ES3013314B2 - Procedimiento de fabricacion de moldes para la obtencion de bloques de parafina para tma - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE MOLDES PARA LA OBTENCIÓN DE

BLOQUES DE PARAFINA PARA TMA

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo técnico de la obtención de dispositivos para el análisis de muestras de estudios histopatológicos y, en particular, se refiere a un nuevo procedimiento de fabricación de moldes para la obtención de TMAs(Tissue Microarrayso Micromatrices de Tejido).

El procedimiento está basado en la impresión 3D de un molde base a partir del que se obtiene un segundo molde de silicona con el que se obtiene el bloque de parafina para TMA.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un TMA(Tissue Microarrayen inglés y Micromatriz de Tejido en español) es un bloque de parafina en el que se ensamblan múltiples cilindros de tejido en una pluralidad de orificios distribuidos en una matriz de filas y columnas. Los TMAs se emplean para permitir un análisis histológico múltiple de los tejidos que se incluyen en el bloque de parafina a modo de cilindros de tejido.

Normalmente, un análisis histológico consiste en hacer cortes de 2-4 ^m de muestras completas de tejido individual. Cuando se quiere realizar un análisis histológico múltiple se pueden emplear los TMAs para analizar, con un solo corte, todos los tejidos incluidos en el TMA a estudio. Esto permite reducir el número de reactivos y materiales necesarios para hacer el análisis y, en consecuencia, se consigue disminuir el coste y tiempo de procesamiento. Por ello, hoy en día, la utilización de TMAs está muy extendida para el análisis masivo de biomarcadores moleculares/celulares en oncología y otros ámbitos como por ejemplo en estudios para desarrollo de fármacos, en toxicología, etc.

Actualmente, los TMAs se fabrican empleando moldes de silicona obtenidos a partir de moldes base metálicos. Estos moldes de silicona se comercializan a precios muy elevados y además son estándar, es decir, no hay posibilidad de personalizarlos más allá de las unidades estándar existentes. Así pues, los TMAs obtenidos a partir de estos moldes comprenden un número predeterminado de orificios para la recepción de los tejidos y dichos orificios tienen un diámetro predeterminado.

Uno de los motivos por los que los moldes de silicona actuales son tan caros es porque los moldes base son metálicos y se fabrican con máquinas, herramientas y procedimientos muy costosos (generalmente basados en control numérico o electroerosión). Los moldes metálicos se obtienen mediante operaciones de mecanizado y, a partir de ellos, aplicando un procedimiento de colada, se obtienen los moldes de silicona.

Asimismo, del estado de la técnica se conoce el documento RU193973U1 que describe un procedimiento para fabricar bloques de parafina. En este documento se propone sustituir la mecanización de moldes base metálicos por una impresión 3D con la que se obtiene un nuevo molde base y, posteriormente, utilizando dicho molde base se consigue una caja de silicona de superficie uniforme y plana. En caso de que dichas cajas de silicona se quisieran emplear para obtener TMAs habría que disponer artesanalmente las muestras de tejidos (preferentemente de configuración cilíndrica), dejando en manos del operario la elaboración compleja de la pieza de parafina para TMA, embebiendo las muestras de tejido que se quieran disponer, en cantidad, en orden (o desorden) y disposición que se desee. Las muestras de tejido, que como se ha descrito, son generalmente cilíndricas, tienen un diámetro pequeño. Estas muestras no se sostienen por sí mismas de pie fijamente y de forma organizada si no hay elementos adicionales que las mantengan en sus posiciones.

Así pues, el problema técnico más relevante del procedimiento de dicho RU193973U1 es que, si se quiere usar el molde de silicona para obtener TMAs, partiendo de dicho molde de silicona, se colocan las muestras en él y posteriormente se vierte parafina para conformar el TMA. Si las muestras de tejido no se mantienen sujetas de alguna manera, se desplazarán. Se trata por lo tanto de un procedimiento casi artesanal, cuyo éxito depende de la habilidad del operario. Además, requiere de un mayor tiempo de preparación para asegurar su correcta realización pues es necesario evitar desplazamientos en las muestras o evitar que estas se caigan. Se pueden producir errores de diverso tipo a lo largo del procedimiento como que se modifiquen las distancias entre muestras de tejidos, que estas muestras con configuración cilindrica se inclinen de manera indeseada, que haya roturas de las muestras durante el procedimiento de manipulación, etc.

