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Caso práctico de aplicación
a detección in vitro a
biosensores:
de la idea a la realidad
Sistemas de detección in-vitro aplicados a biosensores
Encuentros UIMP
Santander, 29 de Julio de 2014
www.biod.es
Francisco Javier Sanza
Responsable de I+D de biosensores / Cofundador
[email protected]
ÍNDICE
1.
Breve presentación de BIOD
2.
Biosensores y dispositivos PoC: del concepto a la realidad
3.
Implementación de sistemas de detección: diseño y fabricación
4.
Dispositivos de medida reales: del salón al análisis clínico
5.
BIOD: visión y objetivos
6.
Caso práctico de BIOD-UPM: nuestra historia
UIMP – Encuentro biosensores
Santander // 29 de Julio de 2014
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ÍNDICE
1.
Breve presentación de BIOD
2.
Biosensores y dispositivos PoC: del concepto a la realidad
3.
Implementación de sistemas de detección: diseño y fabricación
4.
Dispositivos de medida reales: del salón al análisis clínico
5.
BIOD: visión y objetivos
6.
Caso práctico de BIOD-UPM: nuestra historia
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BIOD: ¿quiénes somos?
BIOD (Bio Optical Detection S.L.) es una spin-off de la UPM creada a
partir del programa de start-ups “ACTÚA UPM”.
Nuestro objetivo es el desarrollo y comercialización de sistemas
biosensores multiplexados para detección in-vitro, basados en
detección óptica.
Se encuentra apoyada en el conocimiento, IPR y know-how del grupo
de “Tecnología Óptica, Fotónica y Biofotónica” de la UPM, en el CTB
(Centro de Tecnología Biomédica) en el Campus de Montegancedo.
Nuestras nuevas oficinas se encuentran en Madrid, en el Centro de
Empresas del Campus de Montegancedo.
BIOD está participado por investigadores de la UPM, CSIC y UPV.
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PATENTES
Algunos datos…
PREMIOS
AGENCIAS DE FINANCIACIÓN E INVERSIÓN PRIVADA
EVALUACIÓN INDEPENDIENTE
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BIOD: ¿en qué trabajamos actualmente?
Actualmente, BIOD ha desarrollado varios prototipos para comercializar dispositivos PoC para detección
de enfermedades oftalmológicas e infecciosas en colaboración con socios industriales y universitarios.
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ÍNDICE
1.
Breve presentación de BIOD
2.
Biosensores y dispositivos PoC: del concepto a la realidad
3.
Implementación de sistemas de detección: diseño y fabricación
4.
Dispositivos de medida reales: del salón al análisis clínico
5.
BIOD: visión y objetivos
6.
Caso práctico de BIOD-UPM: nuestra historia
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Definición PoCT
Point of Care Testing:
“In contrast to this centralization and increased efficiency in laboratory diagnostics, there has been a
recent trend towards a more decentralized diagnostic analysis, so-called point-of-care testing
(POCT), which occurs directly at patients’ beds, in operating theatres or outpatient clinics, or at sites
of accidents”.
P.B. Luppa et al., Point-of-Care testing (POCT): Current techniques and
future perspectives. Trends in Analytical Chemistry, 30, 6, (2011), 887-898
Beneficios:
• Tiempo en obtener los resultados: rapidez de tratamiento, control de enfermedades infecciosas
• Diagnósticos en casa: reducción de visitas al centro sanitario, telediagnóstico
• Monitorización a lo largo del tiempo
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Definición PoC
Podríamos definir un PoC como:
Un dispositivo PoC es un sistema de detección y análisis de diagnóstico
portable, fiable y de fácil uso.
La mayoría de dispositivos PoC se basan en biosensores
El principio de un dispositivo PoC puede ser empleado en otras aplicaciones
(sistemas de detección portables):
• Control de la calidad de aguas
• Control de alimentos
• Producción ganadera, piscifactorías, etc.
• Seguridad: bioterrorismo
• Sector farmacéutico
• Dopaje
•…
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Definición biosensor
Biosensor:
“A device that uses specific biochemical reactions mediated by isolated enzymes, immunosystems,
tissues, organelles or whole cells to detect chemical compounds usually by electrical, thermal or
optical signals”.
