ES2553409T3 - Procedimiento para la fabricación de un sistema microfluídico sobre una superficie de polímero - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de un sistema microfluídico sobre una superficie de polímero, en el que al menos una zona parcial de la superficie de polímero se irradia de manera dirigida con luz láser para la modificación con resolución espacial de la humectabilidad de la zona parcial de la superficie de polímero mediante una muestra líquida, en el que al menos una zona parcial de la superficie de polímero se hidrofobiza mediante la irradiación con luz láser, en el que la zona parcial está orientada para ralentizar o detener el flujo de la muestra líquida o para impedir la humectación de la zona parcial mediante la muestra líquida, en particular durante una aplicación de muestra, en el que se fabrica un elemento de prueba (13) para la determinación de un analito en un líquido, que comprende un soporte (18) con una superficie de polímero, una zona de aplicación (15) para una muestra del líquido, una zona de detección (16) para la determinación del analito y un canal capilar (14) para el transporte de la muestra desde la zona de aplicación (15) hacia la zona de detección (16), en el que la superficie de polímero se hidrofobiza en una zona alrededor de la zona de aplicación (15) mediante irradiación con luz láser, caracterizado por que se genera un patrón hidrófilo-hidrófobo sobre la superficie de polímero mediante irradiación con luz láser de distintos parámetros en distintas zonas parciales de la superficie de polímero.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la fabricacion de un sistema microflmdico sobre una superficie de poKmero
La invencion se refiere a la fabricacion de un sistema microflmdico con una superficie de polfmero, cuya humectabilidad se modifica de manera dirigida en zonas parciales.
La tecnica microflmdica se dedica a la manipulacion en particular de lfquidos en el espacio mas pequeno. Los sistemas microflmdicos son componentes que sirven para transportar Kquidos en escalas de longitud por debajo de 1 mm, para controlarlos y analizarlos. Los sistemas microflmdicos se usan por ejemplo para aplicaciones y mediciones en la biologfa moderna, la biotecnologfa, la bioqmmica, la industria farmaceutica, la qmmica analttica y clmica, la analftica medioambiental o el control de procesos.
Para el analisis de lfquidos corporales, tales como la sangre o la orina se usan con frecuencia sistemas microflmdicos en forma de elementos de prueba. Las muestras que van a analizarse se proporcionan sobre un elemento de prueba y reaccionan allf eventualmente con uno o varios reactivos, antes de que se analicen. La evaluacion optica, en particular la evaluacion fotometrica y la evaluacion electroqmmica de elementos de prueba representan procedimientos habituales para la determinacion rapida de la concentracion de analitos en la muestra. Existen distintas formas de elementos de prueba, por ejemplo elementos de prueba con hendidura capilar, en los que el lfquido de muestra se desplaza desde un sitio de aplicacion de muestra hacia un sitio de deteccion de muestra separado del mismo con ayuda de fuerzas capilares en un canal de transporte (canal capilar, hendidura capilar), para provocar allf una reaccion de deteccion. Los elementos de prueba con hendidura capilar se conocen por ejemplo por el documento CA 2549143 o por el documento US 2003/0013147 A1. Los microcapilares llevan un revestimiento interno de materiales hidrofilos y eventualmente tambien de materiales hidrofobos. Mediante las propiedades de superficie hidrofilas e hidrofobas de los materiales que entran en contacto con el lfquido de muestra puede controlarse el transporte del lfquido en sistemas microflmdicos. La funcionalizacion (hidrofobizacion o hidrofilizacion) de superficies de polfmero se realiza en el estado de la tecnica entre otras cosas mediante revestimiento, por ejemplo a partir del estado gaseoso, en forma de vapor, lfquido, pulposo o en forma de pasta, por ejemplo mediante aplicacion por pulverizacion de una suspension, a partir del estado ionizado mediante deposicion electrolftica o qmmica o a partir del estado solido (es decir estado en grano o en polvo), por ejemplo mediante revestimiento de polvo o revestimiento mediante sinterizacion. Ademas se conoce, por ejemplo, construir elementos de prueba de varias laminas que se encuentran una sobre otra que presentan distintas humectabilidades.
