ES2716680T3 - Dispositivo mezclador para homogeneización de suspensiones celulares - Google Patents

Dispositivo mezclador para homogeneización de suspensiones celulares Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo mezclador para homogeneización de suspensiones celulares
Antecedentes
Esta invención está dirigida a un mezclador para homogeneización de suspensiones celulares provistas de una hélice magnética que se móvil en dirección vertical sobre el eje de rotación de la hélice.
Es esencial para la investigación o diagnóstico de células vivas proporcionar la célula en suspensión. De lo contrario, el suministro de nutrientes o gases puede restringirse a la difusión, se produce una interacción célula-célula no deseada y/o se obstaculizan pasos de procesamiento como el recuento o análisis de las células.
Desde hace mucho se conoce que las células se suspenden mediante mezcla mecánica o agitación. Para suspender células en escala de laboratorio, se conoce además el uso de mezcla magnética, que es accionada mediante interacción con un imán giratorio externo. Las mezclas mecánica y magnética de suspensiones celulares se divulgan por ejemplo en los documentos DE4413463, DE900542.5 o DE102006014471. El documento US4465377 divulga un mezclador magnético con un elemento mezclador giratorio sobre un árbol longitudinal que flota sobre la superficie de la suspensión.
La desventaja de los sistemas conocidos es que las hélices magnéticas están ya sea en contacto físico con la superficie (parte inferior) del recipiente de mezcla o no son capaces de agitar de manera homogénea todo el volumen de la suspensión celular, especialmente en recipientes de mezcla tipo tubo o no son apropiadas para volúmenes de líquidos de menos de 50 pl.
Resumen
Por consiguiente es un objeto de la invención proporcionar un medio para homogeneización de suspensiones celular, adecuado para pequeños volúmenes y/o recipientes de mezcla tipo tubo sin la necesidad de una impulsión mecánica compleja.
El objeto de la invención es un dispositivo de homogeneización para suspensiones celulares de acuerdo con la reivindicación 1.
El dispositivo de homogeneización de acuerdo con la invención es especialmente útil para suspender muestras biológicas como células en un medio acuoso o son sistema para procesar células, como clasificar, detectar o hacer recuento de células donde las células necesitan permanecer por periodos más largos de tiempo en una suspensión homogénea.
El dispositivo de homogeneización comprende un mezclador de hélice con un orificio pasante lo suficientemente ancho para asegurar el movimiento sin obstáculos del mezclador de hélice en el árbol. El mezclador de hélice y el árbol no tienen conexión mecánica. Sin embargo, con el fin de prevenir que el mezclador de hélice entre en contacto con la superficie del recipiente de mezcla y/o que salga del árbol, se prefiere que el árbol esté provisto con medios para detener el movimiento lateral de la hélice en los extremos del árbol. El árbol está hecho preferiblemente de un material no flexible, no doblable como acero inoxidable y debe tener un diámetro constante sobre toda su longitud. El árbol no está provisto con una amenaza o similar para convertir el movimiento de rotación de la hélice en movimiento lateral sobre el árbol.
El dispositivo de homogeneización de la invención es capaz de homogeneizar volúmenes bastante pequeños de líquido, como aproximadamente 50 pl, hasta volúmenes más grandes como 100 ml. Debido al movimiento lateral del mezclador de hélice controlado por la velocidad de rotación del primer imán, la homogeneización se logra sobre todo el volumen del líquido/muestra evitando de este modo zonas sin mezcla.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una realización del dispositivo de homogeneización que comprende mezclador (1) de hélice, árbol (2), recipiente (3) de mezcla, segundo imán (4) y (5), pala (6) de hélice con forma cónica, primer imán (7), accionamiento (8) eléctrico
La figura 2 muestra la integración del dispositivo de homogeneización en un recipiente de mezcla cerrado
La figura 3 muestra la paralelización de un proceso de mezcla u homogeneización con varios dispositivos de homogeneización y recipientes de mezcla impulsados por un primer imán giratorio.
La figura 4 muestra una realización del dispositivo de homogeneización en donde el mezclador (1) de hélice y el primer imán (7) están alineados de manera ortogonal entre sí
Descripción detallada
El primer, imán giratorio proporciona un campo magnético giratorio que acciona la hélice mediante interacción magnética con los segundos imanes. Se prefiere que la velocidad de rotación del primer, imán giratorio sea sustancialmente la misma como la velocidad de rotación de la hélice.
