace para el revestimiento universal (por ejemplo, biotina) y un elemento de fijación para el análito, pueden crearse micropartículas con enlaces específicos. Puesto que se conocen desde hace tiempo métodos de fabricación de micropartículas para el análisis químico/inmunológico, no se ha entrado en detalle respecto a este tema.

Para la realización de un análisis se mezclan las micropartículas con un líquido de prueba como la sangre o el suero, de manera que los análitos a identificar puedan enlazarse en la superficie de las micropartículas o bien allí provoquen una reacción específica. Tanto las micropartículas como también el líquido de prueba pueden ser sometidos a otras etapas de reacción antes de la etapa de reacción descrita, como la suspensión, dilución, proceso de disgregación, etc. Para realizar un análisis en general es necesario separar a ser posible del todo la parte de la muestra que no corresponde al análito (matriz de prueba), para evitar una alteración de posteriores reacciones de identificación. En el ámbito de la invención esto se lleva a cabo mediante la separación de partículas atraíbles magnéticamente y la separación del líquido que queda (también llamado en el uso del idioma general el sobrante). En el caso normal las micropartículas separadas deben lavarse antes de realizar otra etapa de análisis, para eliminar el líquido adherido que todavía contiene la matriz de prueba. Dicho lavado puede realizarse según la invención mientras las partículas se depositan o bien mientras las partículas están suspendidas en el líquido. Tal como se ha indicado con anterioridad, la presente invención se caracteriza por que las micropartículas se depositan de tal forma que pueden volverse a suspender especialmente bien y sin mantener unos agregados grandes. Las partículas pueden emplearse ahora en formas distintas para un aná-
lisis.

Para llevar a cabo una separación debe introducirse una suspensión de micropartículas magnéticas en el campo de acción del dispositivo magnético, es decir en el caso indicado en el espacio interior de los imanes cíclicos. Esto puede conseguirse en primer lugar de manera que un recipiente no magnético, en el cual se encuentra la suspensión, se introduzca en el espacio interior circular formado por los imanes cíclicos. De un modo alternativo, el dispositivo magnético puede moverse de manera que el recipiente con la suspensión se sumerja en el espacio interior. Otra posibilidad puede ser la elección de un dispositivo magnético que esté construido a base de dos o más piezas, preferiblemente dos medias cáscaras, que se separen al introducir un recipiente, el recipiente se coloque en el espacio interior creado y las piezas choquen una junta a otra para aplicar el campo magnético.

Los imanes cíclicos de un dispositivo magnético conforme a la invención pueden disponerse uno sobre otro en el mismo sentido o en sentido opuesto. Una orientación en el mismo sentido conduce a unos gradientes de campo magnético de mayor intensidad y por tanto a una separación más rápida de las partículas. Tal como se ha indicado anteriormente, una disminución del tiempo de separación es en principio favorable para reducir la duración del proceso de análisis, pero frecuentemente está enlazado a una torta de partículas que es más difícil de volver a suspender. Si se elige un dispositivo con unos imanes dispuestos en sentido contrario, resulta preferible prever un dispositivo de sujeción que mantenga unidos los imanes ante la repulsión. Tanto en una orientación en el mismo sentido como en sentido opuesto de los imanes se pueden prever unos elementos distanciadores entre cada uno de los imanes, que sean de un material no magnético. Mediante la elección del distanciador, especialmente de su grosor, puede modificarse la intensidad y la distribución espacial del campo magnético de un modo sencillo. Por lo que es posible fácilmente
adaptar el dispositivo magnético a las exigencias correspondientes.

En lo que se refiere a la invención se ha averiguado que el espacio interior del anillo, en el que se introduce un recipiente para la separación, debería presentar preferiblemente un corte transversal del orden de 4 a 10 mm. Además es preferible que cada uno de los imanes empleados para el dispositivo magnético tenga una remanencia magnética superior a 0,8 T. Este tipo de imanes cíclicos puede obtenerse, por ejemplo, a través de la empresa Bomatec, Höri en Suiza. En el campo de la invención se prefieren los imanes en forma de anillo circular, puesto que con ellos puede lograrse una separación homogénea de las partículas en la pared interior del recipiente. Sin embargo, también son posibles los imanes con otras formas, por ejemplo, con un diseño de cuadrilátero o polígono. El espacio interior del anillo y la zona exterior del recipiente se adaptan preferiblemente uno al otro de manera que entre la pared interior del imán y la pared exterior del recipiente quede una hendidura de preferiblemente 0 hasta 1,5 mm, mejor todavía menos de 0,5 mm, cuando el recipiente respectivo se introduce de forma concéntrica en los imanes cíclicos.