El documento WO 01/56771 A2 describe la estructuracion de una capa de polfmero mediante decapado con plasma o fotoablacion. A este respecto se trata de procedimientos de accion niveladora, mediante los cuales se genera una estructura tridimensional en las capas de polfmero unidas entre sf. Dependiendo de cual de las capas de polfmero dotadas de distintas propiedades de superficie limita con una estructura asf generada, se modifica la humectabilidad de la superficie de estructura.
El documento WO 98/23957 A1 se refiere a la generacion de un patron de superficie por medio de fotoablacion. En la zona sometida a fotoablacion se aplica por ejemplo un reactivo de afinidad biologico.
El documento US 6 271 040 B1 da a conocer un procedimiento de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
Los procedimientos conocidos en el estado de la tecnica para la funcionalizacion de superficies pueden dividirse en procedimientos extensos y en procedimientos con resolucion espacial. Los procedimientos extensos tienen el inconveniente de que dificultan o alteran eventualmente el procesamiento. Por ejemplo, la adhesion de una capa con determinadas propiedades de superficie da como resultado restos de adhesivo perturbadores. Los patrones alternantes de funciones hidrofilas e hidrofobas (patterning) no pueden prepararse mediante procedimientos extensos. Los procedimientos con resolucion espacial conocidos en el estado de la tecnica son costosos y caros. La fabricacion de pequenas dimensiones, es decir una alta resolucion, es diflcil. Estos procedimientos con resolucion espacial pueden usarse solo sobre superficies planas. Para modificaciones de la geometna existe menos flexibilidad.
El objetivo de la invencion consiste en evitar los inconvenientes del estado de la tecnica. En particular, el objetivo de la invencion es proporcionar un procedimiento para la fabricacion de un sistema microflmdico sobre una superficie de polfmero, en el que se modifica de manera economica y flexible la humectabilidad al menos de una zona parcial de la superficie de polfmero.
Este objetivo se soluciona de acuerdo con la invencion mediante un procedimiento para la fabricacion de un sistema microflmdico sobre una superficie de polfmero, de acuerdo con la reivindicacion 1.
La superficie de polfmero puede ser a este respecto la superficie de un soporte plano, por ejemplo de un soporte en forma de tira o banda. Por medio del procedimiento de acuerdo con la invencion pueden modificarse sin embargo tambien superficies de polfmero que pertenecen a un soporte moldeado tridimensionalmente de manera discrecional. El soporte puede estar revestido con un polfmero o puede estar compuesto completamente de un polfmero. El polfmero es preferentemente un polfmero seleccionado del grupo que esta constituido por
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poli(tereftalato de etileno) (poliester - PET), policarbonato (PC), polieteretercetona (PEEK), poliestireno (PS), polipropileno (PP), poli(metacrilato de metilo) (PMMA), polidimetilsiloxano (PDMS) y co-poKmero de olefina dclica (COC).
De acuerdo con la invencion se irradia al menos una zona parcial de la superficie de polfmero de manera dirigida con luz laser. De manera dirigida significa en este contexto que no se usan mascaras o similares, sino que se focaliza al menos un rayo laser por medio de componentes opticos adecuados en la zona parcial y se recorre esta zona parcial (se escanea), de modo que se consigue una modificacion con resolucion espacial de la superficie de polfmero.
La irradiacion con luz laser se realiza para la modificacion de la humectabilidad de la zona parcial de la superficie de polfmero. La humectabilidad de la superficie (y con ello por ejemplo la velocidad de flujo en una capilar dotado de esta superficie) puede deducirse por medio del angulo de contacto a, que forma el agua (o una muestra que contiene agua) con la superficie. En el contacto de una gota de lfquido con una base solida pueden producirse dos casos extremos:
- humectacion completa: las fuerzas de adhesion son mayores que las fuerzas de cohesion. Por tanto se extiende la muestra sobre la superficie del cuerpo solido;
- humectacion incompleta: las fuerzas de adhesion son (esencialmente) mas pequenas que las fuerzas de cohesion. Por tanto se contrae el lfquido para dar una gota en forma de esfera.
