ES1310136U - Dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral, configurado para la detección electroquímica en tiras reactivas (1) de ensayo de flujo lateral, que comprende: - una base (2) que comprende a su vez una superficie de trabajo (3), - una tapa (4) abatible fijada a la base (2) configurada para el cierre sobre la superficie de trabajo (3), - una zona de detección (5) dispuesta en la superficie de trabajo (3), que comprende un rebaje configurado para el alojamiento de una tarjeta de electrodos (9) y la tira reactiva (1) de ensayo de flujo lateral, caracterizado por que la tapa (4) comprende en su cara interna - una ventana (6) dispuesta de forma que coincide al menos en parte sobre la zona de detección (5) cuando la tapa (4) está cerrada sobre la superficie de trabajo (3),y - unas cuchillas (7) dispuestas a los lados de la ventana (6) configuradas para el corte de la tira (1) de ensayo de flujo lateral con el cierre de la tapa (4) sobre la superficie de trabajo (3).
Description
d e s c r ip c ió n
Título
Dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral
Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo técnico de los ensayos de detección de determinados analitos en una muestra líquida mediante tiras reactivas, concretamente a ensayos de flujo lateral (LFA), y más concretamente a los ensayos electroquímicos de flujo lateral (EC-LFA). Las publicaciones sobre estos ensayos de detección se refieren al diagnóstico clínico, seguridad alimentaria, detección de patógenos o detección de pesticidas y para cuantificar biomarcadores entre otros. La presente invención se refiere a un dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral con una zona de detección para el alojamiento de electrodos de trabajo y tiras reactivas de ensayo y que proporciona el corte de dichas tiras reactivas para facilitar la medida electroquímica.
Antecedentes de la invención
Los ensayos de flujo lateral (LFA, por sus siglas en inglés, “Lateral Flow Assay”), consisten en tiras reactivas, generalmente de papel, para detectar la presencia (o ausencia) de un analito diana en una muestra líquida o matriz.
Estos ensayos están destinados para la detección sin necesidad de equipos especializados y costosos, aunque existen muchas aplicaciones basadas en laboratorio que se apoyan en equipos de lectura. Normalmente, estos ensayos se utilizan para diagnósticos médicos, ya sea para pruebas caseras, pruebas en puntos de atención (POC) al paciente, o para uso en laboratorios. Aplicaciones conocidas de este tipo de ensayos son la prueba de embarazo casera, o la prueba de detección de antígeno de criptococosis, o antígenos de SARS-CoV2 que han sido ampliamente usados durante la pandemia de COVID19.
Convencionalmente una tira reactiva de ensayo de flujo lateral (LFA) tiene cuatro partes principales: una almohadilla de muestra, donde se dispone la muestra; una almohadilla de conjugado, en la que se combinan etiquetas con elementos de biorreconocimiento; una membrana de reacción que contiene la línea de prueba y la línea de control para la interacción antígeno-anticuerpo diana; y una almohadilla absorbente, que recoge los residuos. La muestra líquida pasa de una a otra parte avanzando a lo largo de la tira reactiva por capilaridad.
De forma convencional, la detección en las tiras reactivas se puede realizar por medio de lecturas ópticas, mediante etiquetas avanzadas basadas en la detección a simple vista, por medio de detección colorimétrica visual, lectura fluorescente o quimioluminiscente, o espectroscopia de Raman de superficie mejorada (SERS). Además de estas lecturas ópticas también se pueden aprovechar las mediciones de otras propiedades físicas tales como la fuerza magnética o el calor generado, aunque no son tan frecuentes como las mediciones ópticas.
Todas estas mediciones ópticas presentan el problema de una complicada comercialización, ya que la fabricación de las tiras reactivas para la LFA o la instrumentación necesaria para la lectura son muy costosas. Además, las existentes en el mercado ofrecen únicamente detección mayoritariamente cualitativa o semicuantitativa, lo cual puede ser suficiente para algunos diagnósticos, pero existe una gran variedad de analitos que necesitan ser determinados cuantitativamente, ya que su concentración afecta en gran medida a la decisión que se tome en acciones posteriores. La detección colorimétrica visual frecuentemente presenta escasa sensibilidad y falta de reproducibilidad. Además, las comparaciones visuales subjetivas de color pueden seguir siendo adecuadas para resultados cualitativos, pero las mediciones cuantitativas confiables requieren una interpretación objetiva y exacta de los datos. Además estos métodos suelen requerir de un software complicado para medir y analizar la intensidad de la señal, y se requiere de una iluminación adecuada y constante para obtener resultados confiables, lo cual no siempre es sencillo, Aunque existen lectores comerciales incorporados en un móvil que utilizan la cámara de éste.
