WO2025141233A1 - Device and method for microextracting compounds in samples - Google Patents
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Definitions
- a lower fixed support (5) which serves as a support for the small sample container (2).
- the lid of a centrifuge microtube can be used as the container (2).
- This fixed support (5) materializes in an electromagnet (6) that forms the support surface of the container (2).
- An arm (7) allows a magnet (8), for example, a neodymium one, to be placed on the container and the electromagnet (6).
- the arm (7) is movable in order to be able to place the container with the sample on the electromagnet without risk of accident.
- DMSPE is used as an extraction technique using this device.
- a suitably functionalized sorbent material with magnetic properties is used as a sorbent.
- the functionalization of the material will be appropriately carried out according to the compounds to be extracted, in order to increase the extraction yield and selectivity.
- the magnetic susceptibility of this material must be sufficiently high (for example, 50-60 emu g -1 ) to ensure its attraction to the magnet (8) and to the electromagnet (6), although materials with lower magnetic susceptibility values may be used, suitably adjusting the height of the magnet (8).
- the particle size of this material must be sufficiently small (50 nm - 50 pm) to increase the contact surface with the donor phase (sample) and, consequently, the extraction kinetics.
- the appropriate amount of sorbent is weighed and added to the container (2), together with the sample (a few microliters).
- the container (2) is placed on the fixed support (5) and the magnet (8) is placed on the container, at a measured distance, adjustable according to the type of material, sample, etc.
- the magnet (8) is rotated at a programmed speed for a predetermined time and, by means of magnetic interactions, the magnet (8) causes the magnetic sorbent to move, causing it to disperse within the sample.
- the motor (10) is then stopped, the electromagnet (6) is activated, thus attracting the magnetic sorbent, and the arm (7) is withdrawn to allow access to the container.
- the operator In the “access” position of the arm (7) the operator is allowed to carry out the necessary tasks, such as removing the sample, adding the desorption solvent, etc. It is possible to indicate to the operator when or what to do through the interface (3) (screen, coloured LEDs, LEDs next to written instructions).
- the acetonitrile was then removed, and 50 pL of the serum sample was added, followed by stirring at 140 a.u. (approximately 5400 rpm) for 5 minutes. The remaining sample was then removed, and 50 pL of ultrapure water was added for washing, which was then removed.
- acetonitrile For analyte desorption, 20 pL of acetonitrile was added, followed by further stirring at 200 AU for 3.5 minutes. Finally, the acetonitrile extract was transferred to a 250 pL insert placed inside an injection vial for analysis by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The concentration of acylcarnitines in ng mL -1 for five patients is shown in the following table.
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Dispositivo y método de microextracción de compuestos en muestras Device and method for microextraction of compounds in samples
SECTOR DE LA TÉCNICA TECHNICAL SECTOR
La presente invención se refiere a un dispositivo y un método de microextracción de compuestos en muestras líquidas, especialmente cuando se dispone de un volumen reducido de muestra. Estas muestras pueden ser directamente líquidas o sólidas previamente disueltas en un pequeño volumen de disolvente. Es un procedimiento para extraer los compuestos de interés presentes en las muestras líquidas, o sólidas previamente disueltas, sin riesgo de contaminación, con alta reproducibilidad y de forma automatizada. El dispositivo preferido es de pequeño tamaño y alimentado con batería, lo que le confiere gran portabilidad. The present invention relates to a device and method for microextracting compounds from liquid samples, especially when a small sample volume is available. These samples can be either directly liquid or solid samples previously dissolved in a small volume of solvent. It is a method for extracting compounds of interest present in liquid samples, or previously dissolved solid samples, without risk of contamination, with high reproducibility, and in an automated manner. The preferred device is small and battery-powered, which makes it highly portable.
La presente invención se encuadra en el campo de procedimientos para el tratamiento de muestras, principalmente dentro del contexto del análisis clínico y especialmente para muestras biológicas de reducido tamaño. The present invention falls within the field of methods for sample treatment, mainly within the context of clinical analysis and especially for small biological samples.
La invención también tiene aplicación en el sector de los laboratorios de análisis cuando se dispone de muestras de reducido tamaño y se requieren procedimientos donde la intervención del operador sea mínima, pero sin descartar laboratorios de análisis de cualquier otro sector además del clínico comentado anteriormente. The invention also has application in the analytical laboratory sector when small samples are available and procedures are required where operator intervention is minimal, but without ruling out analytical laboratories in any other sector besides the clinical one mentioned above.