Otro problema asociado al documento RU193973U1 es que la orientación existente en los moldes de silicona obtenidos no permite identificar qué muestra corresponde a cada tejido ya que, al girar el molde, puede haber confusiones. En el procedimiento descrito en RU193973U1 el molde base obtenido por impresión 3D se rellena con silicona mediante un procedimiento de inyección, preferentemente a partir de un elastómero de silicona de dos componentes polimerizado en el molde base. El procedimiento de inyección de la silicona necesita de maquinaria de inyección y dicha maquinaria tiene un coste y un consumo eléctrico elevados y requiere, para su funcionamiento, de parámetros de inyección como la temperatura de fundición, zona de calentamiento, presión de inyección, fuerza de cierre, peso de inyección, tiempo de enfriamiento... Estos parámetros tienen un efecto en la calidad del producto. Además, se necesita personal cualificado y medidas de seguridad al trabajar con temperaturas que pueden superar los 60-80°C. Debido a la técnica de inyección, es necesario el uso de programas de diseño especializados. El molde del documento RU193973U1 está especialmente configurado para ser empleado para la investigación mediante microscopía electrónica de barrido y microanálisis con sonda electrónica de rayos X para lo que se describe la inclusión de muestras de tejido en resina epoxi.

Otro documento conocido del estado de la técnica es WO2007114535A1 que se enmarca en el campo técnico de la fabricación de TMAs. En él se propone la fabricación de un molde en caucho de silicona líquida mediante inyección para lo que, el molde base con el que obtener el molde en caucho de silicona, debe ser metálico y con forma inversa. Además dicho molde base se fabrica empleando maquinaria compleja y altas temperaturas. También se describe la posibilidad de utilizar distintos métodos convencionales de moldeo de silicona, por ejemplo, moldeo por compresión de silicona, moldeo por inyección, moldeo por extrusión, moldeo por recubrimiento, etc. Una vez se tiene el molde de caucho de silicona, este se introduce en un recipiente metálico donde se vierte la parafina y se coloca un dispositivo de tapa y corte(cassettetal y como se lo conoce habitualmente en el sector) de plástico encima antes de solidificar la parafina. Así pues, una desventaja asociada al procedimiento que describe es que son necesarios cuatro elementos para llevar a cabo el procedimiento (molde base metálico a partir del cual crear el molde de silicona, recipiente metálico, molde de caucho de silicona y dispositivo de tapa y corte).

Otro documento conocido del estado de la técnica también orientado a la obtención de TMAs es el WO2004111614A1 donde se describe un método que incluye la fabricación de un bloque receptor mediante el uso de un aditivo como la agarosa o el agar para la obtención de un gel que posteriormente se deshidrata en diversas soluciones alcohólicas, se sumerge en xileno y al que se añade parafina. El bloque resultante se corta a la medida adecuada y se perfora para formar los orificios en los que se alojarán los tejidos. Así pues, se describe un procedimiento con el que crear directamente un bloque de parafina con una pluralidad de orificios.

Asimismo se conoce del estado de la técnica el documento WO2008069502A1 que describe el procedimiento de fabricación de un bloque recipiente que comprende orificios vacíos en los que se disponen unas muestras de tejido y, posteriormente, dicho bloque recipiente se coloca en un molde metálico. Una vez dispuesto en el molde metálico se vierte parafina para conformar el correspondiente TMA con dicha parafina y las muestras de tejido previamente dispuestas en los orificios del bloque recipiente. Para la preparación del bloque recipiente se emplea un molde previo que puede estar hecho de diversos materiales como polietileno, poliuretano, poliimida, tereftalato de polietileno, polimetacrilato de metilo, poliprofileno, poliestireno, policarbonato, cloruro de polivinilo, acetato de polivinilo, cloruro de polivinilo, acetato de polivinilo, alcohol polivinílico, resina acrílica, resina de fenol, resina de urea, resina de silicio, resina epoxi, poliéster, resina de melamina, poliéster, policarbonato, resina de fluorpolímero, resina de celulosa y resina acetálica.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene por objeto solventar las dificultades actuales mediante el desarrollo de un nuevo procedimiento para fabricar moldes para obtener TMAs que, además de ser menos costoso, permita una mayor flexibilidad, ofreciendo la posibilidad de modificar el número de orificios del bloque y el diámetro de dichos orificios en función de las necesidades.