Para tratar de superar estos inconvenientes, se han realizado publicaciones que muestran ensayos electroquímicos de flujo lateral (EC-LFA, por sus siglas en inglés, “Electrochemical Lateral Flow Assay”). En este tipo de ensayos se realiza obtiene una señal relacionada con la concentración de una especie que causa un cambio de una propiedad electroanalítica. La transducción electroquímica es adecuada para su integración en los ensayos de flujo lateral (EC-LFA) debido a su capacidad de generación de resultados cuantitativos, simplicidad, alta sensibilidad, rápida generación de señales y rentabilidad, además de un amplio rango de detección, alta reproducibilidad y posibilidad de realizar mediciones en tiempo real. Adicionalmente, los ensayos electroquímicos de flujo lateral permiten una miniaturización en la fabricación de los electrodos de trabajo, proporcionando unas celdas electroquímicas mínimas, y en la instrumentación de detección y lectura, a un coste relativamente bajo, facilitando el uso de volúmenes de muestra necesarios de tamaño muy pequeño. Los materiales utilizados son desechables y simples y tienen bajos requisitos de energía, respuesta rápida, alta sensibilidad, y capacidad de operar a temperatura ambiente.
Convencionalmente, en los ensayos electroquímicos de flujo lateral (EC-LFA) la generación de señales se ha realizado mediante voltamperometría, amperometría o impedimetría, dependiendo del tipo de potencial o de corriente utilizada. En la bibliografía se utilizan electrodos serigrafiados (SPE) como transductores desechables, que se pueden montar en diferentes disposiciones con respecto a la tira reactiva del ensayo. El artículo “Amplification-free DNA Sensor for the One-Step Detection of the Hepatitis B Virus Using an Automated Paper-Based Lateral Flow Electrochemical Device” (Anal. Chem. 2021, 93, 5, 2879-2887; Publication Date:December 16, 2020; https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c04283; Copyright © 2020 American Chemical Society) muestra el acoplamiento en la tira reactiva de un electrodo de trabajo y un electrodo de referencia, sobre los cuales se mide la señal electroquímica. La forma de acoplar los electrodos es poco robusta para la fabricación y el escalado. Además esta forma de trabajo implica hacer medidas en flujo, lo que implica también más irreproducibilidad para uso general por usuarios no especializados. El artículo “Electrochemical lateral flow immunosensor for detection and quantification of dengue NS1 protein” (Author: Prima Dewi Sinawang,Varun Rai,Rodica E. Ionescu,Robert S. Marks; Publication: Biosensors and Bioelectronics Publisher: Elsevier; Date: 15 March 2016; http://dx.doi.org/10.1016Zj.bios.2015.09.048; Copyright © 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.) muestra una realización en la que se desmonta la membrana de nitrocelulosa (NC) de la tira reactiva para acoplarla a los electrodos serigrafiados, lo que hace más complicado el montaje del ensayo. El artículo “Integrated Lateral Flow Test Strip with Electrochemical Sensor for Quantification of Phosphorylated Cholinesterase: Biomarker of Exposure to Organophosphorus Agents” (Anal. Chem. 2012, 84, 3, 1380-1385; Publication Date:December 15, 2011; https://doi.org/10.1021/ac202391w; Copyright © 2011 American Chemical Society) muestra la realización del ensayo en un “holder” utilizando una tira completa, sin cortar,, lo que implica diluir los reactivos de medida y la limitación de la sensibilidad en la detección.
Una realización particular de estos ensayos electroquímicos de flujo lateral implica el corte de forma manual de la tira reactiva tras la realización del ensayo, concretamente por la línea de test, o línea de prueba, que es donde se proporcionar el resultado para la lectura. Esta tira reactiva cortada por la línea de test se coloca en una celda electroquímica externa, o electrodo, para realizar la medición electroquímica y detección del analito objetivo. El artículo “Merging Lateral Flow Immunoassay with Electroanalysis as a Novel Sensing Platform: Prostate Specific Antigen Detection as Case of Study” (Anal. Chem. 2024, 96, 6, 2297-2302; Publication Date:January 30, 2024; https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c04078; Copyright © 2024 American Chemical Society) ilustra este corte de la tira reactiva de forma manual con tijeras. La desventaja que presenta este tipo de ensayo es que el corte manual la línea de test de la tira para realizar la medición electroquímica es un proceso discontinuo y puede causar variaciones y errores entre ensayos. Además, este corte manual implica que el usuario tiene que manipular disoluciones de ácidos fuertes, con el consiguiente riesgo químico y de salud para dicho usuario.
Es por tanto deseable un dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral para la detección electroquímica en tiras reactivas cuantitativa y eficiente, evitando los inconvenientes de los anteriores ensayos del estado de la técnica.