El dispositivo de homogeneización comprende un mezclador de hélice con preferiblemente 2 o 4 palas, de las cuales al menos una está provista con un segundo imán. Las otras palas están provistas tanto con un segundo imán adicional o un contrapeso para evitar desequilibrios. Los segundos imanes o contrapesos deben tener esencialmente el mismo peso. Preferiblemente, el dispositivo de homogeneización comprende un mezclador de hélice con dos 2 palas, donde cada pala está provista con un segundo imán.
En esta realización (como se muestra en la figura 1), los segundos imanes tienen preferiblemente una orientación alterna de los respectivos polos magnéticos, es decir polo norte y sur están orientados entre sí, proporcionando de manera macroscópica un único campo magnético. En esta realización se prefiere además que los segundos imanes estén provistos en la misma posición lateral en las palas de hélice para asegurar un campo magnético homogéneo. Además y como se muestra en la figura 1, los polos magnéticos de los segundos imanes deben estar orientados hacia el árbol y no paralelos al eje de rotación.
Preferiblemente, los segundos imanes y los contrapesos están incrustados en las palas de hélice para asegurar que se puedan usar aleaciones ferromagnéticas que proporcionan un gran campo magnético pero son propensas a corrosión rápida. Preferiblemente, los segundos imanes están incrustados por 0.2 a 1 mm, más preferiblemente por 0. 4 a 0.8 mm de material no magnetizable.
La hélice consiste preferiblemente en un material no magnetizable que previene que las células marcadas de manera magnética se adhieran a la hélice. Como material no magnetizable usado para fabricar el mezclador de hélice, se puede usar cualquier polímero que sea insoluble en agua y capaz de ser moldeado por inyección. Los materiales adecuados son por ejemplo polietileno, polipropileno, poliestireno, PTFE o similares.
Proporcionar el mezclador con imanes integrados o incrustados en las palas de hélice reduce los gradientes magnéticos locales y mejora el acoplamiento magnético al primer imán proporcionando la fuerza para rotar y el movimiento vertical de la hélice en el árbol. Comprendiendo la variante de la invención dos segundos imanes en un mezclador de hélice que tiene dos palas permite un diseño simétrico de la hélice con baja masa de los imanes.
La conformación de la hélice asegurará una mezcla homogénea u homogeneización de la suspensión celular. Para esta propuesta, se pueden utilizar diversas formas y conformaciones de la hélice y las palas. En la presente invención, se prefieren palas de la hélice que están inclinadas hacia el eje de rotación de esa manera permitiendo el movimiento de la hélice sobre el árbol. El mezclador de hélice se mueve en dirección lateral del eje del árbol al ajustar la velocidad de rotación del primer imán giratorio. La dirección y velocidad de la rotación del primer imán definen la dirección del movimiento de la hélice en el árbol y finalmente la velocidad del proceso de mezcla.
El árbol y el primer imán pueden ubicarse en cualquier orientación entre sí siempre y cuando la rotación del primer imán sea inducida mediante interacción magnética en el mezclador de hélice. Por consiguiente, el primer imán de rotación y el árbol pueden compartir cualquier ángulo entre 0 y 90°, es decir el primer imán de rotación y el árbol pueden alinearse de manera coaxial u ortogonal.
En una realización preferida de la invención, la hélice y las palas tienen forma de cono o pico perpendicular al plano de rotación con un ángulo de 1 a 180°, preferido de 45 a 90°, con el fin de mezclar pequeños volúmenes de líquido en recipientes que tienen una parte inferior puntiaguda (como tubos Falcon®) o redondos como se muestra en la figura 1. Adicionalmente, las palas opuestas de hélice se pueden inclinar entre sí con el fin de mejorar el movimiento lateral de la hélice en el árbol.
La hélice del dispositivo de homogeneización de la invención tiene preferiblemente un diámetro en el plano de rotación de aproximadamente 2-50 mm. Dado que el mezclador de hélice se mueve a lo largo del árbol, se puede lograr una homogeneización uniforme de las suspensiones provistas en recipientes largos similares a tubos como tubos Falcon ®. Dependiendo de la velocidad de rotación, se mezclan diferentes volúmenes del recipiente. Si la velocidad de rotación es baja, se mezclan las partes inferiores del recipiente. Al aumentar la velocidad de rotación del primer imán y por medio de interacción magnética del mezclador de hélice, la hélice se mueve a lo largo del árbol hacia un extremo del recipiente, por ejemplo las partes superiores del recipiente. Por supuesto, al disminuir la velocidad de rotación del primer imán, el mezclador de hélice se mueve a lo largo del árbol hacia el extremo opuesto del recipiente, como la parte inferior.