En el ámbito de la presente invención se ha descubierto un dispositivo para la resuspensión de las micropartículas depositadas, que puede emplearse preferiblemente en un sistema para la separación con un dispositivo magnético según la invención.

El dispositivo para la suspensión de las micropartículas depositadas posee un soporte para la colocación de un recipiente. El soporte del recipiente se mueve con un dispositivo de movimiento para la suspensión de las partículas. Preferiblemente el soporte del recipiente descansa de manera que puede desplazarse de un modo que el eje del recipiente bascula respecto a la vertical. Un descanso o almacenamiento de ese tipo puede conseguirse por ejemplo mediante un soporte de recipiente con un área exterior en forma de un segmento esférico, que se coloca en un espacio hueco correspondiente, el cual presenta una cavidad en forma de una esfera parcial. Un movimiento del soporte del recipiente se puede realizar mediante una unión mecánica con un accionamiento por excentricidad.

La presente invención se aclara con ayuda de las figura siguientes:

Figura 1: Dispositivo magnético en perspectiva

Figura 2: Etapas del proceso para el lavado de micropartículas utilizando el dispositivo magnético representado en la figura 1.

Figura 3: Representación esquemática de los dispositivos magnéticos en un corte transversal

Figura 4: Módulo para la separación y resuspensión de las micropartículas

La figura 1 muestra una representación en perspectiva de un dispositivo magnético conforme a la invención, en el cual se disponen cuatro imanes circulares (10, 10', 10'', 10''') uno sobre otro. El eje magnético de los imanes circulares es vertical al plano del anillo. Entre los imanes magnéticos se encuentran los elementos distanciadores (11, 11', 11''). Los elementos distanciadores constan de un material no magnético, por ejemplo de un plástico. A través de los espacios interiores de los imanes magnéticos dispuestos uno sobre otro se configura un espacio interior (12) para colocar un recipiente de muestras (20). En el dispositivo representado se disponen los imanes
circulares del mismo sentido, de manera que su eje norte-sur se presenta en la misma dirección.

En la figura 2 se muestran de forma esquemática cada uno de los pasos del proceso para el lavado de las micropartículas con ayuda del dispositivo magnético representado en la figura 1. En la figura 1a se muestra en perspectiva el dispositivo magnético, mientras que las figuras restantes son cortes transversales.

Inicialmente se coloca un recipiente con las micropartículas suspendidas en el mismo en el espacio o lugar de recepción (12) del dispositivo magnético (5) (figuras a y b). Tan pronto las micropartículas se han depositado en la pared interior del recipiente debido al campo magnético, se extrae con una pipeta (30) el líquido que se encuentra en el recipiente ahora separado de las micropartículas (figura c). Luego se añade líquido de lavado (figura d) y éste se extrae del recipiente con ayuda de la pipeta (figura e). Se llena el recipiente de nuevo con líquido de lavado (figura f) y el recipiente y el dispositivo magnético se separan espacialmente uno de otro (figura g). Luego la torta de micropartículas depositada (50) queda suspendida en el líquido debido al movimiento del recipiente (figura h). Alternativamente al método representado puede emplearse también un llenado de líquido para la resuspensión de las distintas micropartículas, en el cual sin embargo se elimina la influencia del campo magnético. El proceso de las etapas a hasta h puede repetirse en caso de que sea necesario. Para incrementar la eficacia del lavado también es posible conectar tras la etapa f con la etapa c utilizando un líquido de lavado nuevo. La secuencia c hasta f puede repetirse tan a menudo como se desee/requiera.

La figura 3 muestra tres dispositivos magnéticos diferentes. En la figura 3a se representa un dispositivo, en el cual se unen tres imanes circulares de polaridades opuestas por medio de una abrazadera o pinza (40). En la figura 3b se representa un dispositivo correspondiente con 4 imanes circulares dispuestos en sentido opuesto. La figura 3c muestra finalmente un dispositivo, en el cual entre los imanes circulares se encuentra el elemento distanciador (11, 11').