ESTADO DE LA TÉCNICA STATE OF THE ART
La determinación de biomarcadores en fluidos biológicos empleando técnicas de extracción previa a su medida por técnicas cromatográficas, acopladas o no a detectores más sensibles y selectivos como el de espectrometría de masas, es una práctica habitual que se lleva a cabo desde hace muchos años. The determination of biomarkers in biological fluids using extraction techniques prior to their measurement by chromatographic techniques, coupled or not to more sensitive and selective detectors such as mass spectrometry, is a common practice that has been carried out for many years.
Las técnicas de extracción convencionales, esto es la extracción líquido-líquido (LLE, del inglés liquid-liquid extraction) o la extracción en fase sólida (SPE, del inglés solid-phase extraction), usualmente requieren de grandes cantidades de disolvente o de sorbente, respectivamente, además de gran cantidad de muestra. Las técnicas de microextracción, de las que existen numerosas modalidades, se basan en los mismos fundamentos que éstas, pero cabe indicar que si bien las cantidades de fase extractante (disolvente o sorbente, respectivamente) se han reducido drásticamente hasta los pocos microlitres (disolvente) o miligramos (sorbente), no se ha conseguido el mismo nivel de reducción en lo que a la muestra se refiere, siendo todavía del orden de los mililitros. Conventional extraction techniques, i.e. liquid-liquid extraction (LLE) or solid-phase extraction (SPE), usually require large amounts of solvent or sorbent, respectively, in addition to a large amount of sample. Microextraction techniques, of which there are numerous modalities, are based on the same principles as these, but it should be noted that although the quantities of extracting phase (solvent or sorbent, respectively) have been drastically reduced to a few microlitres (solvent) or milligrams (sorbent), the same level of reduction has not been achieved with regard to the sample, which is still in the order of millilitres.
Llegados a este punto cabe diferenciar las técnicas de microextracción dispersivas, aquellas en las que la fase extractante se dispersa en el seno de la fase dadora (muestra), de las no dispersivas, siendo las primeras más rápidas y requiriendo menos tiempo (minutos vs horas) como consecuencia del aumento en la cinética de extracción al aumentar la superficie de contacto entre las fases dadora y aceptora. At this point, it is necessary to differentiate between dispersive microextraction techniques, those in which the extractant phase is dispersed within the donor phase (sample), and non-dispersive ones, the former being faster and requiring less time (minutes vs. hours) as a result of the increase in extraction kinetics by increasing the contact surface between the donor and acceptor phases.
En el mercado existen dispositivos que permiten la automatización de algunas técnicas de microextracción no dispersivas, como la microextracción en fase sólida (SPME, del inglés solid-phase microextraction) . Sin embargo, no se conocen dispositivos automatizados comerciales para técnicas dispersivas como el que se presenta en esta invención para llevar a cabo la microextracción en fase sólida dispersiva (DMSPE, del inglés dispersive microsolid-phase extraction), cuyas prestaciones hacen de ella una técnica muy aceptada en la comunidad científica (Trends Anal. Chem. 112 (2019) 226). There are devices on the market that allow the automation of some non-dispersive microextraction techniques, such as solid-phase microextraction (SPME). However, there are no known commercial automated devices for dispersive techniques such as the one presented in this invention to carry out dispersive solid-phase microextraction (DMSPE), whose features make it a widely accepted technique in the scientific community (Trends Anal. Chem. 112 (2019) 226).
No obstante, cabe mencionar la aproximación semiautomática publicada hace unos años por el propio grupo de investigación que presenta la presente invención (J. Chromatogr. A 1362 (2014) 25), que se denominó microextracción dispersiva por sorción sobre barra agitadora (SBSDME, del inglés stir bar sorptive dispersive microextraction). En esta técnica, el material sorbente, con propiedades magnéticas, se añade manualmente al interior de un vial que contiene la disolución a extraer y un imán de neodimio, de modo que se adhiere al imán debido al campo magnético. A continuación, se hace rotar el imán mediante la acción de una placa agitadora común de laboratorio, provocando la dispersión del material que, tras cesar la agitación, lo recoge de nuevo, esta vez junto con los compuestos de interés. Posteriormente, se toma manualmente para proceder a la desorción de los compuestos de interés mediante desorción líquida o térmica. Son vahos los investigadores a nivel internacional los que han empleado esta técnica en sus publicaciones (Anal. Chim. Acta 1153 (2021) 338271). However, it is worth mentioning the semi-automated approach published a few years ago by the research group that presents the present invention (J. Chromatogr. A 1362 (2014) 25), which was called stir bar dispersive microextraction (SBSDME). In this technique, the sorbent material, with magnetic properties, is manually added to the interior of a vial containing the solution to be extracted and a neodymium magnet, so that it adheres to the magnet due to the magnetic field. The magnet is then rotated by the action of a common laboratory stirrer plate, causing the material to disperse, which, after stirring stops, collects it again, this time together with the compounds of interest. Subsequently, it is manually removed to proceed with the desorption of the compounds of interest by liquid or thermal desorption. There are many researchers internationally who have used this technique in their publications (Anal. Chim. Acta 1153 (2021) 338271).