Descripción de la invención
La presente invención resuelve los problemas de los ensayos electroquímicos de flujo lateral del estado de la técnica mediante un dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral, para la detección electroquímica en tiras reactivas de ensayo de flujo lateral, que tiene una base con una superficie de trabajo, una tapa abatible fijada a la base para el cierre sobre la superficie de trabajo, y una zona de detección dispuesta en la superficie de trabajo con un rebaje para el alojamiento de una tarjeta de electrodos transductores y la tira reactiva de ensayo de flujo lateral. La tarjeta de electrodos incluye impresos los electrodos necesarios para los ensayos, que de forma particular pueden ser dos electrodos (electrodo de trabajo y electrodo de referencia) o tres electrodos (electrodo de trabajo, electrodo de referencia y electrodo auxiliar). La tapa presenta en su cara interna una ventana que coincide al menos en parte sobre la zona de detección cuando la tapa está cerrada sobre la superficie de trabajo, y unas cuchillas dispuestas a los lados de la ventana para el corte de la tira de ensayo de flujo lateral al cerrar la tapa sobre la superficie de trabajo.
El presente dispositivo permite realizar un ensayo electroquímico de flujo lateral para la detección electroquímica en tiras reactivas mediante los siguientes pasos:
- En primer lugar se ejecuta de forma separada el inmunoensayo de flujo lateral en una tira reactiva convencional.
- A continuación se coloca una tarjeta de electrodos serigrafiada personalizada en el rebaje de la zona de detección de la superficie de trabajo.
- Después se coloca la tira reactiva en la que se realizado el inmunoensayo de flujo lateral sobre el electrodo, en la zona de detección, perpendicularmente al rebaje de la zona de detección, de tal forma que la línea de test coincida con el área activa del electrodo, siendo visible a través de la ventana.
- Posteriormente se cierra la tapa, de tal forma que en el movimiento de cierre las cuchillas cortan una sección de la tira reactiva por la línea de test, obteniendo un área limitada, la cual es esencial para obtener una reproducibilidad necesaria en las medidas a realizar.
- A continuación se añaden las disoluciones de medida necesarias por la ventana de la tapa.
- Después se conecta la tarjeta de electrodos al potenciostato, y se aplica la técnica electroquímica deseada (voltametría, cronoamperometría, culombimetría...).
- Se analiza la señal.
- La concentración del analito diana de la muestra se calcula refiriendo la señal a una recta de calibrado.
De acuerdo con diferentes realizaciones particulares de la invención, la superficie de trabajo y la tapa comprenden medios de cierre complementarios entre sí, para la fijación de la tapa en posición de cierre sobre la superficie de trabajo.
Preferentemente estos medios de cierre presentan imanes dispuestos en la cara interna de la tapa y en la superficie de trabajo coincidentes en la posición de cierre y que realizan la fijación de la tapa sobre la superficie de trabajo en dicha posición de cierre. De esta forma la tapa queda fijada sobre la superficie de trabajo y el acoplamiento entre el electrodo, la tira reactiva y el potenciostato queda inalterado.
Aunque se pueden utilizar diversos materiales para los elementos del dispositivo, preferentemente la base y la tapa estarán realizadas en material plástico, y las cuchillas preferentemente estarán realizadas en acero inoxidable.
Por tanto, el dispositivo objeto de la invención proporciona un sistema de trabajo que conduce a resultados fiables de forma sencilla y reproducible para un usuario sin formación previa. Además, es fácilmente escalable para producción comercial, y puede ser adaptado a cualquier posible análisis de un analito en un inmunoensayo de flujo lateral.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, para facilitar la comprensión de la invención, a modo ilustrativo, pero no limitativo se describirá una realización de la invención que hace referencia a una serie de figuras.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización del dispositivo objeto de la presente invención con la tapa abierta para mostrar sus elementos esenciales.
La figura 2 es una vista frontal del dispositivo de la figura 1.
La figura 3 es una vista en planta del dispositivo de las figuras 1 y 2.
La figura 4 es una vista lateral del dispositivo de las figuras 1 a 3.
La figura 5 es un ejemplo de realización de tira reactiva a utilizar en el dispositivo de la presente invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva de una realización del dispositivo de la presente invención con un electrodo dispuesto en la zona de detección.
En estas figuras se hace referencia a un conjunto de elementos que son:
1. tira reactiva de ensayo de flujo lateral
2. base del dispositivo
3. superficie de trabajo de la base
4. tapa del dispositivo
5. zona de detección de la superficie de trabajo
6. ventana
7. cuchillas
8. imanes
9. tarjeta de electrodos
Descripción detallada de la invención
El objeto de la presente invención es un dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral, para la detección electroquímica en tiras reactivas 1 de ensayo de flujo lateral.