La humectabilidad y en consecuencia, por ejemplo, la velocidad de flujo de una muestra lfquida en un capilar son mas grandes cuanto mas pequeno sea el angulo de contacto a. El tiempo de llenado para el llenado de un capilar por segmento aumenta exponencialmente con el angulo de contacto. En caso de muestras que contienen agua, el dato del angulo de contacto del agua es suficiente para caracterizar las propiedades capilares espedficas del material. El sistema microflmdico de acuerdo con la invencion puede aprovechar este efecto, por ejemplo, dividiendo la superficie interna de polfmero de un capilar tratado por medio del procedimiento de acuerdo con la invencion en zonas con distintas humectabilidades, de modo que una muestra lfquida en estas zonas del capilar forma distintos angulos de contacto a y por consiguiente fluye de manera continua con velocidades que se diferencian por estas zonas del capilar. Con ello puede influirse de manera dirigida cuanto tiempo se encuentra la muestra en la respectiva zona y por ejemplo con que reactivos colocados allf reacciona. En consecuencia pueden realizarse en un capilar de un sistema microflmdico de acuerdo con la invencion (por ejemplo de un elemento de prueba) sucesivamente distintas mediciones, en particular tambien mediciones complejas que se posibilita mediante la estructura dividida en zonas del capilar y mediante la separacion temporal que resulta de esto de las etapas de reaccion. En una disposicion paralela de varios capilares en un elemento de prueba pueden realizarse incluso varias mediciones multiples simultanea y paralelamente con una muestra lfquida.
La muestra lfquida es preferentemente una muestra que contiene agua, por ejemplo plasma, sangre, lfquido intersticial, orina, muestras del analisis de agua, en particular aguas residuales, saliva o sudor. Preferentemente, el sistema microflmdico es un sistema diagnostico.
La modificacion de acuerdo con la invencion de la humectabilidad de la zona parcial de la superficie de polfmero significa que por medio de la luz laser se produce en la zona parcial una modificacion del angulo de contacto, que forma la muestra lfquida con la superficie de polfmero. La modificacion se realiza sin embargo sin aplanamiento del material, en particular encontrandose la densidad de energfa irradiada mediante la luz laser por debajo del umbral de ablacion.
Una ventaja del procedimiento de acuerdo con la invencion consiste en que por medio de la luz laser se consigue una alta resolucion espacial en cuanto a la zona parcial modificada. Mediante una eleccion adecuada del laser y la optica es posible una resolucion espacial hasta en el intervalo de |im.
De acuerdo con una forma de realizacion preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion se estructura la superficie de polfmero en la ona parcial irradiada con luz laser, mediante la irradiacion con luz laser, es decir la estructuracion de superficie se modifica mediante la luz laser. En particular puede embastarse la superficie de polfmero mediante la irradiacion con luz laser. Para la estructuracion se usa un laser pulsado, reduciendose la superficie de polfmero en la zona parcial con el rayo laser pulsado y estructurandose la superficie de polfmero mediante el impacto de los pulsos de laser sobre la superficie de polfmero en un cierto intervalo uno con respecto al otro. Mediante la eleccion adecuada de los parametros del laser (longitud de onda, potencia, velocidad del pulso, etc.) pueden generarse de manera dirigida microestructuras que por ejemplo producen propiedades hidrofilas o hidrofobas. Mediante la luz laser se producen estructuras redondas, fusionadas sobre la superficie de polfmero (elevaciones y concavidades), cuya distancia promedio (por ejemplo de concavidad a concavidad) se designa con el termino “Hatch distance".
Mediante una estructuracion de este tipo pueden modificarse, por ejemplo, zonas parciales de la superficie de polfmero del sistema microflmdico de modo que presentan el denominado “efecto Lotus”. Este efecto se describe por
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ejemplo en los documentos WO 96/04123 A1, WO 00/58410 A1 o WO 00/58415 A1. Una superficie de este tipo presenta elevaciones y concavidades, encontrandose la distancia entre las elevaciones en el intervalo entre 0,1 y 200 |im y la altura de las elevaciones en el intervalo de 0,1 a 100 |im y siendo las elevaciones hidrofobas.
Ademas puede estructurarse la superficie de polfmero en la zona parcial mediante la luz laser de modo que en las concavidades producidas puedan incorporarse atomos extranos, preferentemente moleculas de aire, de manera que la superficie de polfmero se hidrofobiza.
