ES2281698T3 - Elemento de prueba analitico y metodo de analisis de sangre. - Google Patents

Abstract

Elemento de prueba analítico para los análisis de sangre, en particular mediante una prueba rápida de un solo uso que comprende un cuerpo de sustrato (12) que tiene una estructura de canal preferiblemente microfluídico (14) para el transporte de una muestra de sangre desde un lugar de aplicación (18) hasta al menos un lugar de análisis (20, 22), que se caracteriza por que la estructura del canal (14) tiene un conducto de dilución (24) que se puede cargar con la muestra de sangre y dispone de un medio de separación (36) para retener los componentes corpusculares sanguíneos y tiene un conducto de muestra (26) que se une al canal de dilución (24) en un punto de mezcla (40) y transporta una parte alícuota de la muestra sanguínea que va a ser diluida.

Description

Elemento de prueba analítico y método de análisis de sangre.

La presente invención se refiere a un elemento de prueba analítico para los análisis de sangre, en particular mediante una prueba rápida de un solo uso, que comprende un cuerpo o base sustrato que tiene una estructura preferiblemente de canal microfluídico para el transporte de una muestra sanguínea desde un lugar de aplicación hasta al menos un lugar de análisis. La invención se refiere además a un método determinado para realizar los análisis de sangre, en el cual se lleva una muestra de sangre en un elemento de prueba analítico sobre una estructura de conducto o canal desde un lugar de aplicación hasta al menos un lugar de análisis.

Un elemento de prueba de este tipo se conoce de la patente WO 01/24931. En ella se describe para la separación del plasma o del suero de una muestra de sangre entera una estructura de canal o de flujo que consta de dos zonas activas desde el punto de vista capilar, de manera que una primera zona consta de un material matriz poroso y una segunda zona en contacto con ella engloba uno o varios canales capilares. Por tanto el plasma obtenido en la primera zona como líquido de referencia deberá prepararse, por ejemplo, para las pruebas de glucosa en la segunda zona, exento de componentes de interferencia.

En general, por elemento de prueba se puede entender un (micro) sistema fluídico enlazado al soporte para la toma de una muestra líquida, que facilite independientemente de las circunstancias del laboratorio una preparación de la muestra para un análisis inmediato o posterior. Dichos elementos de prueba suelen ser en general materiales de un solo uso o sea de tipo desechable para un diagnóstico junto al paciente, donde todos los reactivos que se requieran para realizar la prueba se dispongan sobre el soporte o componente, de manera que sin un gasto especial en el manejo sea posible su empleo incluso por parte de un profano.

Dichos elementos de prueba se emplean como tiras de ensayo en particular para el control de glucemia de los diabéticos. Frente a ello la determinación de la hemoglobina A1c permite una apreciación retrospectiva de la concentración media de glucosa de las últimas semanas y por tanto la bondad del ajuste del metabolismo del diabético. La HbA1c se define como la hemoglobina A, que se ha glucosilado con glucosa en los radicales N-terminales de valina de las cadenas \beta. La HbA1c se indica habitualmente como valor en porcentaje de la hemoglobina total, para lo cual además del contenido en HbA1c se debe determinar también la concentración de hemoglobina de la misma muestra sanguínea. Esta doble determinación de Hb y HbA1c se realiza actualmente en los aparatos del laboratorio suelen ser complejos en cuanto a manipulación y por tanto propensos a errores o bien ocasionan costes elevados.

De todo esto se deduce que la invención tiene el cometido de evitar los inconvenientes que aparecen en la tecnología actual y de mejorar un elemento de prueba, que con una interacción a ser posible mínima del usuario y un gasto pequeño en reactivos permita realizar de forma económica análisis de sangre para una concentración alta de analito en la muestra de partida.

Para solucionar este cometido se han propuesto la combinación de características indicada en las reivindicaciones de las patentes independientes. Las configuraciones y modelos de la invención preferidos se obtienen de las reivindicaciones dependientes.