En particular, el procedimiento se basa en el uso de impresoras 3D para la fabricación de un molde base a partir del que se obtiene un segundo molde partiendo de silicona en frío. Se reducen así los costes, tanto a nivel de producción, como de materiales o de equipamiento necesario para el procedimiento.

Actualmente muchos hospitales ya cuentan con equipos de impresión 3D y además con el procedimiento descrito se reduce el tiempo requerido para la adaptación de la forma, tamaño, distribución de orificios, etc. de los moldes en función de las necesidades de los clientes, permitiendo una producción por unidades individuales.

Así pues, el procedimiento de fabricación de moldes para la obtención de bloques de parafina para TMA propuesto comprende las etapas de:

a) obtener un molde base mediante impresión 3D;

b) rellenar el molde base con una mezcla, a temperatura ambiente, de una silicona en estado semilíquido y un catalizador en estado líquido;

c) dejar solidificar la mezcla de silicona y catalizador, a temperatura ambiente, hasta obtener un segundo molde;

d) desmoldar el segundo molde del molde base y rellenar dicho segundo molde con parafina en estado líquido, preferentemente a una temperatura entre 58 y 60°C; e) dejar solidificar, a temperatura ambiente, la parafina vertida en el segundo molde; y

f) desmoldar el bloque de parafina del segundo molde para obtener un bloque de parafina con una pluralidad de orificios, conformando una matriz, destinados a recibir una pluralidad de muestras de tejidos.

La etapa e) de dejar solidificar, a temperatura ambiente, la parafina vertida se realiza preferentemente habiendo colocado previamente un dispositivo de tapa y corte encima del segundo molde cuando ya está lleno de parafina todavía sin solidificar.

El dispositivo de tapa y corte es lo que se conoce habitualmente en el estado de la técnica comocassettey está configurado como una tapa, generalmente de material plástico, que se coloca sobre el molde de silicona tras rellenarlo con parafina (antes de que esta solidifique) y conformar el TMA para que, posteriormente, se pueda manejar y procesar el TMA más fácilmente. Este tipo de dispositivos se emplea habitualmente en los laboratorios de anatomía patológica ya que, para emplear los micrótomos (que son dispositivos que se emplean para cortar las muestras del TMA con un grosor muy fino y obtener las preparaciones que luego se evalúan al microscopio), es necesario el empleo de los dispositivos de tapa y corte para ajustar la posición de las muestras.

Para obtener el molde base mediante impresión 3D preferentemente se realizan las siguientes etapas:

- elaborar digitalmente un diseño CAD paramétrico del molde base de acuerdo a los requerimientos del usuario final, seleccionando, en base a los mismos: el número de orificios, la separación entre ellos, el diámetro/diámetros de los orificios, etc.;

- exportar el diseño CAD a un archivo apto para su procesado por impresión 3D;

- configurar una impresora 3D a la vista del archivo apto para su procesado por impresión 3D, seleccionando al menos un parámetro donde dicho parámetro puede ser:

• el tamaño de la boquilla de extrusión de la impresora (por ejemplo, 0.2 mm);

• el material a imprimir (en un ejemplo de realización preferentemente PLA (ácido poliláctico));

• la velocidad de impresión, porcentaje de relleno, calidad, altura de capa, etc.; - imprimir el molde mediante la impresora 3D.

Preferentemente la etapa de aplicar silicona con catalizador (etapa b)) se realiza mezclando la silicona con el catalizador e incorporando dicha mezcla al molde base obtenido en la etapa anterior (etapa a)) mediante impresión 3D.

Se trata por tanto de un procedimiento de muy bajo coste que emplea materiales muy económicos, permitiendo reducir el coste actual del procedimiento de fabricación de moldes para obtención de TMAs de 2 a 5 veces.

Asimismo, se describe un procedimiento de obtención de un TMA que comprende las etapas de:

i) obtener un bloque de parafina para TMA según se ha descrito previamente;

ii) insertar al menos una muestra de tejido a analizar en al menos un orificio de la matriz del bloque de parafina para obtener un TMA.