Como alternativa o adicionalmente a la estructuracion de la superficie de polfmero se modifica qmmicamente la superficie de polfmero de acuerdo con una forma de realizacion preferente de la presente invencion mediante la irradiacion con luz laser, de manera que se modifique la humectabilidad de la zona parcial irradiada de la superficie de polfmero.
Por ejemplo, durante el tratamiento con laser mediante procesos de oxidacion pueden producirse grupos polares en la superficie de polfmero que refuerzan el efecto hidrofilo.
Un ejemplo de una modificacion qmmica es que en caso de poliester pueda modificarse mediante radiacion laser de exdmero tanto la proporcion de O con respecto a C, como la proporcion de grupos ester con respecto a grupos carboxilo.
Otra posibilidad de modificacion qmmica consiste en que mediante eleccion adecuada de los parametros de laser se separan enlaces del polfmero, de modo que sobre la superficie tratada se encuentran fragmentos del polfmero que modifican la humectabilidad de la superficie de polfmero en la zona parcial irradiada.
De acuerdo con una forma de realizacion preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion se hidrofobiza al menos una zona parcial de la superficie de polfmero mediante la irradiacion con luz laser. Esta zona parcial del sistema microflmdico sirve por ejemplo para ralentizar o detener el flujo de la muestra lfquida (por ejemplo dentro de un capilar) o para reducir la humectacion de la zona parcial mediante la muestra lfquida (por ejemplo en la aplicacion de muestra). Mediante la hidrofobizacion de una superficie de polfmero hidrofila proporcionada en una o varias zonas parciales puede generarse un patron hidrofilo-hidrofobo sobre la superficie.
De acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invencion se hidrofiliza al menos una zona parcial de la superficie de polfmero mediante la irradiacion con luz laser. Esta zona parcial del sistema microflmdico puede servir por ejemplo para acelerar el flujo de la muestra lfquida (por ejemplo dentro de un capilar) o para facilitar la humectacion de la zona parcial mediante la muestra lfquida (por ejemplo en la aplicacion de muestra). Mediante la hidrofilizacion de una superficie de polfmero hidrofoba proporcionada en una o varias zonas parciales puede generarse un patron hidrofilo-hidrofobo sobre la superficie.
Sobre la superficie de polfmero se genera un patron hidrofilo-hidrofobo mediante irradiacion con luz laser de distintos parametros en distintas zonas parciales de la superficie de polfmero. Para un patron hidrofilo-hidrofobo de este tipo, en el que se alternan zonas parciales hidrofilas e hidrofobas, es posible mediante eleccion adecuada del laser y la optica una resolucion espacial hasta en el intervalo de |im. El patron hidrofilo-hidrofobo se genera por consiguiente con resolucion espacial sin el uso de mascaras y sin la degradacion del material de la superficie de polfmero. A diferencia de los procedimientos conocidos, tales como procedimientos de revestimiento, pueden realizarse zonas hidrofilas e hidrofobas en un sistema diagnostico de manera dirigida en vecindad directa con el procedimiento de acuerdo con la invencion mediante la irradiacion con luz laser. Debido a ello puede dirigirse facilmente por ejemplo del control flmdico en un sistema de microcanal.
De acuerdo con una forma de realizacion preferente de la presente invencion se irradia una zona parcial de la superficie de polfmero con la luz laser para la modificacion de la humectabilidad, cuyo diametro es inferior a 4 cm, preferentemente inferior a 10 |im, de manera especialmente preferente inferior a 1 mm.
Una forma de realizacion preferente de la presente invencion consiste en que se proporciona al menos un canal capilar en una superficie de polfmero de un soporte y se hidrofiliza la superficie de polfmero en el interior del canal capilar mediante irradiacion con luz laser. El canal capilar sirve para el transporte de la muestra lfquida debido a las fuerzas capilares (por ejemplo desde la zona de aplicacion de muestra de un elemento de prueba hacia una zona de deteccion del elemento de prueba).