IUPAC: doi:10.1351/goldbook.B00663
“Dispositivo analítico que consta de dos partes: un sistema biológico de reconocimiento (que
reconoce el analito) y un elemento físico-químico de transducción íntimamente asociado que en
presencia del analito produce una señal medible, discreta o de carácter continuo, proporcional a la
cantidad presente del mismo”.
C. Plasencia, Aplicación de los biosensores en
diagnóstico clínico de enfermedades infecciosas,
FarmaEspaña Industrial, Mayo/Junio (2010), 70-74
Magnitud física
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Sistemas de detección PoC: evolución
Primer sistema de detección portable, fiable y de fácil uso:
Canarios enjaulados para la detección de
gases nocivos en minas
Aire limpio
Aire tóxico: grisú, COx, metano…
Baja concentración
Aire tóxico: grisú, COx, metano…
Alta concentración
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Sistemas de detección PoC: evolución
Segundo sistema de detección:
Probadores de comida - venenos
Comida en buen estado
¿
?
Comida envenenada
La detección depende de la destreza del probador
de comida y del veneno empleado
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Sistemas de detección PoC: evolución
Propiedades del sistema de detección basado en Canarios:
• Portabilidad
• Bajo consumo
• Lectura óptica/acústica
• Medida cualitativa de la concentración de gases tóxicos
• Rango de detección en función del metabolismo del canario
• Tiempo de detección rápido
• No discrimina compuestos: baja especificidad
Propiedades del sistema de detección basado en probadores de alimentos:
• Portabilidad
• Consumo relativo
• Lectura óptica/acústica
• Medida cualitativa y subjetiva de la concentración de venenos: hay/no hay
• Rango de detección diferente para cada persona
• Capacidad de discriminar diferentes compuestos
• Tiempo de detección en función del veneno
• Profesión de alto riesgo…
Primeros métodos de detección cualitativos y subjetivos
aplicados a sustancias letales
con serias consideraciones éticas…
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Sistemas de detección PoC modernos: historia
Prof. Leland C. Clarke
Padre de los Biosensores
YSI Blood Glucose
Analyzer, Model 23A,
1975
S.J. Setford, J.D. Newman; Enzyme Biosensors, Methods in
Biotechnology, Vol. 17: Microbial Enzymes and Biotransformations
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Sistemas de detección PoC modernos: sensor de glucosa
Sensores de glucosa: evolución
Sistema portable
Volumen de sangre: 25 µL
Uso complejo
Sistema portátil
Volumen de sangre: ~ 0.6 µL
Uso sencillo
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Sistemas de detección PoC modernos: sensor de glucosa
Elementos que forman parte de un biosensor:
Sistema de adquisición de muestra
Chip, tarjeta, etc. donde se produce la detección
Sistema de análisis de datos
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Sistemas de detección PoC modernos
Propiedades del sistema de detección PoC de glucosa:
• Portabilidad
• Bajo consumo
• Fácil de utilizar
• Medida objetiva
• Equipo de bajo coste
• Transductor electroquímico
• Medida cuantitativa de la concentración de glucosa en sangre
• Tiempo de detección rápido, segundos
• Tarjetas de detección de bajo costo: desechables
Unido a:
• Diabetes: enfermedad que demanda una monitorización periódica
• El test debe ser rápido
• Los ensayos deben ser, por tanto, de bajo coste
El medidor de glucosa en sangre representa el caso de
mayor éxito de los biosensores
Ventas a nivel mundial de sistemas de autocontrol de glucosa
M.D. Hughes, The business of self-monitoring of blood glucose: a market profile,
J. Diabetes Sci. Technol. (2009), 3(5), 1219-1223
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Sistemas de detección PoC modernos
Evolución del biosensor hacia el concepto de lab-on-a-chip (µTAS – micro Total Analysis Systems)…
DOI: 10.1117/2.1201101.003464
Integración de las funciones de un laboratorio en un único
chip
Ventajas: volumen de muestra y reactivos muy bajo, sistemas muy
compactos, costes de fabricación bajos (fabricación en masa),
plataforma más segura (reactivos contenidos en el chip), menores
tiempos de análisis
Desventajas: comportamiento de los fluidos y de los procesos
influenciado por las bajas dimensiones, tolerancias de fabricación,
fabricación muy compleja, sistemas de control externos…
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Sistemas de detección PoC modernos
… o chip-on-a-lab, algunos ejemplos:
SmartHealth Integrated Project FP6
http://www.smarthealthip.com/
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ÍNDICE
1.