La figura 4 muestra un sistema que es adecuado tanto para la separación magnética de micropartículas como también para la resuspensión de distintas micropartículas en los líquidos. En este dispositivo se halla un recipiente en un soporte (61), que tiene la forma exterior de una semiesfera. La semiesfera está fijada en un molde estacionario (62) que se adapta al soporte. El soporte se dispone en el molde de manera que puede realizar un movimiento con el cual se inclina el eje longitudinal del recipiente respecto a la vertical. Para ello el soporte presenta unos tirantes de unión (63), que están unidos por una placa de movimiento (64). La placa de movimiento tiene en un lado inferior asimismo un tirante de unión (65), que se desplaza por medio de una arandela excéntrica (66) en un movimiento de balanceo. Para ello la arandela excéntrica (66) gira en rotación por medio de un motor (67). En la placa de movimiento (64) se dispone además un dispositivo magnético (5) conforme a la figura 1. La placa de movimiento puede desplazarse hacia arriba por medio de un dispositivo elevador (70) a lo largo de los tirantes de unión (63), de manera que el recipiente se sumerja en el espacio interior formado por los imanes. Con este dispositivo inicialmente se puede llevar a cabo un proceso de separación, en el cual se ajusta un recipiente en la posición de recepción o alojamiento y el dispositivo magnético (5) se dispone de manera que una zona inferior del recipiente queda sumergida en su espacio interior o bien el dispositivo magnético puede desplazarse hacia arriba por medio del dispositivo elevador (70), para producir una separación de las partículas. Ahora en esta posición se pueden llevar a cabo los pasos b hasta f representados en la figura 2. Para la resuspensión se colocará el dispositivo magnético (5) en su posición inferior, que se representa en la figura 4, y el recipiente con su contenido se desplaza por medio del dispositivo excéntrico de tal forma que se realiza la resuspensión de las micropartículas.

Claims (10)

1. Sistema para la separación de micropartículas que se atraen magnéticamente, que están suspendidas en un líquido, que contiene un dispositivo magnético (5) con como mínimo dos imanes en forma de anillo (10, 10', 10'', 10''') cuyo eje magnético se dispone en vertical al plano del anillo y sus espacios interiores anulares forman una zona o un recinto para el alojamiento de un recipiente (20).

2. Sistema conforme la reivindicación 1, en el cual los imanes de forma cíclica se mantienen unidos a través de un dispositivo de sujeción (40) frente al choque magnético.

3. Sistema conforme a la reivindicación 1, en el cual entre los imanes cíclicos se disponen unos elementos distanciadores (11, 11', 11'') de material no magnético.

4. Sistema conforme a la reivindicación 1, en el cual el espacio interior cíclico del imán posee un corte transversal del orden de 4 hasta 10 mm, en el que cada uno de los imanes presenta preferiblemente una remanencia magnética superior a 0,8 Tesla.

5. Sistema conforme a la reivindicación 1, que contiene un recipiente (20) para el alojamiento de una suspensión de micropartículas, y en el cual las micropartículas suspendidas se recubren preferiblemente de un elemento aglutinante inmunológico y si se diera el caso presentan un diámetro medio de 1,5 hasta 4 \mum.

6. Método para la separación de micropartículas magnéticas en el cual un recipiente (20) con una suspensión de micropartículas se coloca en la posición de alojamiento o recepción de un sistema que contiene un dispositivo magnético (5) con como mínimo dos imanes cíclicos (10, 10', 10'', 10'''), cuyo eje magnético es vertical al eje del plano del anillo y cuyo espacio interior del anillo forma una zona para el alojamiento de un recipiente (20), de manera que las micropartículas se depositan en la pared interior del recipiente y queda un primer líquido como residuo, y que se caracteriza por que los imanes (10, 10', 10'', 10''') se disponen uno sobre otro en sentido opuesto.

7. Método conforme a la reivindicación 6, en el cual tras la separación se extrae el primer líquido, se anula la acción del campo magnético, se añade un segundo líquido y las micropartículas se suspenden en el segundo líquido, en el que tras la suspensión se realiza preferiblemente una nueva deposición (50) de las partículas.

8. Método conforme a la reivindicación 6, en el cual tras la deposición (50) de las micropartículas en la pared interior del recipiente se añade un segundo líquido, mientras las micropartículas quedan en la pared interior del recipiente y se extrae el segundo líquido.

9. Sistema conforme a la reivindicación 1, que contiene además un soporte para el recipiente (61) y un dispositivo de movimiento para el desplazamiento de un recipiente (20) en el soporte del recipiente (61), para conseguir una suspensión de las micropartículas separadas.

10. Sistema conforme a la reivindicación 9, en el cual el recipiente (20) se mantiene en la misma posición para la separación y resuspensión, y el dispositivo magnético (5) puede desplazarse a través de un dispositivo (70) de una posición de separación a una posición de suspensión, en la que el efecto del dispositivo magnético (5) en el contenido del recipiente es tan bajo que puede realizarse una suspensión de las micropartículas, en el que el soporte del recipiente (61) se desplaza preferiblemente sobre una excéntrica (66).