La orientación del primer imán giratorio y el mezclador de hélice en vista del recipiente de mezcla no es de particular importancia. En una primera variante, se proporciona al menos un recipiente de mezcla que tiene una cubierta y una parte inferior y en donde el árbol está unido a la cubierta del recipiente de mezcla y el primer imán giratorio está ubicado adyacente a la cubierta del recipiente de mezcla. En una segunda variante, se proporciona al menos un recipiente de mezcla que tiene una cubierta y una parte inferior y en donde el árbol está unido a la parte inferior del recipiente de mezcla y el primer imán giratorio está ubicado adyacente a la parte inferior del recipiente de mezcla.
Es posible, que un único primer imán accione una pluralidad (como 5 a 100) de dispositivos de homogeneización en una manera paralela como se muestra en la figura 3. Por consiguiente, el dispositivo de homogeneización de la invención puede comprender un primer imán giratorio y al menos dos árboles, cada uno provisto con una hélice que rota alrededor del eje longitudinal del árbol respectivo, en donde cada hélice es móvil en dirección lateral del eje del árbol respectivo y cada hélice está provista de al menos dos palas de hélice de las cuales al menos una está provista con un segundo imán en donde la hélice se pone en rotación mediante interacción magnética del segundo imán con el primer imán giratorio.
La distancia del mezclador de hélice/el segundo imán al primer imán de rotación puede ser tan grande como de 1 a 200 mm o 40 mm a 80 mm (figura 1 no está a escala) y se puede ajustar de acuerdo con la potencia del campo magnético proporcionado por el primer imán.
El primer imán puede estar hecho del mismo material magnético que el segundo imán y se rota mediante un pequeño motor ((8) en figura 1) eléctrico. Con el fin de regular la velocidad de rotación del mezclador de hélice, la velocidad del motor eléctrico debe ser ajustable. En la variante de la invención donde un primer imán giratorio alimenta un mezclador de hélice, ambos ejes de rotación deben estar alineados.
La figura 2 muestra el uso de un mezclador de acuerdo con la invención dentro de un recipiente de mezcla con forma compleja. Si la parte inferior del recipiente de mezcla es plano, la conformación de las palas de hélice también debe ser bastante plana con el fin de asegurar homogeneización en la parte inferior del recipiente. El primer imán puede estar ubicado por encima o por debajo del recipiente.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de homogeneización para suspensiones celular, que comprende:
un primer imán (7) giratorio;
un árbol (2) en el que está unido un mezclador (1) de hélice, que rota alrededor del eje del árbol (2) y es móvil en dirección longitudinal del eje del árbol (2);
en donde el mezclador (1) de hélice está provisto de al menos dos palas (6) de hélice de las cuales al menos una está provista con un segundo imán (4,5);
en donde el mezclador (1) de hélice rota mediante interacción magnética del segundo imán (4,5) con el primer imán (7) rotativo
en donde el mezclador (1) de hélice es móvil en dirección longitudinal del eje del árbol (2) ajustando la velocidad de rotación del primer imán (7) giratorio.
2. El dispositivo de homogeneización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mezclador (1) de hélice está provisto con dos palas (6) de hélice que comprenden cada una un segundo imán (4,5).
3. El dispositivo de homogeneización de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los segundos imanes (4,5) de las palas (6) de hélice están orientados entre sí con polos alternos.
4. El dispositivo de homogenización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol (2) y el primer imán (7) giratorio están alineados de manera coaxial.
5. El dispositivo de homogeneización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mezclador (1) de hélice tiene un diámetro perpendicular al eje de rotación de 2 - 50 mm.
6. El dispositivo de homogeneización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se proporciona al menos un recipiente de mezcla que tiene una cubierta y una parte inferior y en donde el árbol (2) está unido a la cubierta del recipiente de mezcla y el primer imán (7) giratorio está ubicado adyacente a la cubierta del recipiente de mezcla.
7. El dispositivo de homogeneización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se proporciona al menos un recipiente de mezcla que tiene una cubierta y una parte inferior y en donde el árbol (2) está unido a la parte inferior del recipiente de mezcla y el primer imán (7) giratorio está ubicado adyacente a la parte inferior del recipiente de mezcla.
8. El dispositivo de homogeneización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol (2) está provisto con medios para detener el movimiento lateral del mezclador (1) de hélice en los respectivos extremos del árbol (2).
9. El dispositivo de homogeneización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo imán (4,5) está incrustado en las palas (6) de hélice.
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