Una zona de aplicacion es en este contexto una zona del sistema microflmdico que esta prevista para alojar una muestra lfquida que se transporta, se mezcla, se separa, se pone en contacto y/o se procesa de otra manera en el sistema microflmdico. Una zona de deteccion esta configurada de modo que puedan detectarse allf determinadas partes constituyentes de la muestra lfquida o su reaccion con reactivos existentes en la zona de deteccion. Un ejemplo de ello es una zona en la que tiene lugar una reaccion de deteccion de glucosa en una muestra lfquida (por ejemplo una muestra de sangre) y su evaluacion fotometrica.
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Mediante la irradiacion de la superficie de poUmero en el interior del canal capilar con luz laser se hidrofiliza la zona irradiada dentro del canal capilar en esta variante de realizacion. Debido a ello se transporta una muestra Uquida que contiene agua en la zona hidrofilizada (que presenta preferentemente un angulo de contacto a < 30 °) mas rapidamente. El canal capilar presenta preferentemente un diametro interno < 3 mm (de manera especialmente preferente 1,5 mm), una longitud < 15 mm (de manera especialmente preferente 7 mm) y una profundidad entre 0,04 y 0,1 mm (de manera especialmente preferente 0,07 mm). El entorno del microcanal permanece no tratado en la irradiacion dirigida de la superficie de polfmero en el interior del canal capilar. Sin embargo, este puede hidrofobizarse tambien de manera dirigida mediante uso del laser. El procedimiento de acuerdo con la invencion tiene la ventaja de que pueden tratarse mediante tratamiento con laser no solo superficies planas. Tambien pueden conseguirse estructuras profundas (por ejemplo microcanales) mediante el rayo laser para funcionalizar la superficie del canal mediante la luz laser.
De manera especialmente preferente se proporciona un soporte que esta compuesto de un polfmero, del cual se troquela el al menos un canal capilar. Un soporte de materia solida de polfmero tiene la ventaja de que durante el troquelado no puedan danarse otras capas del soporte. En el estado de la se usan con frecuencia soportes con varias capas que pueden estar compuestas por ejemplo de bandas adhesivas. Un canal capilar se troquela a este respecto en el soporte de modo que, por ejemplo, se troquela una capa de cubierta hidrofoba en la zona del canal y se deja al descubierto una capa hidrofila que se encuentra debajo en la zona del canal. A este respecto, por un lado se dana en la mayona de los casos la capa hidrofila o se solicita mecanicamente, por otro lado se dejan al descubierto con frecuencia capas de adhesivo perturbadoras en la zona del canal. El procedimiento de acuerdo con la invencion tiene la ventaja de manera correspondiente a esto de que se simplifican los procesos de produccion. Las etapas de revestimiento adicionales o el uso de materiales auxiliares (por ejemplo de bandas adhesivas) se suprimen. Los procesos de troquelado para la generacion del microcanal (por ejemplo el proceso kiss-cut, de medio corte) se simplifican mucho, dado que no esta presente en el canal ningun revestimiento perturbador. El microcanal se trata solo despues con el laser y debido a ello se hidrofiliza.
De acuerdo con la presente invencion se fabrica un elemento de prueba para la determinacion de un analito en un lfquido, que comprende un soporte con una superficie de polfmero, una zona de aplicacion para una muestra del lfquido, una zona de deteccion para la determinacion del analito y un canal capilar para el transporte de la muestra desde la zona de aplicacion hacia la zona de deteccion, hidrofobizandose la superficie de polfmero en una zona alrededor de la zona de aplicacion mediante radiacion con luz laser. Mediante la hidrofobizacion en la zona alrededor de la zona de aplicacion, en la que se encuentra la abertura del canal capilar y en la que un usuario aplica por ejemplo sangre, el exceso de sangre o bien se introduce por succion en el canal capilar o se escurre de la zona hidrofobizada, de modo que solo se humedece el canal capilar del elemento de prueba y se evita un ensuciamiento de la zona de borde del elemento de prueba y de un aparato medidor que aloja al elemento de prueba. La superficie hidrofobizada mediante la luz laser puede ser por ejemplo una superficie de efecto Lotus.