Según todo ello se ha propuesto conforme a la invención que la estructura de canal o conducto presente un canal de dilución que impacta con la muestra de sangre, provisto de un medio separador que sostiene los componentes sanguíneos corpusculares y un canal de muestra que se une al canal de dilución en un lugar de mezcla. De este modo es posible que el usuario diluya la sangre entera con algunos componentes líquidos sin que tengan que almacenarse líquidos adicionales. La dilución con el material de muestra se realiza pues automáticamente en el transporte del flujo de forma que no es necesario ninguna etapa de manipulación manual complicada por parte del usuario o bien acciones mecánicas complejas por parte de un dispositivo de análisis.

Preferiblemente el canal de muestras y el canal de dilución impactan en un punto de empalme con la muestra sanguínea bajo una división paralela del flujo de muestra. La muestra sanguínea se puede alimentar en un punto central y se distribuye en el empalme o en una ramificación del canal de muestra en una proporción cuantificable, previamente definida, de manera que el canal de muestra y el canal de dilución se ponen en contacto con la muestra. Para ajustar un porcentaje de preestablecido de la corriente parcial de muestra sanguínea circulante es preferible que coincidan las secciones transversales del canal de muestra y del canal de dilución. Todo ello es especialmente favorable para reducir la concentración de hemoglobina cuando la circulación a través del canal de dilución es más de 10 veces, preferiblemente más de 100 veces la circulación a través del canal de muestra.

Para retener los componentes celulares es preciso que se disponga como medio separador en el canal de dilución, preferiblemente en una cámara de filtración, un elemento de filtrado formado por un vellón de fibra de vidrio o una matriz filtro microporosa o una membrana de filtrado. Alternativamente el canal de dilución puede tener una geometría de microestructura configurada para retener los componentes celulares de la muestra sanguínea.

Otra configuración preferida prevé que el lugar de mezcla tenga la forma de una cámara de lisis provista de un medio de lisis para la hemólisis de la muestra sanguínea diluida.

Otra configuración preferible de la invención se basa en que la estructura del canal presenta un primer canal o conducto de análisis para determinar el valor total de hemoglobina (Hb) de la muestra sanguínea y un segundo canal de análisis para determinar un valor de glucohemoglobina (HbA1c) de la muestra de sangre. Con ello se puede realizar una detección de HbA1c como prueba de fase 1 mediante una simple aplicación de sangre en un elemento de prueba en los correspondientes recorridos circulantes.

Una configuración preferible prevé que los canales de análisis en disposición paralela puedan impactar con la muestra de sangre diluida s través de una ramificación como división de la corriente.

Para la determinación de la hemoglobina total es preferible que el primer canal de análisis presente una cámara de oxidación con un medio de oxidación almacenado, en particular ferricianuro para la oxidación de la hemoglobina liberada.

Preferiblemente el segundo canal de análisis se configura para la determinación inmunoturbidimétrica de la concentración de glucohemoglobina. Esto permite que el segundo canal o conducto de análisis presente una primera cámara de reacción con los anticuerpos HbA1c en ella dispensados y una segunda cámara de reacción con un aglutinador.

El experto conoce otros métodos importantes para determinar HbA1c de la sangre por ejemplo de EP-A-0989 407. Estos métodos pueden aplicarse asimismo en la presente invención.

Los segmentos finales de los canales o conductos de análisis se configuran como cubetas para una investigación fotométrica y constituyen por tanto unos puntos o lugares de investigación para una detección simple sin contacto.

Para recoger el líquido de prueba analizado de forma segura e higiénica es preferible que los conductos de análisis desemboquen en un recipiente de recogida.

Un transporte del flujo automático puede llevarse a cabo de manera que la estructura del conducto presente una geometría capilar total o parcial. Para el control del transporte del flujo es preferible que la estructura del conducto presente una zona de paredes modificada por ejemplo mediante un tratamiento superficial, un tratamiento del plasma o un revestimiento. Otra configuración preferida prevé que la estructura del conducto presente a través de segmentos del conducto hidrófilos o hidrófobos unos elementos válvula configurados para el control del transporte del flujo. Básicamente también es posible que el transporte del flujo pueda ser manipulado externamente en la estructura del conducto a través de un medio de control externo que actúe sobre el cuerpo del sustrato, en particular por fuerzas centrífugas locales.