Como se puede apreciar en las figuras, el dispositivo tiene una base 2 con una superficie de trabajo 3, una tapa 4 abatible fijada a la base 2 para el cierre sobre dicha superficie de trabajo 3, y una zona de detección 5 en la superficie de trabajo 3 con un rebaje para el alojamiento de electrodos 9 transductores y la tira reactiva 1 de ensayo de flujo lateral. La tapa 4 cuenta en su cara interna con una ventana 6, la cual coincide al menos en parte sobre la zona de detección 5 cuando la tapa 4 está cerrada sobre la superficie de trabajo 3, permitiendo así observar la tira reactiva 1 y añadir cualquier disolución necesaria para la detección y medición. El dispositivo tiene además unas cuchillas 7 dispuestas a los lados de la ventana 6 para el corte de la tira reactiva 1 al cerrar la tapa 4 sobre la superficie de trabajo 3.
A continuación, y con relación a las figuras, se indican los pasos necesarios para realizar el ensayo electroquímico en una tira reactiva mediante el dispositivo objeto de la presente invención:
- En primer lugar se ejecuta de forma separada el inmunoensayo de flujo lateral en la tira reactiva 1.
- A continuación se coloca una tarjeta de electrodos 9 serigrafiado personalizado en el rebaje de la zona de detección 5 de la superficie de trabajo 3.
- Después se coloca la tira reactiva 1 en la que se realizado el inmunoensayo de flujo lateral sobre el electrodo 9, en la zona de detección 5, perpendicularmente al rebaje de la zona de detección, de tal forma que la línea de test coincida con el área activa del electrodo 9, siendo visible a través de la ventana 6.
- Posteriormente se cierra la tapa 4, de tal forma que en el movimiento de cierre las cuchillas 7 cortan una sección de la tira reactiva 1 por la línea de test, obteniendo un área limitada, la cual es esencial para obtener una reproducibilidad necesaria en las medidas a realizar.
- A continuación se añaden las disoluciones de medida necesarias por la ventana 6 de la tapa 4.
- Después se conecta el electrodo al potenciostato, y se aplica la técnica electroquímica deseada (voltametría, cronoamperometría, culombimetría...).
- Se analiza la señal.
- La concentración del analito diana de la muestra se calcula refiriendo la señal a una recta de calibrado.
De acuerdo con diferentes realizaciones particulares de la invención, la superficie de trabajo 3 y la tapa 4 comprenden medios de cierre complementarios entre sí, para la fijación de la tapa 4 en posición de cierre sobre la superficie de trabajo 3. Las figuras muestran una realización preferente en la que los medios de cierre tienen imanes 8 dispuestos en la cara interna de la tapa 4 y en la superficie de trabajo 3 coincidentes en la posición de cierre y que realizan la fijación de la tapa 4 sobre la superficie de trabajo 3.
Aunque se pueden utilizar diversos materiales para los diferentes elementos del dispositivo, preferentemente la base 2 y la tapa 4 estarán realizadas en material plástico, y las cuchillas 7 preferentemente estarán realizadas en acero inoxidable.
Claims (5)
1. Dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral, configurado para la detección electroquímica en tiras reactivas (1) de ensayo de flujo lateral, que comprende
- una base (2) que comprende a su vez una superficie de trabajo (3),
- una tapa (4) abatible fijada a la base (2) configurada para el cierre sobre la superficie de trabajo (3),
- una zona de detección (5) dispuesta en la superficie de trabajo (3), que comprende un rebaje configurado para el alojamiento de una tarjeta de electrodos (9) y la tira reactiva (1) de ensayo de flujo lateral,
caracterizado por que la tapa (4) comprende en su cara interna
- una ventana (6) dispuesta de forma que coincide al menos en parte sobre la zona de detección (5) cuando la tapa (4) está cerrada sobre la superficie de trabajo (3), y
- unas cuchillas (7) dispuestas a los lados de la ventana (6) configuradas para el corte de la tira (1) de ensayo de flujo lateral con el cierre de la tapa (4) sobre la superficie de trabajo (3).
2. Dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral, según la reivindicación 1, en el que la superficie de trabajo (3) y la tapa (4) comprenden medios de cierre configurados para la fijación de la tapa (4) en posición de cierre sobre la superficie de trabajo (3).
3. Dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral, según la reivindicación 2, en el que los medios de cierre comprenden imanes (8) dispuestos en la cara interna de la tapa (4) y en la superficie de trabajo (3) coincidentes en la posición de cierre.
4. Dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral, según cualquiera de las reivindicaciones, en el que la base (2) y la tapa (4) están realizadas en material plástico.
5. Dispositivo para ensayo electroquímico de flujo lateral, según cualquiera de las reivindicaciones, en el que las cuchillas (7) están realizadas en acero inoxidable.
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