También debe destacarse la propuesta de Turnes-Palomino y col. (Anal. Chem. 87 (2015) 7545), similar a la anterior pero con un mayor grado de automatización al emplear jeringas articuladas con pistones automáticos y válvulas controladas mediante ordenador para tomar las disoluciones y disolventes, llevándose a cabo la extracción en el cuerpo de una de las jeringas que contiene al imán de neodimio en su interior. Also worth highlighting is the proposal by Turnes-Palomino et al. (Anal. Chem. 87 (2015) 7545), similar to the previous one but with a greater degree of automation by using articulated syringes with automatic pistons and computer-controlled valves to take the solutions and solvents, the extraction being carried out in the body of one of the syringes that contains the neodymium magnet inside.
En ambas propuestas se emplean dispositivos de extracción de más o menos capacidad que permiten la extracción de un volumen más o menos grande de muestra (5-25 mL), no pudiéndose emplear para muestras de muy reducido tamaño (< 100 pL) como en el dispositivo que se presenta en la presente invención. Como consecuencia de emplear dispositivos de extracción más grandes en estas aproximaciones, se emplean volúmenes de disolventes (del orden de mililitros) y cantidades de sorbentes (del orden de decenas/centenas de miligramos) más elevadas que en la invención que se presenta (del orden de pocos microlitres y pocos miligramos). Además, en ambas propuestas, el imán se encuentra situado en el interior del dispositivo, en contacto directo con la disolución (muestra) a extraer y el material sorbente, lo que puede conllevar problemas de contaminación de una disolución (muestra) a otra si no se limpia considerablemente. Esta limpieza puede resultar tediosa, sobre todo en retirar todo el sorbente magnético, más aún si éste presenta un elevado carácter magnético y por tanto gran atracción por el imán. Both proposals use extraction devices of varying capacities, allowing for the extraction of a relatively large sample volume (5-25 mL). These devices cannot be used for very small samples (<100 pL), as in the device presented in the present invention. As a result of using larger extraction devices in these approaches, higher solvent volumes (in the milliliter range) and sorbent quantities (in the tens/hundreds of milligrams) are used than in the invention presented (in the range of a few microliters and a few milligrams). Furthermore, in both proposals, the magnet is located inside the device, in direct contact with the solution (sample) to be extracted and the sorbent material. This can lead to contamination problems from one solution (sample) to another if it is not thoroughly cleaned. This cleaning can be tedious, especially when removing all the magnetic sorbent, even more so if the sorbent has a high magnetic character and is therefore strongly attracted to the magnet.
En la invención que se presenta, este problema se elimina dado que el imán se sitúa en el exterior y no entra en contacto ni con la disolución a extraer (muestra) ni con el sorbente magnético. Además, la invención que se presenta es muy sencilla técnicamente, lo que le permite ser compacta y fácilmente portátil, lo que le hace también diferenciador respecto a las anteriores aproximaciones. In the invention presented, this problem is eliminated because the magnet is located externally and does not come into contact with either the solution to be extracted (sample) or the magnetic sorbent. Furthermore, the invention presented is technically very simple, allowing it to be compact and easily portable, which also sets it apart from previous approaches.
El solicitante no conoce ningún método con las mismas características que la invención, ni un dispositivo tan eficaz como el que a continuación se describe y reivindica. The applicant is not aware of any method with the same characteristics as the invention, nor a device as effective as the one described and claimed below.