Breve presentación de BIOD
2.
Biosensores y dispositivos PoC: del concepto a la realidad
3.
Implementación de sistemas de detección: diseño y fabricación
4.
Dispositivos de medida reales: del salón al análisis clínico
5.
BIOD: visión y objetivos
6.
Caso práctico de BIOD-UPM: nuestra historia
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Implementación de sistemas IVD: cómo
por qué
“Biosensors need to be envisioned first as a system and appropriate components selected or
invented to support the system requirements. Currently, most biosensors are developed
because the inventors are intrigued with one particular component, and the rest of the device
is jury-rigged around that entity. Proper system design can achieve “gestalt”, a whole that
cannot be derived from the sum of the parts. However, one has to appreciate the potential of
component parts, including biochemistry, fluidics, optics, electronics, and packaging before ab
initio system design is feasible. In addition, the designer needs to appreciate sample
characteristics (e.g., volume, complexity, interfering agents, viscosity, target concentration
range, component stability) and user constraints (e.g., technical competence, assay time, cost,
size, weight, assay frequency, environmental conditions, ease of maintenance, power access)”.
F.S. Ligler, Perspective on Optical Biosensors and Integrated Sensor Systems,
Anal. Chem., 2009, 81 (2), 519-526
¿Bioaplicación?
¿Biosensor?
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Implementación de sistemas IVD: el sistema
Bioaplicación:
proteínas, ADN,
bacterias, virus,
seguridad…
Mercado:
coste por análisis y
del dispositivo…
Bioquímica:
inmovilización,
superficie,
incubación,
reactivos de
marcaje, tipo de
muestra…
Método
transducción:
electroquímico,
óptico, mecánico,
magnético…
Dispositivo
detección
IVD
Electrónica:
control del
dispositivo,
adquisición de
datos,
representación,
comunicaciones…
Empleo:
Software:
facilidad de
utilización, sistemas
automáticos o
manuales…
algoritmos de
análisis y filtrado,
seguridad y
confidencialidad…
Fabricación:
Chips, fluidica,
empaquetado,
housing,
adquisición de
muestras…
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Implementación de sistemas IVD: fabricación y bioquímica
Consideraciones de diseño:
Consideraciones en la fabricación: biosensores, empaquetamiento y el housing (carcasa).
• Sistemas automáticos o manuales
• Implementación del método de transducción y detección
• Manejo de fluidos
• Adquisición de las muestras
• Diferentes técnicas de fabricación y ámbito de empleo
Consideraciones en la bioquímica:
• Modificación de superficies
• Inmovilización de biorreceptores
• Incubación del analito
• Reactivos necesarios
• Tipos de muestras
• Estabilidad de las muestras y reactivos
J. Wang, Electrochemical Glucose Biosensors, Chem. Rev. 2008, 108, 814−825
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Implementación de sistemas IVD: automatización
Sistemas automáticos o manuales: características
Sistema IVD manual:
• El usuario debe realizar pasos de incubación, limpieza, introducción de reactivos, medida, etc.