Ejemplos
De acuerdo con la invencion se irradian zonas parciales de las superficies de dos laminas de poliester (PET) con luz laser. PET no tratado es hidrofobo y presenta un angulo de contacto de aproximadamente 74 °. Se someten a estudio dos tipos de poliester (Melinex, 350 |im de espesor y Hostaphan, 12 |im de espesor). Los siguientes tres sistemas laser se usan sobre Melinex:
- laser de cuerpo fijo bombeado por diodos en el modo 4 f: longitud de onda 266 |im, anchura de pulso 25 ns, tasa de repeticion 30 kHz, energfa de pulso 10 J Hatch distance (= laserspot overlap corresponde a la distancia de estructura media, por ejemplo de valle a valle) 6 |im, diametro de rayo 18 |im
- amplificador regenerativo de laser de picosegundos: longitud de onda 1064 nm, anchura de pulso 12 ps, tasa de repeticion 50 kHz, energfa de pulso 30 J Hatch distance 12 |im, diametro de rayo 20 |im y
- laser de exdmero de KrF: longitud de onda 248 nm, anchura de pulso 30 ns, tasa de repeticion 100 Hz, energfa de pulso de 400 a 500 mJ, Hatch distance 10 |im, diametro de rayo 10 |im.
Hostaphan se trata igualmente con el laser 4 f mencionado anteriormente con 266 nm.
Para la evaluacion de las modificaciones de superficie mediante la luz laser se usan una camara CCD (deteccion de la humectacion), un microscopio electronico de barrido scanning electron microscope - SEM (morfologfa), un microscopio de fuerza atomica atomic force microscope - AFM (rugosidad) y un microscopio optico. Los angulos de contacto en las zonas parciales tras el tratamiento con laser ascienden en todos los casos a <5 °.
Los valores tfpicos de los perfiles de profundidad (topograffa) son aproximadamente de 5 a 6 |im para Melinex tras irradiacion con el laser de picosegundos de 1064 nm.
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Puede partirse ademas de modificaciones qmmicas de las superficies, por ejemplo mediante oxidaciones y transposiciones (en caso de poliester de grupos ester en grupos carboxilo).
Dibujo
Por medio del dibujo se explica en mas detalle la invencion a continuacion.
Muestran:
la figura 1 en dos ampliaciones distintas una zona parcial de una superficie de polfmero irradiada con luz
laser de manera correspondiente al procedimiento de acuerdo con la invencion,
las figuras 2A a 2D esquematicamente distintos patrones hidrofilo-hidrofobo de sistemas microflmdicos que pueden fabricarse segun el procedimiento de acuerdo con la invencion y
las figuras 3A y 3B esquematicamente un elemento de prueba que puede fabricarse segun el procedimiento de acuerdo con la invencion.
Las figuras 1A y 1B muestran dos ampliaciones distintas de una lamina PET estructurada con laser con propiedades hidrofilas. Mediante la irradiacion de la zona parcial mostrada de la superficie de polfmero con luz laser se generaron de manera dirigida microestructuras redondas, fusionadas que provocaban las propiedades hidrofilas.
Las figuras 2A a 2D muestran distintos sistemas microflmdicos de acuerdo con la invencion que pueden prepararse segun el procedimiento de acuerdo con la invencion.
En la figura 2A estan representados cinco sistemas microflmdicos 2 dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro. La flecha 1 representa respectivamente la direccion de transporte de una muestra lfquida (no representada) por el sistema microflmdico 2. El sistema microflmdico 2 presenta respectivamente un patron hidrofilo-hidrofobo de tal manera que una zona hidrofila 3 que discurre en direccion longitudinal se flanquea por dos zonas hidrofobas 4 que discurren de manera paralela a esto. Para la fabricacion de este patron hidrofilo-hidrofobo se irradia con luz laser (por ejemplo de acuerdo con los ejemplos mencionados anteriormente) por ejemplo una superficie de PET hidrofoba en aquellas zonas parciales que se modifican en las zonas hidrofilas 3. Los sistemas microflmdicos 2 pueden aislarse por ejemplo mediante corte centrado (por ejemplo troquelado) de las zonas hidrofobas 4.
