E! desarrollo de esta invención fue posible gradas al patrocinio de los siguientes proyectos: DGAPA UNA , proyecto IT2G0215 y apoyo de REDTÜLS (Red Temática de Usuarios de Radiación Sincrotrón del CONACYT).

ANTECEDENTES

Gíbbs (1839-1903) se interesó en el primer y en el segundo principio de la termodinámica, enfocándose particularmente en la entropía S y su maximización a! evolucionar un sistema cerrado en forma espontánea. Si bien comenzó por e! análisis de la termodinámica de los fluidos, pronto abordó el caso en que hay presentes diferentes estados de la materia. Los aportes de Gibbs a la definición de fases, regla de las fases y equilibrio fueron cruciales en química, física, metalurgia y materiales, particularmente para la sistematización de la presentación y el análisis de ios diagramas de fases al equilibrio, la determinación de la concentración de defectos cristalinos al equilibrio, etc. Un sistema está en equilibrio termodinámíeo cuando está en equilibrio mecánico, térmico y químico. En materiales es particularmente relevante e! aspecto del equilibrio químico. En e! marco de los desarrollos de Gibbs, se considerará un sólido, libre para dilatarse o contraerse, que tiene una composición dada, y está a temperatura T y presión P constantes. Impondremos además que el material no esté sometido a ningún tipo de campo externo. Al analizar el equilibrio químico no sólo se debe tener en cuenta el efecto de los enlaces, sino que también la tendencia entrópica de los átomos a mezclarse (no sólo entre sí, sino que también con los defectos cristalinos). Cada efecto anterior puede expresarse como una energía: la energía interna E y la energía de mezcla TS, respectivamente. Al equilibrio, por una parte, la energía interna tiende a alcanzar un valor mínimo, correspondiente a mantener e! orden que los enlaces presentes procuren imponer, en tanto que, por otra, e! correspondiente término de energía de mezcla TS tiende a un valor máximo, correspondiente a procurar maximizar el desorden. Por ejemplo, al ir aumentando la temperatura de un sólido como el cobre, e! término de desorden se va imponiendo sobre el efecto de los enlaces y asf es como podemos pasar, bajo condiciones de equilibrio, desde, idealmente, un cristal perfecto (T = 0 K) a URO más imperfecto, y luego a un líquido y después a un vapor. Cabe señalar que para un sólido de enlace fuerte, su energía interna E es aproximadamente igual a su entalpia H; esto se debe a que por la elevada intensidad de sus enlaces, estos materiales presentan un bajo volumen molar y sólo moderados cambios de volumen al variar P y T (dentro de ciertos rangos).

Considerando los dos términos anteriores, se define la función energía libre (de Gibbs) como G ^™ H- TS. Asi, la condición de equilibrio químico para un sistema a composición, temperatura y presión constante, corresponde a un estado en que tal sistema presenta un mínimo de la energía G; esto es válido para todo tipo de fases, no sólo sólidas. Los aportes de Gibbs al desarrollo de los diagramas de equilibrio, así como la importancia de estos últimos, son bien conocidos por los especialistas. El énfasis del trabajo de Gibbs fue para el estado que denominamos de equilibrio estable. Por otra parte, el estudio de los aceros endurecido por temple en agua y el descubrimiento en el año 1908 del endurecimiento por envejecimiento de las aleaciones de aluminio (p.e. Aí-4,5%p. Cu), mostraron que numerosos sistemas importantes no están estrictamente al equilibrio, en eí sentido de corresponder a un mínimo absoluto de la energía libre de Gibbs. Este estado se debe a que, a temperaturas suficientemente bajas, el movimiento atómico (difusión) en un sólido se hace tan lento que los átomos están congelados en sus posiciones y el sistema queda impedido de evolucionar. Esta especie de fotografía instantánea es actualmente considerada como un estado de enorme importancia en Ingeniería y ciencia de los materiales. iíheím Ostwaíd (1853-1932), un profesor de fa Universidad de Leipzig, premio Nobel de Química (1909), fue el primero en reconocer claramente este tema, introduciendo el concepto de metaestabilidad. La Figura 1 ilustra los conceptos de estado a) metaestable, b) inestable y c) estable. En un estado inestable el sistema evoluciona espontáneamente con apenas una pequeña perturbación. La determinación de los estados de equilibrio metaestable y estable concierne al criterio de equilibrio (valores mínimos de la función G), Describamos ahora la transformación de un materia! evolucionando desde un estado metaestable a uno estable, véase Figura 1. inicialmente, el sistema debe ser sacado de un pozo de potencial inicial Ga, elevando su energía en ΔΘ ^* , por una acción externa, para alcanzar el estado intermedio inestable de energía Gb; y sólo después de superada tal barrera, el sistema podrá ¡legar, finalmente, al estado de equilibrio estable asociado al pozo de energía Ge. El resultado neto es que la energía del sistema ha disminuido en ΔΘ= Gc-Ga, En química y materiales, frecuentemente la barrera ΔΘ* = Gb-Ga es superada por las vibraciones atómicas asociadas a una temperatura T suficientemente elevada (activación térmica). A esta barrera se le llama energía de activación de la transformación (o reacción) y su valor está relacionado con la intensidad de los enlaces y con el mecanismo atómico de la transformación involucrada. La velocidad a la cual se produce esta transformación activada térmicamente, ya no es un asunto del criterio de equilibrio sino que de la "cinética para alcanzar el equilibrio", la cual es fuertemente dependiente de los valores de AG ^* y de T. En este marco, para un sólido dado se habla de temperaturas altas, intermedias y bajas, dependiendo de si la velocidad de la transformación es alta, moderada o prácticamente nula; ésta es una simplificación de una cinética que varía continuamente, en forma exponencial, con la temperatura. También existe la transformación en que desde un estado metaestable se pasa a otro estado también metaestable, pero de menor energía G que el primero.