• Resultados pueden ser menos reproducibles
• Desarrollo menos complejo y en menor tiempo
• Menor coste del equipo
• Usado en etapas de demostración, prototipado y equipos de laboratorio e investigación
• Número bajo de medidas
Sistema de detección manual
Equipo ELISA – Brio1 de Seac: automático
Sistema IVD automático:
• Facilidad de uso, mínima interacción con el usuario
• Resultados más reproducibles
• Desarrollo más complejo y largo
• Mayor coste del equipo
• Usado en productos finales y de alto rendimiento (entornos de análisis clínicos)
• Número alto de medidas
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Implementación de sistemas IVD: integración transductor
Implementación del método de transducción y detección: características
Componentes aislados:
• Utilizado en etapas de prototipado
• Menor coste y tiempo de desarrollo
• Mayor capacidad de cambio en el diseño del dispositivo
• Subsistemas de diversas procedencias: ventajas (menor dependencia de fabricantes, posibilidades de diseño) y
desventajas (problemas de calidades, comunicaciones y compatibilidades)
Integrado:
• Utilizado en producto final
• Mayor coste y tiempo de desarrollo
• Menor capacidad de cambio en el diseño del dispositivo
• Única procedencia del sistema: ventajas (un único proveedor, control de calidad), desventajas (dependencia,
diseño)
• Otros campos de aplicación: e.g. biosensores adheridos a la piel para monitorización continua
Componentes aislados
Institute of Photonics and Electronics of the AS, Rep. Checa
http://www.ufe.cz/en/team/optical-biosensors
Integrado
Biophotonics Group, Universidad de Toronto
http://biophotonics.utoronto.ca/semi.htm
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Implementación de sistemas IVD: fluidos - 1
Manejo de fluidos: consideraciones
• Medidas en flujo continuo (microfluídica, diseño), estático (pocillos ELISA) o en seco (nanopilares)
Flujo continuo
Estático
Seco
• Sistemas necesarios: bombas peristálticas, de jeringa, integradas, repositorios (externos o integrados), etc.
Ejemplos de repositorios
Bomba peristáltica
MP2 Pool T, Microdos
Bomba de jeringa
NE-4000, New Era Pump Systems
http://umech.mit.edu/HST410/platform.php
Microbomba integrada
Quim. Nova, Vol. 30, No. 8, 1986-2000, 2007
http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/V
olume/2010/05/automating_cell_culture.asp
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Implementación de sistemas IVD: fluidos - 2
Manejo de fluidos: consideraciones
• Procesos de lavado: procedimientos manuales y automáticos, en flujo
Sistema de medida de placas ELISA manual: https://www.youtube.com/watch?v=0GKhbkFrzWU
Sistema de medida de placas ELISA automático: https://www.youtube.com/watch?v=pvH5B5NzPC0
http://pubs.acs.org/subscribe/journals/mdd/v04/i02/html/feature-arbery.html
• Procesos sobre la muestra original: dilución de la muestra original, filtración y purificación, adición de marcadores…
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Implementación de sistemas IVD: adquisición muestras
Adquisición de muestras: consideraciones
• Tipos de muestra: sangre, lágrimas, orina, agua, alimentos, etc.
• Volumen de la muestra: problemas con volúmenes pequeños (manejo, diluciones)
• Métodos de extracción: ¿existen métodos estándar o hay que innovar?
