Universidad de Alicante

Con el objetivo de resolver los problemas descritos anteriormente, se ha desarrollado un dispositivo biocompatible que permite controlar el ruido y las vibraciones en las incubadoras y equipos de manipulación y/o procesado de muestras biológicas.

El procedimiento consta de las etapas habituales de siembra, incubación, experimentación y/o procesado de muestras, y, además, comprende una etapa de inserción de un contenedor con las muestras en un dispositivo biocompatible de control vibroacústico. Por tanto, la incubación de las muestras se realiza dentro del dispositivo desarrollado.

Este dispositivo (véase Figuras 1 y 2) está formado por:

• Un recipiente con una base interior para las muestras.

• Unos medios de acceso al interior del recipiente.

• Unos medios de soporte sobre la superficie interior de la incubadora.

• Unos medios de regulación ambiental.

El recipiente está compuesto, preferiblemente, por una base rectangular para optimizar el espacio en los equipos, por un cuerpo principal con forma general de U, y por dos placas laterales, dejando una abertura superior donde se coloca una tapa o medio de acceso superior. El cuerpo principal y las placas laterales se pueden ensamblar mediante lengüetas que encajan en las ranuras.

El medio de acceso superior tiene un tirador que encaja en una hendidura de cierre que lo retiene por fricción. El interior del recipiente tiene una base para la colocación de las muestras. La tapa y la base tienen perforaciones para comunicar el contenido del dispositivo con el ambiente exterior, lo que promueve tanto el equilibrio termodinámico como el intercambio de gases entre el dispositivo objeto de la invención y la incubadora. La base está separada de la superficie de apoyo por unas patas o medios de soporte que desacoplan la base de la vibración de la superficie de apoyo. Este desacoplamiento puede partir de la reducción de la superficie de contacto entre la incubadora y el suelo de la campana, pero también, pueden disponerse capas elásticas en el contacto con la superficie de apoyo para mejorar el aislamiento.

El cuerpo principal está formado por un material que tiene un comportamiento acústico óptimo, especialmente en el espectro audible, aunque otros rangos de frecuencias pueden ser ventajosos, es decir, un coeficiente de absorción acústica entre 0,5 - 0,99.

El material es necesariamente biocompatible para asegurar que se mantienen en todo momento las condiciones de esterilidad, incluso con contactos accidentales, es decir, el material debe tener una baja liberación de compuestos orgánicos volátiles y debe ser antifúngico.

Figura 1: vista en perspectiva del dispositivo de control vibroacústico.

Los medios de soporte se integran con el cuerpo principal y permiten desacoplar vibroacústicamente el dispositivo de la estructura de la incubadora.

Los medios de regulación ambiental consisten en perforaciones u orificios pasantes que están dispuestos en la base y en los medios de acceso (también podrían estar en las paredes laterales) que promueven el equilibrio termodinámico y el intercambio de gases entre el dispositivo y la incubadora.

El grosor de las paredes puede variar entre 0,5 – 20 cm, de forma que, a mayor grosor del cuerpo principal, mayor coeficiente de absorción y menor estrés biológico en el interior.

El cuerpo principal puede adoptar cualquier configuración geométrica que pueda apoyarse de forma estable en la superficie interior del equipo.

Los medios de acceso pueden tener un área comprendida entre un 5% – 100% de la superficie de la base. Además, pueden ser de una pieza o de varias que dejan acceso a partes diferentes del recipiente. Su independencia del cuerpo principal puede ser parcial (abisagrado) o total (desmontable), y el cierre puede realizarse mediante machihembrado, adhesivo, ensamblaje por enclavamiento, tornillos, tuercas, soldadura, ranura, lengüetas, velcro, clips u otro tipo de sujeciones.

La superficie de los medios de soporte en contacto con la incubadora puede oscilar entre un 1% – 100% de la planta del dispositivo (cuanto menor sea dicha superficie, menor transmisión vibratoria entre el dispositivo y la estructura de la incubadora, y, por tanto, menor estrés mecánico en la muestra biológica).

Las perforaciones abarcan entre el 1% – 40% de la superficie de la base y de los medios de acceso, pudiendo adoptar distintas configuraciones en términos de número, localización y forma. La localización de estas perforaciones puede distribuirse en cualquier superficie del dispositivo, y la forma puede adoptar cualquier geometría conocida. La relación entre las perforaciones y la superficie total del dispositivo determina el área de absorción total, influyendo en el estrés mecánico en la muestra biológica. Idealmente, las perforaciones son laberínticas, con curvas y/o quiebros para limitar la entrada del sonido.

El cuerpo principal, los medios de acceso, los medios de soporte y las paredes laterales pueden ser elementos independientes y ensamblarse mediante machihembrado, adhesivo, con clavos, tornillos, tuercas, soldadura, ranuras, lengüetas, velcro, clips u otro tipo de sujeción, o pueden estar fabricados en una pieza indivisible.

El dispositivo también puede incorporar un sistema de control activo mediante transductores electroacústicos para atenuar selectivamente una banda concreta del espectro en el interior del dispositivo, pudiendo seleccionar la banda con la configuración o ajuste de los transductores.