BREVE EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN BRIEF EXPLANATION OF THE INVENTION
La invención es un dispositivo de microextracción de compuestos en muestras líquidas de volumen reducido, sin excluir muestras sólidas previamente disueltas en un pequeño volumen, según las reivindicaciones. Resuelve, en sus diferentes realizaciones, los problemas del estado de la técnica. También se refiere al método de utilización para realizar esa microextracción. La presente invención surge directamente de las tendencias más actuales dentro de las estrategias de preparación de muestra en el campo de la química analítica. Por un lado, la necesidad de poder llevar a cabo la extracción de trazas de compuestos de interés en muestras de reducido tamaño (micromuestras), como son algunos fluidos biológicos. A menudo, de estos solo se dispone de un pequeño volumen, ya sea por la naturaleza de la muestra (saliva, semen, líquido folicular, líquido cefalorraquídeo, etc.), bien por causas debidas a las particularidades de los pacientes (recién nacidos, pacientes inmunodepñmidos o anémicos, etc.), o bien por el propio contexto (restos en el análisis forense). The invention relates to a device for microextraction of compounds in small-volume liquid samples, including solid samples previously dissolved in a small volume, according to the claims. In its various embodiments, it addresses the problems of the prior art. It also relates to the method of use for performing this microextraction. The present invention arises directly from the most current trends in sample preparation strategies in the field of analytical chemistry. On the one hand, there is a need to be able to extract traces of compounds of interest from small samples (microsamples), such as some biological fluids. Often, only a small volume of these is available, either due to the nature of the sample (saliva, semen, follicular fluid, cerebrospinal fluid, etc.), or due to the particular characteristics of the patients (newborns, immunosuppressed or anemic patients, etc.), or due to the context itself (remains in forensic analysis).
Teniendo en cuenta el riesgo biológico que presenta este tipo de muestras y, además, para evitar contaminación cruzada en el tratamiento de muestras sucesivas, es de gran importancia que todo el material en contacto con las mismas se limpie escrupulosamente una vez finalizado el análisis de cada una de ellas o que se emplee material desechable. Por tanto, se debe reducir al mínimo el material que esté en contacto directo con la muestra y así evitar errores en los análisis, así como procedimientos de limpieza tediosos y que requieran mucho tiempo y posean riesgo de introducir errores. Considering the biological risk posed by these types of samples and, furthermore, to avoid cross-contamination when processing subsequent samples, it is extremely important that all materials in contact with them be thoroughly cleaned once each analysis is completed, or that disposable materials be used. Therefore, the amount of material in direct contact with the sample must be minimized to avoid analytical errors, as well as tedious and time-consuming cleaning procedures that pose a risk of introducing errors.
Además, debido a la complejidad de estas muestras, así como al gran número de posibles interferentes y a los bajos niveles de concentración en los que se encuentran algunos de los compuestos de interés, se requiere el empleo de técnicas de microextracción para eliminar el grueso de la matriz y realizar una preconcentración de los analitos que permita llegar a los límites de detección/cuantificación requeridos. Furthermore, due to the complexity of these samples, as well as the large number of potential interferents and the low concentration levels of some of the compounds of interest, the use of microextraction techniques is required to remove the bulk of the matrix and perform a pre-concentration of the analytes that allows reaching the required detection/quantification limits.
Otro factor importante a tener en cuenta es el grado de automatización de los métodos de análisis, ya que un mayor grado de automatización minimizará la participación del operador aportando diversas ventajas, como una mayor rapidez del procedimiento, una mayor seguridad para el operador, reducción de los posibles errores asociados a la intervención directa del mismo y una mayor eficiencia. Another important factor to consider is the degree of automation of the analysis methods, as a higher degree of automation will minimize operator involvement, providing several advantages, such as faster procedures, greater operator safety, a reduction in potential errors associated with direct operator intervention, and greater efficiency.
Por otro lado, la portabilidad de los dispositivos de extracción también es unos de los parámetros a tener en cuenta a la hora de su desarrollo. Esto se debe a que los dispositivos portátiles permiten realizar el tratamiento de la muestra en el lugar de su toma, evitando así que tengan que ser trasladadas al laboratorio y por tanto su transporte, conservación y almacenamiento que, además de suponer un consumo de energía y tiempo, su mal desempeño puede dar lugar al deterioro de la muestra y, por tanto, a resultados erróneos. On the other hand, the portability of extraction devices is also one of the parameters to be taken into account when developing them. This is because portable devices allow sample processing to be carried out at the sample collection site, thus avoiding the need to transport the sample to the laboratory and therefore its transport, preservation, and storage, which, in addition to consuming energy, energy and time, poor performance can lead to sample deterioration and therefore erroneous results.