Desde el punto de vista del método el cometido mencionado al principio se resuelve de manera que de la muestra sanguínea se obtienen unos componentes líquidos y se llevan a una parte de la muestra sanguínea que se va a analizar para su dilución. Una configuración preferida prevé que una muestra de sangre entera se introduzca como material de partida en un canal de dilución en flujos parciales paralelos y en un canal o conducto de muestra de la estructura de canales, y que la corriente parcial enriquecida de componentes celulares se una en un punto de mezcla con la corriente parcial en el conducto de la muestra.

A continuación la invención se aclara con ayuda de un ejemplo de configuración que se representa de forma esquemática en el dibujo. La propia figura muestra un elemento de ensayo analítico para determinar los valores Hb y HbA1c de una muestra sanguínea en una prueba rápida.

El elemento de prueba 10 engloba un cuerpo sustrato o soporte 12 estirado longitudinalmente con una estructura de conducto o canal configurada 14 para el transporte de cantidades de muestra microscópicas (\mul) de una muestra de sangre 16 que se va a analizar desde una zona de carga o alimentación 18 hasta los lugares de medición 20, 22 para Hb y HbA1c.

El sustrato corporal 12 puede estar configurado como una pieza fundida por inyección de plástico o como parte de un conjunto de varias láminas. Se trata de un material de un solo uso considerado como "desechable".

La estructura del conducto o canal 14 puede incrustarse directamente en el cuerpo del sustrato o bien esto se puede producir mediante unas fases de acabado especiales como el estampado o la impresión. Presenta una estructura capilar adecuada para un transporte de flujo automático de la sangre.

Partiendo de la zona de carga 18 la estructura del conducto o canal 14 incluye un canal de dilución 24, un canal de muestra o de parte alícuota de la muestra así como dos canales o conductos de análisis 28, 30 que conducen a los lugares de análisis 20, 22.

El canal o conducto de dilución 24 y el canal de muestra 26 se ponen en contacto con la muestra sanguínea 16 en un punto 32. Mediante una configuración determinada de los segmentos del canal, el flujo que pasa a través del canal de dilución 24 es un múltiplo del flujo que atraviesa el canal de muestra 26.

En el canal o conducto de dilución 24 en una cámara de separación 24 se dispone un medio separador 36 que retiene los componentes celulares de la parte de muestra sanguínea circulante. Dicho medio separador 36 se puede configurar, por ejemplo, a través de un vellón de fibra de vidrio dispuesto en la cámara de separación 34.

El canal o conducto de dilución 24 y el canal de muestras 26 desembocan en una cámara de mezcla o de lisis 40 provista de un medio de lisis 38. Esta se comunica a través de una bifurcación 41 con los canales de análisis 28, 30.

En el primer canal de análisis 28 se dispone una cámara de oxidación 44 provista de un reactivo de oxidación 42 como el hexacianoferrato potásico para la oxidación de la hemoglobina liberada. Conectada a ella se encuentra una cubeta que corresponde al lugar de análisis 20, donde se realiza la determinación fotométrica de Hb.

El segundo canal o conducto de análisis 30 sirve para la determinación inmunoturbidimétrica de glucohemoglobinas. Con este objetivo presenta una primera cámara de reacción 46 con los anticuerpos de HbA1c 48 en ella dispensados y una segunda cámara de reacción 50 con un medio aglutinante 52 almacenado en ella para los anticuerpos de HbA1c en exceso. Conectada a ella se encuentra una cubeta que corresponde al lugar de análisis 22, donde se realiza una medición fotométrica de la turbulencia.

Ambos conductos o canales de análisis desembocan en un recipiente de recogida 54 como de "residuos" para los líquidos analizados. Para el control del transporte del flujo se pueden disponer unas barreras o elementos válvula 56 que se han formado por la modificación hidrófila o hidrófoba de la superficie, por ejemplo, por el lado de salida de las cubetas 20, 22 y si fuera preciso de las cámaras 40, 44, 46, 50. Estos elementos facilitan el control de las descargas de la reacción, en particular los controles del volumen de muestra y del proceso de medición, la disolución de los reactivos de secado almacenados y su mezcla en las cámaras de reacción, por ejemplo, mediante la interrupción temporal de la corriente de fluido.