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Implementación de sistemas IVD: fabricación
Microfabricación:
• Procesos de definición de estructuras:
• Litografía
• Impresión
• Procesos de ataques:
• Químicos
• Físicos
• Procesos de difusión
• Depósitos de materiales:
• CVD
• Sputtering
• Spin-coating
• Evaporación
• PLD
• MBE
• Procesos de unión (Bonding)
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Implementación de sistemas IVD: fabricación
Proceso de fabricación estándar:
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Implementación de sistemas IVD: fabricación
Litografía por exposición
Litografía por máscara:
• Litografía por proyección de máscara
• Litografía por contacto
• Litografía por proximidad
Tipos de litografía:
• Litografía óptica: UV, DUV, EUV escalable a nivel de oblea, industrializada, relativamente
barata
• Litografía por haz de electrones (e-beam) generalmente a nivel de muestra, a nivel de
oblea, relativamente cara
• Litografía de dos fotones a nivel de muestra, investigación básica
• Litografía por interferencia láser estructuración en grandes superficies, relativamente
barata
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Implementación de sistemas IVD: fabricación
Máster:
Impresión de estructuras: soft lithography
Copia:
http://gtresearchnews.gatech.edu/newsrelease/nanoimprint.htm
http://www.scivax.com/usa/nanoimprint/prototyping.html
Técnica de inmovilizado/funcionalizado:
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Implementación de sistemas IVD: fabricación
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Implementación de sistemas IVD: fabricación
Técnicas de fabricación convencionales:
• Procesos de solidificación:
• Fundición de metales
• Trabajo del vidrio
• Conformado de plásticos
• Extrusión
• Moldeo por inyección
• Procesos de eliminación de material:
• Corte
• Torneado
• Fresado
• Taladrado
• Procesos de unión:
• Soldado
• Adhesivos
• Ensamble mecánico
• Prototipado rápido:
• Estereolitografía
• Sinterizado láser
• Impresión por extrusión
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Implementación de sistemas IVD: fabricación
Encapsulado de chips: existen estándares en los encapsulados de chips de microelectrónica
Encapsulado de chips/tarjetas/etc. para sistemas de detección IVD: No existen estándares
Pero si ciertas semejanzas:
• Materiales empleados: plásticos, celulosas, vidrios
• Tamaños: centímeros
• Tecnología desechable
• Procesos de fabricación en masa
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Implementación de sistemas IVD: bioquímica/fabricación
Consideraciones de bioquímica relacionadas con la fabricación:
Inmovilización y funcionalización: procesos a tener en cuenta en la fabricación de los biosensores
• Inmovilización de biorreceptores:
• Diferentes métodos:
• Método de adsorción física
• Monocapas auto-ordenadas (SAM)
• Polímeros de impronta molecular (MIP)
• Funcionalización de la superficie - modificación de grupos funcionales superficiales
• Tratamiento químico húmedo
• Tratamiento en gas ionizado (plasma O2)
• Irradiación UV en atmósfera reactiva
• Tiempo en el que la superficie queda reactiva después de la funcionalización
• Estabilidad de los biorreceptores a lo largo del tiempo
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Implementación de sistemas IVD: bioquímica/fabricación
Consideraciones de bioquímica relacionadas con la fabricación:
• Técnicas de depósitos de reactivos (microvolúmenes):
• Sistemas que permiten el depósitos de microvolúmenes de forma matricial
• Etapas de funcionalización e inmovilización de biosensores
• Nivel industrial y de laboratorio/investigación
Microdrop Technologies:
https://www.youtube.com/watch?v=i3X0PYPi6lc
Multidrop™ Combi Reagent Dispenser
Bioforce Nanosciences: http://bioforcenano.com/
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ÍNDICE
1.
Breve presentación de BIOD
2.
Biosensores y dispositivos PoC: del concepto a la realidad
3.
Implementación de sistemas de detección: diseño y fabricación
4.
Dispositivos de medida reales: del salón al análisis clínico
5.
BIOD: visión y objetivos
6.
Caso práctico de BIOD-UPM: nuestra historia
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Dispositivos reales: ¿estándar?
Ausencia de estándares en dispositivos de detección:
C.D. Chin et al., Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices,
Lab on a chip, 12 (2012), 2118-2134
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Dispositivos reales: clasificación
Dependiendo de la portabilidad y número de medidas (rendimiento):
-Sistemas PoC portátiles: hogares, consultas, urgencias,
espacios naturales, star-lab (máquinas de backup en
laboratorios de análisis clínicos)
- Sistemas de detección portables y de bajo rendimiento
(LTS): centros de salud ambulatorios, plantas de procesado
- Sistemas de detección fijos y de alto rendimiento (HTS):
laboratorios de análisis clínicos
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Dispositivos reales:
Ejemplos de dispositivos reales:
• Sistemas de investigación: complejidad de manejo
Sistema OWLS – Sensors:
http://www.youtube.com/watch?v=VDjzcgxSwp0
• Sistemas comerciales PoC:
http://www.medicalexpo.es/cat/medicina-general/otros-dispositivos-prueba-point-of-care-poct-K-1865.html
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ÍNDICE
1.
Breve presentación de BIOD
2.
Biosensores y dispositivos PoC: del concepto a la realidad
3.