Para poder cubrir todas las necesidades anteriormente mencionadas, se ha desarrollado un novedoso dispositivo de microextracción que permite realizar el tratamiento de muestras de reducido tamaño y que, a diferencia de otros dispositivos, permite llevar a cabo la agitación del material sorbente añadido a la muestra desde un imán exterior sin entrar en contacto con la muestra y evitar así los riesgos comentados anteriormente In order to cover all the aforementioned needs, a novel microextraction device has been developed that allows the treatment of small-sized samples and, unlike other devices, allows the agitation of the sorbent material added to the sample from an external magnet without coming into contact with the sample, thus avoiding the risks mentioned above.
Se trata de un dispositivo automatizado y portátil de microextracción que permite la extracción de compuestos de interés en muestras de reducido tamaño. El dispositivo está programado para que todas las tareas del dispositivo se realicen de forma automatizada. En cuanto a los principales elementos de hardware, está compuesto por un microcontrolador, un módulo de alimentación, una placa electrónica, un motor (preferiblemente de corriente continua), un imán giratorio, normalmente cilindrico, suspendido sobre un electroimán y sujeto a un motor por medio de un eje que lo hace girar. Todos los elementos se encuentran integrados en un soporte. This is an automated and portable microextraction device that allows the extraction of compounds of interest from small samples. The device is programmed so that all tasks are performed automatically. The main hardware components consist of a microcontroller, a power supply module, an electronic board, a motor (preferably DC), and a rotating magnet, usually cylindrical, suspended over an electromagnet and attached to a motor by means of a shaft that rotates it. All the components are integrated into a support.
Mediante este dispositivo se lleva a cabo la extracción de compuestos de interés en muestras de muy reducido volumen (tan solo unos pocos microlitros) a través de la dispersión del material de extracción, de naturaleza magnética, en la muestra. La dispersión es provocada por la rotación del imán accionado por el motor y situado a poca distancia por encima de la muestra, sin entrar en contacto con la misma ni con el material sorbente, ambos en un pequeño contenedor colocado sobre el electroimán. This device extracts compounds of interest from very small samples (just a few microliters) by dispersing the magnetic extraction material in the sample. Dispersion is caused by the rotation of the motor-driven magnet, which is positioned a short distance above the sample, without coming into contact with either the sample or the sorbent material. Both are located in a small container placed over the electromagnet.
Las ventajas derivadas del uso de la invención se pueden resumir en: The advantages derived from the use of the invention can be summarized as:
- Automatización de la DMSPE (microextracción en fase sólida dispersiva), implicando en menor grado al operador y disminuyendo los tiempos. - Automation of DMSPE (dispersive solid-phase microextraction), with less operator involvement and reduced times.
- Aplicación de la DMSPE a micromuestras. - Application of DMSPE to microsamples.
Bajo consumo de disolventes y sorbentes. Low consumption of solvents and sorbents.
Generación de baja cantidad de residuos y por tanto menor necesidad de su tratamiento, reduciendo así la huella ecológica Generation of low amounts of waste and therefore less need for treatment, thus reducing the ecological footprint
Reducción del riesgo de contaminación entre muestras. Reducing the risk of contamination between samples.
Portabilidad, al disponer de elementos miniatuhzados e integrados en un soporte de pequeño tamaño. Para ello, el dispositivo de microextracción de compuestos en muestras de reducido tamaño comprende un soporte que porta una fuente de alimentación, un microcontrolador y una interfaz. Comprende también un apoyo fijo que soporta un electroimán, configurado para sustentar un contenedor donde situar la muestra. También porta un brazo con un motor que mueve un eje que tiene en un extremo un imán situado perpendicularmente a dicho eje y el conjunto del eje e imán gira sobre sí mismo, dispuesto sobre el electroimán y distanciado de éste. Así, el giro del imán produce la dispersión de un sorbente magnético en la muestra. Cuando se detiene el motor y por tanto se detiene el imán giratorio, se activa el electroimán de forma que inmoviliza el sorbente sobre el fondo del recipiente que lo contiene Portability, by having miniaturized elements integrated into a small support. To this end, the device for microextraction of compounds from small samples comprises a support that carries a power supply, a microcontroller, and an interface. It also comprises a fixed support that holds an electromagnet, configured to hold a container in which to place the sample. It also carries an arm with a motor that moves a shaft with a magnet at one end located perpendicular to said axis, and the shaft and magnet assembly rotates on itself, arranged above the electromagnet and spaced from it. Thus, the rotation of the magnet produces the dispersion of a magnetic sorbent in the sample. When the motor stops, and therefore the rotating magnet stops, the electromagnet is activated, immobilizing the sorbent on the bottom of the container that contains it.