La presente invención aporta la ventaja de que el molde de silicona (segundo molde) no necesita de un molde base metálico para contener la parafina, ya que el propio molde de silicona está hecho a partir del molde base que está impreso en 3D y está diseñado con unas paredes de grosor preferente entre 2 mm y 5 mm (aunque no limitado a estos espesores), que hacen de recipiente para verter la parafina líquida. De esta manera se reduce el consumo de silicona respecto a las soluciones del estado de la técnica en las que se tienen moldes con paredes de anchura superior a los 5 mm y/o es necesario el empleo de moldes metálicos para contener la parafina.

Otras de las ventajas de la presente invención son que es suficiente con tener una impresora 3D para obtener el molde base y que se puede fabricar el molde de silicona con siliconas en frío, reduciendo así los costes a la mínima expresión e iniciando un camino de aplicación nuevo, a un bajo coste y casi sin necesidad de instalaciones.

Adicionalmente, para evitar confusiones en las muestras de tejidos que se van a incluir posteriormente en el bloque de parafina para obtener el TMA, el procedimiento propuesto puede comprender una etapa de crear una muesca en el bloque de parafina que permita identificar en todo momento la posición de cada uno de los orificios del bloque de parafina y por tanto, posteriormente, de las muestras de tejido cuando se introduzcan en dichos orificios. En otro ejemplo de realización el procedimiento comprende, en la etapa a), elaborar un diseño asimétrico para la obtención de un molde base asimétrico (y por tanto de un segundo molde y de un bloque de parafina asimétricos).

Así pues, en un ejemplo de realización el procedimiento puede comprender, después de la etapa a) y antes de la etapa b), un paso de realizar una muesca en el molde base obtenido mediante impresión 3D. En otro ejemplo de realización se puede diseñar un molde base asimétrico, por ejemplo omitiendo uno de los orificios en una de las esquinas de la matriz.

Otra ventaja asociada a la presente invención es que permite el empleo de cualquier tipo de tecnología de impresión 3D (Modelado por deposición fundida FFF, Estereolitografía SLA, Procesamiento digital de luz DLP, Fusión por láser selectiva SLM, Inyección de material MJ, Inyección de aglutinante BJ), a diferencia de las soluciones del estado de la técnica que solo utilizan una impresora 3D de filamentos (ABS o PLA).

Además, a diferencia de algunos de los procedimientos del estado de la técnica previamente descritos, en los que se colocan las muestras y posteriormente se vierte la parafina, el procedimiento propuesto en la presente invención permite crear en primer lugar el bloque de parafina con los orificios vacíos y después introducir en dichos orificios las muestras de tejido, lo cual invierte totalmente el procedimiento de introducción de las muestras de tejido en la parafina, disminuyendo la posibilidad de rotura y error, tal y como se ha descrito previamente. Asimismo, no existe posibilidad de que las muestras de tejido se muevan y desordenen, quedando estructuradas siempre de la misma forma según el diseño realizado con la impresión 3D.

Otra ventaja de la presente invención es que se fabrica un bloque de parafina con una pluralidad de orificios dispuestos en forma de matriz, con un diseño flexible (adaptable a las necesidades del usuario que lo diseña), donde es sencillo colocar las muestras en los orificios que se diseñan con una forma y un tamaño adaptados a la configuración de las muestras de tejido del TMA a obtener (generalmente de configuración cilíndrica). Se fabrica el molde base en base a un diseño CAD preciso y parametizable, con cotas regulares y prefijadas. Posteriormente se obtiene el segundo molde a partir del que se obtienen copias de bloques de parafina absolutamente iguales.

Asimismo, con la presente invención, la silicona para obtener el segundo molde se puede disponer en el molde base mediante un procedimiento de colada. Esto aumenta la flexibilidad de fabricación frente a los procedimientos de inyección de silicona en los que es necesario hacer cambios de molde, ajuste de los parámetros de inyección, etc. lo cual, además, aumenta los costes.

En un ejemplo de realización la colada de silicona se realiza a temperatura ambiente y sin necesidad de maquinaria, simplemente mezclando la silicona y el catalizador y vertiéndolos en el molde base (el realizado mediante impresión 3D). Se trata de un procedimiento sencillo en el que no es necesaria la intervención de personal cualificado

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones.

La presente invención describe un procedimiento de fabricación de moldes para fabricación de bloques de parafina para TMA que comprende al menos las etapas de:

a) obtener un molde base mediante impresión 3D donde dicho molde base comprende un número determinado de primeros orificios, conformando una matriz;

b) rellenar el molde base con una mezcla, a temperatura ambiente, de una silicona en estado semilíquido y un catalizador en estado líquido;

c) dejar solidificar la mezcla de silicona y catalizador a temperatura ambiente hasta obtener un segundo molde que comprende una pluralidad de salientes en correspondencia con los primeros orificios del molde base y desmoldar dicho segundo molde del molde base.