Implementación de sistemas de detección: diseño y fabricación
4.
Dispositivos de medida reales: del salón al análisis clínico
5.
BIOD: visión y objetivos
6.
Caso práctico de BIOD-UPM: nuestra historia
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42
BIOD: nuestra visión sobre los dispositivos PoC
Complexity
Complexity/cost
Algunos ejemplos de PoC comerciales
High
ELISA
Lateral
Flow
Low
Ninguno de ellos ofrece capacidad
de multiplexado
Ideal
PoC
Low
Performance
High
Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices. Curtis D. Chin,
et al. Lab on a Chip. 2012
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BIOD: nuestros objetivos
BIOD – UPM
Cost effectiveness
PoC
PoC label-free
de baja
complejidad y
precio:
Acceso universal
a diagnósticos
Multiplexado
Sensibilidad
Eficacia
Capacidad
Diagnóstivo
efectivo
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ÍNDICE
1.
Breve presentación de BIOD
2.
Biosensores y dispositivos PoC: del concepto a la realidad
3.
Implementación de sistemas de detección: diseño y fabricación
4.
Dispositivos de medida reales: del salón al análisis clínico
5.
BIOD: visión y objetivos
6.
Caso práctico de BIOD-UPM: nuestra historia
UIMP – Encuentro biosensores
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45
Caso práctico: nuestra historia…
Idea inicial: método de detección innovador basado en la caracterización
vertical de estructuras fotónicas que actúan como transductores ópticos...
Monitorización del cambio de índice de refracción en las estructuras
fotónicas al producirse reconocimiento de biomoléculas en su superficie…
El uso de estructuras de dimensiones en el orden de los cientos de
nanómetros mejora la sensibilidad del biosensor…
Biophotonic sensing cells (BICELLs)
M. Holgado et al., Label-free biosensing by means of periodic lattices of high aspectratio SU-8 nano-pillars, Biosensors and Bioelectronics, 25 (2010), 2553-2558
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Caso práctico: nuestra historia…
Investigación: los frutos del trabajo en estas estructuras por parte del grupo de
investigación se materializan en la participación de proyectos nacionales y
europeos, así como en la publicación de diversos artículos científicos y
contribuciones a congresos…
Producción científica más relevante
• M. Holgado et al., Optical characterization of extremely small volumes of liquid in sub-micro-holes by simultaneous reflectivity,
ellipsometry and spectrometry, Opt. Express 15 (20), (2007), 13318–13329
• M. Holgado et al., Simultaneous reflectivity, ellipsometry and spectrometry measurements in submicron structures for liquid sensing,
Sens. Lett. 6 (4), (2008), 564–569
• M. Holgado et al., Label-free biosensing by means of periodic lattices of high aspect-ratio SU-8 nano-pillars, Biosensors and
Bioelectronics, 25 (2010), 2553-2558
• F.J. Sanza et al., Cost-effective SU-8 micro-structures by DUV excimer laser lithography for label-free biosensing, Applied Surface
Science, 257 (2011), 5403-5407
• F.J. Sanza et al., Bio-Photonic Sensing Cells over transparent substrates for anti-gestrinone antibodies biosensing, Biosensors and
Bioelectronics, 26 (2011), 4842-4847
• R. Casquel et al., Optimization of a label-free biosensor vertically characterized based on a periodic lattice of high aspect ratio SU-8
nano-pillars with a simplified 2D theoretical model, Physica Status Solidi C, 8 (3), (2011), 1087-1092
• F.J. Ortega et al., Biomolecular interaction analysis of Gestrinone-anti-Gestrinone using arrays of high aspect ratio SU-8 nanopillars,
Biosensors, 2 (2012) 291-304
• F.J. Ortega et al.,Development of a versatile biotynilated material based on SU-8, Journal of Materials Chemistry B, 21 (2013) 27502756
• A. Lavín et al., Efficient design and optimization of bio-photonic sensing cells (BICELLs) for label free biosensing, Sensors and Actuators
B, 176 (2013) 753-760
• M. Holgado et al., Description of an Advantageous Optical Label-Free Biosensing Interferometric Read-Out Method to Measure
Biological Species, Sensors 14(2) (2010), 3675-3689
• M.F. Laguna et al., Optimization of Dengue Immunoassay by Label-Free Interferometric Optical Detection Method, Sensors, 14 (2014),
6695-6700
• M.F. Laguna et al., Label-free biosensing by means of BICELLs for dry-eye, Sensors and Actuators B, 203 (2014), 209-212
•…
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Caso práctico: nuestra historia…
Evolución: comprendemos mejor la tecnología, observando sus cualidades:
• Método de medida óptica: monitorización vertical, multiplexado
plataforma
chips de detección
• Estructuras fotónicas: estructuras sensibles, capacidad de fabricación en masa
• Aplicaciones: inmovilizar biorreceptores a la superficie, label-free o marcado
• Tecnología patentada: protección intelectual
sensor universal
camino hacia la comercialización
Fundación de BIOD S.L.