Para facilitar la retirada del contenedor o cualquier otra operación sobre el mismo, es preferible que el brazo sea movible entre una posición donde el imán está sobre el electroimán (posición de trabajo) y una posición donde está retirado (posición de acceso). Esto permite la colocación del imán sobre el contenedor previo al giro y su retirada tras su detención. To facilitate container removal or any other operation on it, it is preferable for the arm to be movable between a position where the magnet is above the electromagnet (working position) and a position where it is removed (access position). This allows the magnet to be placed on the container before turning and removed after stopping.
De la misma forma, el imán puede ser ajustable en altura sobre el contenedor que contiene la muestra. Similarly, the magnet can be height-adjustable relative to the container holding the sample.
Así, el método de microextracción de compuestos en muestras de reducido tamaño comprende las etapas de: a) Situar en un contenedor una muestra líquida (ya sea líquida de partida o una muestra sólida disuelta) y un material sorbente magnético. b) Disponer el contenedor sobre el electroimán. c) Situar el imán sobre el contenedor. d) Hacer girar el imán. e) Detener el imán y activar el electroimán. f) Retirar la muestra del contenedor g) Lavar el sorbente mediante la adición de un disolvente neutro, desactivando el electroimán y repitiendo las operaciones c)-f) con el disolvente neutro. h) Realizar una desorción líquida repitiendo la operación g) con un disolvente adecuado, o bien tomando el material y procediendo a una desorción térmica. Thus, the method for microextraction of compounds from small samples comprises the following steps: a) Placing a liquid sample (either the starting liquid or a dissolved solid sample) and a magnetic sorbent material in a container. b) Placing the container over the electromagnet. c) Placing the magnet over the container. d) Rotating the magnet. e) Stopping the magnet and activating the electromagnet. f) Removing the sample from the container. g) Washing the sorbent by adding a neutral solvent, deactivating the electromagnet and repeating steps c)-f) with the neutral solvent. h) Performing liquid desorption by repeating step g) with a suitable solvent, or by removing the material and performing thermal desorption.
Algunas variantes se enuncian en las reivindicaciones independientes y se describen más adelante. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Some variants are set forth in the independent claims and are described below. DESCRIPTION OF THE FIGURES
Con el objeto de completar la descripción y de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se presenta un juego de figuras y dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se representa lo siguiente: In order to complete the description and to help better understand the characteristics of the invention, a set of figures and drawings is presented in which the following is represented for illustrative and non-limiting purposes:
La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización del dispositivo. Figure 1 shows a perspective view of an embodiment of the device.
La Figura 2 muestra una vista lateral del ejemplo anterior con el brazo en posición de trabajo. Figure 2 shows a side view of the previous example with the arm in the working position.
EXPLICACIÓN DETALLADA DE UN MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN DETAILED EXPLANATION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION
A continuación, se pasa a describir de manera breve varios modos de realización de la invención, como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta. Below, several embodiments of the invention are briefly described, as an illustrative and non-limiting example thereof.
El dispositivo de la invención parte de un soporte (1) y un contenedor (2). El soporte (1) comprende los equipos electrónicos, una fuente de alimentación (batería o cable a la red), un microcontrolador, una interfaz (3), generalmente mediante botones y pilotos o mediante una pantalla táctil, uno o más puertos (4) de conexión de otros aparatos, ya sea físicos (cableado) o inalámbricos, etc. Estos puertos (4) servirán para transmitir el estado de la máquina, recibir actualizaciones de software. The device of the invention consists of a support (1) and a container (2). The support (1) comprises the electronic equipment, a power supply (battery or mains cable), a microcontroller, an interface (3), generally by means of buttons and pilot lights or by means of a touch screen, one or more ports (4) for connecting other devices, whether physical (wired) or wireless, etc. These ports (4) will be used to transmit the status of the machine, receive software updates.