El dispositivo biocompatible de control vibroacústico permite que las muestras biológicas se conserven en las placas o en los contenedores adecuados, aislados del ruido y de las vibraciones, para el estudio de la dinámica celular.

VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA

A continuación, se enumeran las principales ventajas de este novedoso dispositivo:

1) Se reduce el estrés mecánico a nivel celular al atenuar el ruido aéreo y de impacto sobre la placa de cultivo.

2) Se reducen las transmisiones vibratorias al desacoplar la placa de cultivo de la estructura de la incubadora.

3) Se mejora la homogeneidad en las condiciones ambientales al reducir las fluctuaciones y las variaciones vibroacústicas en el entorno celular. Por tanto, se independizan los resultados obtenidos de los equipos utilizados y de su configuración, disminuyendo así la variabilidad.

4) Se incrementa la fiabilidad y la reproducibilidad en los experimentos de dinámica celular, minimizando los fenómenos de enmascaramiento causados por la energía vibroacústica ambiental.

5) Se mejora la sensibilidad en los ensayos de dinámica celular y molecular al reducir el estrés mecánico que el ruido de fondo de la incubadora ejerce sobre la muestra biológica.

6) Se optimiza el espacio disponible al permitir su apilado. A su vez, este apilado de diferentes dispositivos, aumenta el área de absorción acústica equivalente y da lugar a una reducción mayor del estrés celular global.

7) Se reduce la energía acústica incidente sobre la placa de cultivo en el interior del dispositivo, lo que disminuye el estrés mecánico en las muestras biológicas.

ASPECTOS INNOVADORES DE LA TECNOLOGÍA

No existe en el mercado ningún dispositivo que proteja las muestras celulares del ruido generado por las incubadoras y otros aparatos, quedando los cultivos biológicos expuestos a sus efectos sobre la dinámica celular.

El diseño de este innovador dispositivo biocompatible ha sido especialmente concebido para el óptimo control vibroacústico de las incubadoras y otros aparatos relacionados con el procesado y/o manipulación de las muestras biológicas, aumentando de forma significativa la supervivencia y la proliferación celular.

El objeto de la presente invención disminuye de forma cómoda, rápida y segura el estrés mecánico en las muestras biológicas, mejorando así la fiabilidad y la reproducibilidad de los ensayos de dinámica celular.

Este innovador dispositivo biocompatible de control vibroacústico para reducir el estrés mecánico en muestras biológicas se encuentra en un estado de madurez TRL = 4 (Technological Readiness Level). De hecho, se ha construido con éxito un prototipo experimental a escala de laboratorio (véase Imagen 1).

Imagen 1: Prototipo experimental construido a escala de laboratorio.

Se han llevado a cabo diferentes ensayos para comprobar la eficacia del dispositivo objeto de la invención, y se ha conseguido reducir la energía acústica incidente sobre la placa de cultivo en el interior del dispositivo en 20 dB a 500 Hz, 31 dB a 1 KHz y 48 dB a 5 KHz para una medida estándar de señal de ruido aéreo.

Por otra parte, en ensayos de dinámica celular, se han obtenido diferencias significativas para la misma línea celular y condiciones de siembra/incubación, con una media de 0,735±0,100 y 0,644±0,183 para una placa de cultivo dispuesta en el interior del dispositivo y en la bandeja de la incubadora, respectivamente.

También se han llevado a cabo experimentos de proliferación celular sobre la línea 661W procedente de retina murina transgénica, y la proliferación celular se ha evaluado mediante el ensayo de violeta de cristal. El estudio se realizó bajo dos condiciones experimentales: (i) “control”, donde las muestras biológicas estaban expuestas al ruido generado por los sistemas y actuadores electromecánicos dentro de la incubadora; (ii) “caja”, donde las muestras biológicas se colocaron dentro del dispositivo objeto de esta invención. Se cuantificó la absorbancia a 620 nm. y se obtuvieron los siguientes resultados para “control” y “caja” respectivamente: 0,571±0,174 y 0,690±0,153. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto un aumento de la proliferación celular estadísticamente significativa en la condición “caja” respecto al “control”.

La presente invención se enmarca en el sector biológico, concretamente en el ámbito del cultivo celular y de la manipulación y/o procesado de cultivos.

Esta tecnología se puede aplicar en varios contextos, tales como incubadoras, campanas de seguridad biológica (especialmente en campanas de flujo laminar), o en cualquier lugar donde la muestra esté en un ambiente con ruido o vibración.

Se trata de un dispositivo especialmente interesante para llevar a cabo estudios de biología experimental y neurociencias.

Se buscan empresas interesadas en adquirir esta tecnología para su explotación comercial mediante:

• Acuerdos de licencia de la patente.

• Acuerdos en materia de transferencia de tecnología y de conocimiento.

• Desarrollo de nuevas aplicaciones.

Perfil de empresa buscado:

• Fabricantes de materiales aislantes.

• Fabricantes de incubadoras.

• Fabricantes de equipos para el procesado y/o manipulación de muestras biológicas.

La presente invención se encuentra protegida mediante solicitud de patente:

• Título de la patente: “Procedimiento de incubación o procesado de muestras, dispositivo biocompatible de control vibroacústico y uso”.

• Número de solicitud: P202430552.

• Fecha de solicitud: 2 de julio de 2024.