En la figura 2B estan representados igualmente cinco sistemas microflmdicos 2 dispuestos de manera paralela uno con respecto a otro. En la direccion de transporte 1, en la que se transporta una muestra lfquida por el respectivo sistema microflmdico 2 debido a fuerzas capilares, se alternan zonas 5 que presentan un angulo de contacto a mas pequeno (preferentemente a < 30 °) con respecto al agua con zonas 6 que presentan un angulo de contacto a mas grande (preferentemente 30 ° < a < 90 °) con respecto al agua. En este contexto, un angulo de contacto “mas pequeno” significa que este tiene un valor mas pequeno con respecto al angulo de contacto “mas grande”, pudiendose encontrar el angulo de contacto mas pequeno en particular entre 0 ° y 30 ° y el mas grande entre 30 ° y 90 °. Las zonas que presentan angulos de contacto mas pequenos, preferentemente con a < 30 ° con respecto al agua, son segmentos de llenado mas rapidos, a los que le sigue respectivamente un segmento de llenado mas lento con angulo de contacto a mayor, preferentemente con a > 30 °. El angulo de contacto en las zonas con a > 30 ° con respecto al agua asciende preferentemente a de 50 ° a 85 ° para agua. Estas zonas 5, 6 se flanquean en cada sistema microflmdico 2 por dos zonas hidrofobas 4 que discurren de manera paralela a la direccion de transporte 1. Las zonas 5, 6 se encuentran preferentemente en una hendidura capilar.
Preferentemente, las zonas 5, 6, que se suceden en un capilar en la direccion de transporte, comprenden al menos una zona de reaccion, de enriquecimiento o de deteccion y al menos una zona de retardo, encontrandose una zona de retardo en el capilar de manera conveniente entre cada dos zonas que se diferencian. Una zona de reaccion es a este respecto una zona en la que la muestra lfquida reacciona con reactivos allf colocados. A este respecto puede tratarse por ejemplo de reacciones previas, reacciones antiparasitarias o campos para la separacion de reactivos. En una zona de enriquecimiento se enriquece una parte constituyente de la muestra lfquida. Una zona de deteccion esta configurada de modo que allf pueden detectarse determinadas partes constituyentes de la muestra lfquida o su reaccion con los reactivos. Un ejemplo de ello es una zona en la que tiene lugar una reaccion de deteccion para glucosa en una muestra de sangre y su evaluacion fotometrica. En una zona de retardo se retarda el flujo de la muestra (debido a un angulo de contacto mayor), de modo que este solo llega a la zona que sigue en direccion de transporte 1 a una zona de retardo con un retraso temporal. En las zonas de reaccion, de enriquecimiento y de deteccion se distribuye la muestra (debido a un angulo de contacto mas pequeno) rapidamente, para que pueda reaccionar con los reactivos allf colocados. En las zonas de retardo debe fluir la muestra mas lentamente, de modo que esta requiere un cierto tiempo para desplazarse desde la zona dispuesta anteriormente por la respectiva zona de retardo. Por tanto, el angulo de contacto a con el agua en las zonas de reaccion, de enriquecimiento o de deteccion es mas pequeno (para el llenado mas rapido) y en las zonas de retardo es mas grande (para la “retencion”
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de la muestra, o sea para el llenado lento). Entre cada dos zonas que se diferencian se encuentra convenientemente (sin embargo no forzosamente) una zona de retardo para “separar” reacciones en las otras dos zonas.
El patron hidrofilo-hidrofobo de las zonas 5, 6 y de las zonas 4 sobre una superficie de polfmero se produce de acuerdo con la invencion mediante una irradiacion dirigida de zonas parciales de la superficie de polfmero con luz laser, de manera que se consiga una modificacion con resolucion espacial de la humectabilidad de las zonas parciales mediante una muestra lfquida.
La figura 2C muestra esquematicamente un sistema microflmdico 2, que sirve como un bloqueo hidrofobo. El sistema presenta una zona interna hidrofila que esta constituida por una (7) o dos zonas parciales hidrofilas internas (7, 8) y que esta rodeada por una zona parcial externa hidrofoba 8 o 9 en forma de anillo. Tales bloqueos hidrofobos son partes constituyentes importantes de un sistema diagnostico en cuanto a aspectos de higiene y el funcionamiento del sistema diagnostico. Las zonas parciales 7, 8, 9 individuales se hidrofilizan o se hidrofobizan de acuerdo con la invencion mediante irradiacion dirigida de una superficie de polfmero con luz laser.