Del soporte (1) representado surge un apoyo fijo (5) inferior que sirve de sostén al contenedor (2) de la muestra, de pequeño tamaño. Por ejemplo, se puede usar como contenedor (2) la tapa de un microtubo de centrífuga. Este apoyo fijo (5) se materializa en un electroimán (6) que forma la superficie de apoyo del contenedor (2). Un brazo (7) permite situar un imán (8), por ejemplo, de neodimio, sobre el contenedor y el electroimán (6). El brazo (7) es movible para poder depositar el contenedor con la muestra sobre el electroimán sin riesgo de accidente. Es decir, hay una posición de acceso, donde el apoyo fijo (5) está plenamente accesible por estar el brazo (7) retirado y una posición de trabajo donde el imán (8) está próximo al electroimán (6) y sobre éste. El brazo (7) puede ser movido por un servomotor (9) para estos movimientos, pudiendo disponerse un resorte para facilitar uno de los desplazamientos. El imán (8) puede estar a una altura fija o moverse en sentido vertical para alejarse o acercarse del electroimán (6). En todo caso, se asegurará de que no llegue a contactar con el contenido del contenedor (2) de la muestra. Un motor (10) mueve un eje que tiene en un extremo un imán situado perpendicularmente a dicho eje y el conjunto del eje e imán gira sobre sí mismo, dispuesto sobre el electroimán y distanciado de éste, para producir campos magnéticos cambiantes. From the support (1) shown, a lower fixed support (5) emerges, which serves as a support for the small sample container (2). For example, the lid of a centrifuge microtube can be used as the container (2). This fixed support (5) materializes in an electromagnet (6) that forms the support surface of the container (2). An arm (7) allows a magnet (8), for example, a neodymium one, to be placed on the container and the electromagnet (6). The arm (7) is movable in order to be able to place the container with the sample on the electromagnet without risk of accident. That is, there is an access position, where the fixed support (5) is fully accessible because the arm (7) is withdrawn and a working position where the magnet (8) is close to the electromagnet (6) and on it. The arm (7) can be moved by a servomotor (9) for these movements, and a spring can be provided to facilitate one of the movements. The magnet (8) can be at a fixed height or move vertically to move away from or towards the electromagnet (6). In any case, will ensure that it does not come into contact with the contents of the sample container (2). A motor (10) moves a shaft that has a magnet at one end located perpendicular to said shaft and the assembly of the shaft and magnet rotates on itself, arranged on the electromagnet and distanced from it, to produce changing magnetic fields.
Como técnica de extracción mediante este dispositivo se utiliza la DMSPE. En esta técnica, un material sorbente con propiedades magnéticas convenientemente funcionalizado se emplea como sorbente. La funcionalización del material se hará convenientemente según los compuestos a extraer, con el fin de aumentar el rendimiento de extracción y la selectividad. La susceptibilidad magnética de este material debe ser suficientemente elevada (por ejemplo, 50-60 emú g-1) para asegurar su atracción por el imán (8) y por el electroimán (6), si bien se podrán usar materiales con valores inferiores de susceptibilidad magnética, ajustando convenientemente la altura del imán (8). La granulometría de este material será suficientemente pequeña (50 nm - 50 pm) para incrementar la superficie de contacto con la fase dadora (muestra) y, por consiguiente, la cinética de la extracción. DMSPE is used as an extraction technique using this device. In this technique, a suitably functionalized sorbent material with magnetic properties is used as a sorbent. The functionalization of the material will be appropriately carried out according to the compounds to be extracted, in order to increase the extraction yield and selectivity. The magnetic susceptibility of this material must be sufficiently high (for example, 50-60 emu g -1 ) to ensure its attraction to the magnet (8) and to the electromagnet (6), although materials with lower magnetic susceptibility values may be used, suitably adjusting the height of the magnet (8). The particle size of this material must be sufficiently small (50 nm - 50 pm) to increase the contact surface with the donor phase (sample) and, consequently, the extraction kinetics.