Los primeros orificios son orificios mediante los que se conforman una pluralidad de salientes en el segundo molde, mediante los que, a su vez, se conforman una pluralidad de orificios en el bloque de parafina.

Preferentemente el segundo molde comprende unas paredes de entre 2 mm y 5mm.

También preferentemente, la etapa a) comprende las siguientes subetapas:

- elaborar un diseño CAD paramétrico del molde base de acuerdo a los requerimientos del usuario final;

- exportar el diseño CAD a un archivo apto para su procesado por impresión 3D;

- configurar una impresora 3D en función del archivo apto para su procesado por impresión 3D;

- imprimir el molde base mediante una impresora 3D.

Para evitar posibles errores en el posicionamiento de las muestras de tejido, preferentemente el molde base, y por lo tanto el segundo molde y el bloque de parafina tienen una distribución asimétrica de los orificios. Para ello el molde base comprende una pluralidad de orificios mediante los que se conforman una pluralidad de salientes en el segundo molde, mediante los que, a su vez, se conforman una pluralidad de orificios en el bloque de parafina, y la distribución de orificios en el molde base, y por lo tanto en el bloque de parafina, es asimétrica.

Así pues, en un ejemplo de realización, los primeros orificios del molde base están distribuidos conformando una matriz asimétrica. De esta forma se evitan posibles confusiones de localización de las muestras en el TMA pues la asimetría del molde base permite referenciar más fácil y claramente cada una de las posiciones.

Otra opción para conseguir asimetría en el molde base es, después de la etapa a) y antes de la etapa b), realizar una muesca en el molde base obtenido mediante impresión 3D.

También se describe un procedimiento de obtención de un bloque de parafina para TMA que comprende las etapas de:

i) rellenar un segundo molde de silicona como el descrito previamente con parafina en estado líquido;

ii) dejar solidificar, a temperatura ambiente, la parafina vertida en el segundo molde de silicona; y

iii) desmoldar el bloque de parafina del segundo molde de silicona obteniendo un bloque de parafina para TMA.

El bloque de parafina para TMA comprende una pluralidad de orificios, conformando una matriz, destinados a recibir una pluralidad de muestras de tejido.

Preferentemente, en la etapa i) de dicho procedimiento, la parafina se vierte a una temperatura de entre 58 y 60°C.

En un ejemplo de realización, el paso previo a la etapa ii), comprende colocar un dispositivo de tapa y corte sobre el segundo molde tras verter la parafina y mantener dicho dispositivo de tapa y corte en su posición durante la solidificación de la parafina.

Asimismo, se describe un procedimiento de obtención de un TMA que comprende las etapas de:

i) obtener un bloque de parafina para TMA según el procedimiento previamente descrito; ii) insertar al menos una muestra de tejido a analizar en al menos un orificio de la matriz del bloque de parafina para obtener un TMA.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de fabricación de moldes para fabricación de bloques de parafina para TMA que comprende al menos las etapas de:

a) obtener un molde base mediante impresión 3D donde dicho molde base comprende un número determinado de primeros orificios, conformando una matriz;

b) rellenar el molde base con una mezcla, a temperatura ambiente, de una silicona en estado semilíquido y un catalizador en estado líquido;

c) dejar solidificar la mezcla de silicona y catalizador a temperatura ambiente hasta obtener un segundo molde que comprende una pluralidad de salientes en correspondencia con los primeros orificios del molde base y desmoldar dicho segundo molde del molde base.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el segundo molde comprende unas paredes de entre 2 mm y 5mm.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa a) comprende las siguientes subetapas:

- elaborar un diseño CAD paramétrico del molde base de acuerdo a los requerimientos del usuario final;

- exportar el diseño CAD a un archivo apto para su procesado por impresión 3D;

- configurar una impresora 3D en función del archivo apto para su procesado por impresión 3D;

- imprimir el molde base mediante una impresora 3D.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los primeros orificios del molde base están distribuidos conformando una matriz asimétrica.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que después de la etapa a) y antes de la etapa b) comprende un paso de realizar una muesca en el molde base obtenido mediante impresión 3D.