Para realizar una prueba rápida in vitro que determine la glucohemoglobina un usuario aplica una cantidad pequeña de sangre entera en la zona de carga o alimentación 18. Una parte alícuota de ella es conducida por el canal de muestra 26 a la cámara de lisis 40 y allí se mezcla con el plasma obtenido por el empobrecimiento de eritrocitos en el canal de dilución 24. De este modo se consigue una dilución definida o bien una reducción de la concentración de analito, sin que deban incorporarse líquidos de dilución adicionales. Al mismo tiempo en la cámara de lisis 40 se realiza una mezcla de la muestra con el medio de lisis 38 que actúa como medio secante (por ejemplo, saponina), de manera que se origina una lisis de eritrocitos liberando la hemoglobina pigmentada en rojo.

Una parte del bemolizado diluido es conducido por la ramificación 41 al primer canal o conducto de análisis 28 y en la cámara de oxidación 44 se transforma en un derivado con el espectro característico. Tras la introducción en la cubeta 20 se puede medir la concentración total de hemoglobina Hb por medio de un fotómetro no visualizado.

Para la determinación de la glucohemoglobina otra parte del hemolizado diluido es conducida a través de la ramificación 41 al segundo canal o conducto de análisis 30. Allí en la primera cámara de reacción la glucohemoglobina HbA1c de la muestra con los anticuerpos de HbA1c 48 añadidos en exceso se transforma en un complejo soluble de antígeno-anticuerpo. Los anticuerpos 48 libres restantes son aglutinados en la segunda cámara de reacción 50 y seguidamente se realizan las medidas turbidimétricas en la cubeta 22. La variación de la turbulencia se produce de un modo inversamente proporcional a la cantidad de glucohemoglobina enlazada. El resultado definitivo se calcula finalmente como porcentaje entre HbA1c y Hb.

El proceso de prueba anteriormente descrito facilita un manejo de un solo paso sin almacenamiento adicional o dosificación de líquidos. Se entiende que mediante la disolución controlada de los reactivos dispensados y secados en las vías de reacción microfluidas son posibles otras versiones de la prueba de la HbA1c, entre las que se encuentran las que usan otros métodos de determinación mediante los cuales se puede aprovechar también el volumen de plasma obtenido en etapas del proceso posteriores, por ejemplo, para el lavado de reactivos residuales. Fundamentalmente es posible que la determinación de Hb y HbA1c se realice en segmentos del canal o conducto dispuestos en serie. También se cree que al menos una parte de la estructura del canal está formada por un material de matriz poroso.

Claims (21)

1. Elemento de prueba analítico para los análisis de sangre, en particular mediante una prueba rápida de un solo uso que comprende un cuerpo de sustrato (12) que tiene una estructura de canal preferiblemente microfluídico (14) para el transporte de una muestra de sangre desde un lugar de aplicación (18) hasta al menos un lugar de análisis (20, 22), que se caracteriza porque la estructura del canal (14) tiene un conducto de dilución (24) que se puede cargar con la muestra de sangre y dispone de un medio de separación (36) para retener los componentes corpusculares sanguíneos y tiene un conducto de muestra (26) que se une al canal de dilución (24) en un punto de mezcla (40) y transporta una parte alícuota de la muestra sanguínea que va a ser diluida.

2. Elemento de prueba analítico conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque la muestra de sangre puede introducirse en el canal de la muestra (26) y en el canal de dilución (24) a través de un empalme (32) que divide el flujo de muestra en flujos paralelos.

3. Elemento de prueba analítico conforme a la reivindicación 1 ó 2, que se caracteriza porque las secciones transversales del canal de dilución y del canal de muestra (26, 24) se ajustan relativamente una a otra para fijar un cociente de división predeterminado para los flujos parciales de muestra sanguínea que pasan a través de ellos.

4. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 3, que se caracteriza porque la velocidad de flujo a través del canal de dilución (24) es más de 10 veces y preferiblemente más de 100 veces superior a la velocidad de flujo a través del canal de muestras (26).

5. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 4, que se caracteriza porque en el canal de dilución (24) se dispone preferiblemente en una cámara de filtración (34), un elemento de filtrado como medio de separación (36), que consiste en un vellón de fibra de vidrio o en una matriz microporosa o una membrana de filtración.

6. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 5, que se caracteriza porque el canal de dilución (24) posee una geometría de microestructura diseñada para retener los componentes celulares de la muestra sanguínea como medio de separación (36).

7. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 6, que se caracteriza porque el lugar de mezcla (40) está formado por una cámara de lisis provista de un medio de lisis (38) para la hemólisis de la muestra de sangre diluida.

8. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 7, que se caracteriza porque la estructura del canal (14) tiene un primer canal analítico (28) para determinar el valor total de hemoglobina (Hb) de la muestra de sangre y un segundo canal analítico (30) para determinar un valor de glucohemoglobina (HbA1c) de la muestra de sangre.

9. Elemento de prueba analítico conforme a la reivindicación 8, que se caracteriza porque los canales de análisis (28,30) se pueden cargar con la muestra de sangre diluida a través de una ramificación (41) que actúa como un divisor del flujo desde el punto de mezcla (40).

10. Elemento de prueba analítico conforme a la reivindicación 8 ó 9, que se caracteriza porque el primer canal de análisis (28) presenta una cámara de oxidación (44) con un medio oxidante almacenado (42), en particular ferrocianuro para la oxidación de la hemoglobina liberada.

11. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 8 a 10, que se caracteriza porque el segundo canal de análisis (30) se ha configurado para la determinación inmunoturbidimétrica de la concentración de glucohemoglobina.

12. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 8 hasta 11, que se caracteriza porque el segundo canal de análisis (30) presenta una primera cámara de reacción (46) que contiene anticuerpos HbA1c (48) dispersados en ella para formar complejos antígeno-anticuerpo solubles con la glucohemoglobina de la muestra sanguínea.

13. Elemento de prueba analítico conforme a la reivindicación 12, que se caracteriza porque el segundo canal de análisis (30) presenta una segunda cámara de reacción (50) más debajo de la primera cámara de reacción en la cual se almacena un aglutinador (52) para formar inmunocomplejos insolubles con los anticuerpos de HbA1c en exceso.

14. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 8 hasta 13, que se caracteriza porque las secciones finales del canal de análisis (28, 30) diseñadas como cubetas para un análisis fotométrico constituyen cada una de ellas un lugar de análisis (20, 22).

15. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 8 a 14, que se caracteriza porque los canales analíticos (28,30) desembocan en un recipiente colector (54).

16. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 15, que se caracteriza porque la estructura del canal (14) al menos en una parte del mismo, tiene una geometría capilar para un transporte automático del flujo capilar activo.

17. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 16, que se caracteriza porque la estructura del canal (14) tiene unas secciones de la pared para regular el transporte del flujo que han sido modificadas, por ejemplo, mediante el tratamiento o revestimiento del plasma.

18. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 17, que se caracteriza porque la estructura del canal (14), en particular debido a secciones del canal hidrófilas o hidrófobas, presenta unos elementos válvula (56) para regular el transporte del flujo.

19. Elemento de prueba analítico conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 18, que se caracteriza porque el transporte del flujo en la estructura del canal (14) puede ser regulada por un medio de control externo que actúa sobre el cuerpo del sustrato (12) y en particular aplicando una presión local o una fuerza centrífuga.

20. Método para realizar análisis de sangre, en particular como una prueba rápida de un solo uso en la cual una muestra sanguínea es transportada en un elemento de prueba analítico (10) a través de una estructura tipo canal microfluídico (14) desde un punto de aplicación (18) hasta al menos un lugar de análisis (20, 22), que se caracteriza porque se obtienen unos componentes líquidos de la muestra de sangre y se añaden a una parte de la muestra de sangre que va a ser analizada con el fin de diluirla.

21. Método conforme a la reivindicación 20, que se caracteriza porque, una muestra de sangre entera como material de partida se introduce en corrientes parciales paralelas en un canal de dilución (24) y en un canal de muestra (26) de la estructura (14), y la corriente parcial empobrecida en componentes celulares que ha ido a parar al canal de dilución (24) se une a la corriente parcial del canal de muestra (26) en un punto de mezcla (40).