Así, se pesa la cantidad adecuada de sorbente y se añade en el contenedor (2), junto con la muestra (unos pocos microlitros). El contenedor (2) se coloca en el apoyo fijo (5) y se dispone el imán (8) sobre el contenedor, a una distancia medida, regulable según tipo de material, de muestra, etc. El imán (8) se hace girar a una velocidad programada durante un tiempo prefijado y, por medio de interacciones magnéticas, el imán (8) provoca el movimiento del sorbente magnético provocando su dispersión en el seno de la muestra. A continuación, el motor (10) se detiene, el electroimán (6) se activa, atrayendo así el sorbente magnético, y el brazo (7) se retira para permitir el acceso al contenedor. Thus, the appropriate amount of sorbent is weighed and added to the container (2), together with the sample (a few microliters). The container (2) is placed on the fixed support (5) and the magnet (8) is placed on the container, at a measured distance, adjustable according to the type of material, sample, etc. The magnet (8) is rotated at a programmed speed for a predetermined time and, by means of magnetic interactions, the magnet (8) causes the magnetic sorbent to move, causing it to disperse within the sample. The motor (10) is then stopped, the electromagnet (6) is activated, thus attracting the magnetic sorbent, and the arm (7) is withdrawn to allow access to the container.
En posición “de acceso” del brazo (7) se permite al operador poder realizar las tareas necesarias, como por ejemplo retirar la muestra, añadir el disolvente de desorción, etc. Es posible indicar al operador cuándo o qué debe realizar mediante la interfaz (3) (pantalla, leds de colores, leds junto a instrucciones escritas...). In the “access” position of the arm (7) the operator is allowed to carry out the necessary tasks, such as removing the sample, adding the desorption solvent, etc. It is possible to indicate to the operator when or what to do through the interface (3) (screen, coloured LEDs, LEDs next to written instructions...).
Esta secuencia de operaciones se repite tantas veces sea necesario según las etapas implicadas. Cabe resaltar que todo el proceso de extracción/desorción se lleva a cabo dentro del mismo contenedor sin necesidad de realizar trasvases, de modo que únicamente el extracto final es el que se trasfiere convenientemente al instrumento de medida. This sequence of operations is repeated as many times as necessary depending on the stages involved. It is important to note that the entire extraction/desorption process is carried out within the same container without the need for transfers, so that only the final extract is conveniently transferred to the extraction instrument. extent.
Ejemplo 1 Example 1
En una prueba se desarrolló un método analítico para la determinación de tres acilcarnitinas (C16, C18 y C18:1) en muestras de suero de recién nacido. Para llevar a cabo el procedimiento de extracción, se pesaron 0,74 mg de sorbente magnético (nanopartículas magnéticas de ferrita de cobalto recubiertas de ácido oleico, (CoFe2C>4@OA); 57 emú g-1; 50 nm) dentro del contenedor. Se colocó el contenedor sobre el electroimán (6) y se adicionaron 50 pL de acetonitrilo para acondicionar el material, mediante agitación a 200 u.a. (7000 rpm aprox.) durante 1 minuto. In a test, an analytical method was developed for the determination of three acylcarnitines (C16, C18 and C18:1) in newborn serum samples. To carry out the extraction procedure, 0.74 mg of magnetic sorbent (oleic acid-coated cobalt ferrite magnetic nanoparticles, (CoFe2C>4@OA); 57 emu g -1 ; 50 nm) was weighed into the container. The container was placed on the electromagnet (6) and 50 pL of acetonitrile was added to condition the material, by stirring at 200 ua (approximately 7000 rpm) for 1 minute.
A continuación, se retiró el acetonitrilo y se agregaron 50 pL de la muestra de suero y se agitó a 140 u.a. (5400 rpm aprox.) durante 5 minutos. Tras ello, se retiró el resto de muestra y se añadieron 50 pL de agua ultrapura para lavar, que se retiró a continuación. The acetonitrile was then removed, and 50 pL of the serum sample was added, followed by stirring at 140 a.u. (approximately 5400 rpm) for 5 minutes. The remaining sample was then removed, and 50 pL of ultrapure water was added for washing, which was then removed.
Para la desorción de los analitos, se añadieron 20 pL de acetonitrilo y se agitó de nuevo a 200 u.a. durante 3,5 minutos. Finalmente, se tomó el extracto en acetonitrilo y se transfirió a un inserto de 250 pL colocado dentro de un vial de inyección para el análisis mediante cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC- MS/MS, del inglés liquid chromatography tandem mass spectrometry). En la tabla siguiente se muestra la concentración de las acilcarnitinas en ng mL-1 de cinco pacientes. For analyte desorption, 20 pL of acetonitrile was added, followed by further stirring at 200 AU for 3.5 minutes. Finally, the acetonitrile extract was transferred to a 250 pL insert placed inside an injection vial for analysis by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The concentration of acylcarnitines in ng mL -1 for five patients is shown in the following table.
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