La figura 2D muestra esquematica otro sistema microflmdico 2 que puede fabricarse mediante el procedimiento de acuerdo con la invencion, en el que puede controlarse la direccion de flujo 10 de una muestra lfquida mediante el patron hidrofilo-hidrofobo. Una zona parcial hidrofoba 11 impide el flujo de una muestra lfquida en esta zona de la superficie de polfmero. La muestra fluye por el contrario a lo largo de la zona parcial hidrofila 12.
La figura 3A muestra un elemento de prueba 13, que se ha fabricado segun el procedimiento de acuerdo con la invencion. El elemento de prueba 13 presenta un soporte 18 y un canal capilar 14 existente en el soporte 18, que discurre desde una zona de aplicacion 15 para una muestra lfquida hasta una zona de deteccion 16 para la determinacion de un analito en la muestra. El soporte 18 esta compuesto de un polfmero, preferentemente de PET. La superficie de polfmero en el interior del canal capilar 14 se ha hidrofilizado mediante irradiacion con luz laser.
La figura 3B muestra un elemento de prueba 13 estructurado de manera correspondiente a la figura 3A, en el que se ha hidrofobizado adicionalmente la superficie de polfmero 17 en el entorno del canal capilar 14, en particular en la zona alrededor de la zona de aplicacion 15, mediante irradiacion con luz laser.
Lista de numeros de referencia
1 direccion de transporte
2 sistema microflmdico
3 zona hidrofila
4 zonas hidrofobas
5 zonas con a pequeno
6 zonas con a grande
7 primera zona interna hidrofila
8 segunda zona interna hidrofila
9 zona externa hidrofoba
10 direccion de flujo
11 zona parcial hidrofoba
12 zona parcial hidrofila
13 elemento de prueba
14 canal capilar
15 zona de aplicacion
16 zona de deteccion
17 superficie de polfmero en el entorno del canal capilar
18 soporte

Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la fabricacion de un sistema microflmdico sobre una superficie de poUmero, en el que al menos una zona parcial de la superficie de polfmero se irradia de manera dirigida con luz laser para la modificacion con resolucion espacial de la humectabilidad de la zona parcial de la superficie de polfmero mediante una muestra lfquida, en el que al menos una zona parcial de la superficie de polfmero se hidrofobiza mediante la irradiacion con luz laser, en el que la zona parcial esta orientada para ralentizar o detener el flujo de la muestra lfquida o para impedir la humectacion de la zona parcial mediante la muestra lfquida, en particular durante una aplicacion de muestra, en el que se fabrica un elemento de prueba (13) para la determinacion de un analito en un lfquido, que comprende un soporte (18) con una superficie de polfmero, una zona de aplicacion (15) para una muestra del lfquido, una zona de deteccion (16) para la determinacion del analito y un canal capilar (14) para el transporte de la muestra desde la zona de aplicacion (15) hacia la zona de deteccion (16), en el que la superficie de polfmero se hidrofobiza en una zona alrededor de la zona de aplicacion (15) mediante irradiacion con luz laser, caracterizado por que se genera un patron hidrofilo-hidrofobo sobre la superficie de polfmero mediante irradiacion con luz laser de distintos parametros en distintas zonas parciales de la superficie de polfmero.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que se estructura la superficie de polfmero mediante la irradiacion.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la superficie de polfmero se modifica qmmicamente mediante la irradiacion con luz laser.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que una zona parcial de la superficie de polfmero se irradia con luz laser para la modificacion de la humectabilidad, cuyo diametro es < 4 cm.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que al menos una zona parcial de la superficie de polfmero se hidrofiliza mediante la irradiacion con luz laser.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que se proporciona al menos un canal capilar (14) en un soporte (18) y se hidrofiliza la superficie de polfmero en el interior del canal capilar (14) mediante irradiacion con luz laser.
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que se proporciona un soporte (18) que esta compuesto de un polfmero, del que se troquela el al menos un canal capilar (14).
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