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Caso práctico: nuestra historia…
Retos: el salto de la investigación al mercado
gestión de necesidades y medios
• Diseño del transductor: ¿diseño óptimo? ¿consideraciones fluídicas? ¿viabilidad?
• Fabricación de las estructuras: ¿técnica de fabricación más apropiada? ¿materiales transductor?
• Empaquetado de los chips: ¿cómo hacemos esto?
• Plataforma de medida: ¿cómo podemos integrar los métodos de medida? ¿manual o automática?
• Manipulación: ¿cómo será el protocolo de detección?
• Costes: ¿bueno, bonito y… barato?
• Aplicaciones: ¿qué podemos medir?
• Financiación: ¿qué podemos hacer y hasta donde podemos avanzar?
“Nada es fácil”
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Caso práctico: nuestra historia…
Fabricación de chips:
• De la fabricación a nivel de muestra a oblea
reducción de costes y disponibilidad de biosensores
• Técnicas empleadas: litografía mediante láser, lámpara UV, e-beam
• Corte de las obleas mediante láser: problemas
Low cost and scalable technology
7” Photomasks
Up to 6” Wafers
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Caso práctico: nuestra historia…
Fabricación de chips: e-beam a nivel de muestra
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Caso práctico: nuestra historia…
Fabricación de chips: exposición máscara a nivel de oblea
Actual resolution achieved with
contact lithography: 0.7 µm
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Caso práctico: nuestra historia…
Empaquetado de chips: corte de chips para su empaquetado
UV/IR ns laser assisted cleavage of Si wafers
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Caso práctico: nuestra historia…
Empaquetado de chips:
• Problemática
chips frágiles, se necesita un contenedor para transporte
• Diseños e implementaciones
CO2 laser PMMA cutting
•Técnicas empleadas: corte láser, prototipado rápido
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Caso práctico: nuestra historia…
Empaquetado de chips: prototipado rápido de bajo coste
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Caso práctico: nuestra historia…
Empaquetado de chips:
evolución
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Caso práctico: nuestra historia…
Vista en su conjunto:
“To see small things,
we need small sensors”
Patent: EP9811139.6 OPTICAL DETECTION SYSTEM FOR LABELLING-FREE HIGH SENSITIVITY BIOASSAYS
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Caso práctico: nuestra historia…
Plataformas de medida: diferentes equipos desarrollados
•Primer demostrador
• Segundo demostrador: primera integración
• Primer prototipo Lasing: evolución del demostrador
• Segundo prototipo BIOD: implementación de nueva técnica de medida patentada
Primer demostrador tecnológico:
Laboratorio
Equipo fijo
VIDEO
Segundo demostrador tecnológico:
Componentes integrados
Equipo portable
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Caso práctico: nuestra historia…
Primer prototipo desarrollado por LASING: Gonzalo Guadaño
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Caso práctico: nuestra historia…
Segundo prototipo desarrollado por BIOD: Mavi Maigler
VIRBIOPoC
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Sistemas de detección IVD aplicados a biosensores: conclusiones…
“El modo de dar una vez en el clavo
es dar cien veces en la herradura.”
Miguel de Unamuno
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