Otro ejemplo notable de materiales clásicos de estructura metaestable corresponde al vidrio de ventanas (SiQ ₂ ), un material amorfo {esto es, con la estructura de un líquido sobreenfriado). Algunos ejemplos de materiales modernos metálicos de estructura metaestable son: materiales fabricados por aleado mecánico (incluso incorporando cerámicas) a temperaturas nominales próximas a la ambiente; aleaciones con memoria de forma (relacionados con la transformación martensítica); y aleaciones amorfas macizas, hoy obtenidas a velocidades de enfriamiento tan bajas como 1 K/s. Así, los aportes de Gibbs y Ostwaid han sido fundamentales para el desarrollo de herramientas esenciales de la ingeniería y ciencia de los materiales, como lo son los diagramas de fases a! equilibrio y la consideración de los estados metaestables.

Así, la metaestabilidad es la propiedad que exhibe un sistema con varios estados de equilibrio, cuando permanece en un estado de equilibrio débilmente estable durante un considerable periodo de tiempo. Sin embargo, bajo la acción de perturbaciones externas (a veces no fácilmente detectables) dichos sistemas exhiben una evolución temporal hacia un estado de equilibrio fuertemente estable. Normalmente la metaestabilidad es debida a transformaciones de estado lentas. Si representamos un sistema físico-químico por su energía potencial, un estado metaestable estará caracterizado por un estado que corresponde a un mínimo local de energía. Para que el sistema pueda alcanzar el estado de energía mínima que corresponde al estado de equilibrio termodinámico, es necesario suministrarle una cantidad de energía llamada energía de activación.

Por ejemplo en metaestabilidad química, a temperatura ambiente los diamantes son metaestables porque la transformación a su forma estable, el grafito, es extremadamente lenta. A mayores temperaturas y presiones, la tasa de transformación se incrementa y el grafito se convierte en diamante.

En un caso de metaestabilidad biológica, los enlaces entre Sos elementos constructivos de los polímeros como el ADN, ARN y las proteínas son también metaestables. Los componentes carbonados que constituyen los seres vivos son metaestables. Una enzima es un biocataiizador capaz de establecer enlaces débiles con su sustrato a nivel de su sitio activo. La energía de enlace liberada está en el origen de la disminución de la energía de activación de la reacción. De este modo, la reacción se activa cinéticamente (ley de Arrhenius). Una enzima puede acelerar la constante de velocidad de la reacción que cataliza: así, reacciones químicas muy lentas sin catalizador son aceleradas hasta hacerse utilizables por el metabolismo. En otro aspecto de metaestabilidad física, un estado metaestable es un estado que es un mínimo local de energía, que no es totalmente estable bajo perturbaciones del sistema por encima de cierta magnitud. Por ejemplo, en el agua en sobrefusión, las gotas de agua pura en suspensión en un aire también muy puro no se congelan a los 0 °C, sino que siguen en estado líquido hasta alcanzar los - 39 °C. Este estado de sobrefusión cesa bruscamente cuando la gota entra en contacto con un cuerpo externo (como un cristal de hielo). Por otro lado, para un isótopo radioactivo, el estado de inestabilidad está caracterizado por el periodo radiactivo de desintegración, más o menos largo (abarcando desde minutos hasta varios siglos e incluso millones de años). El físico escocés James Dewar (1842 - 1923) diseñó un recipiente que lleva su nombre - Dewar - para proporcionar aislamiento térmico, disminuir ¡as pérdidas de calor por conducción, convección o radiación, Se utiliza para almacenar líquidos, fríos o calientes (Figura 2),

Su principal uso es en el almacenamiento de nitrógeno líquido (cuyo punto de ebullición es de 77 K) y oxígeno líquido (cuyo punto de ebullición es a 90 K), durante mucho tiempo sin necesidad de refrigeración. También se puede utilizar para almacenar helio, que posee un punto de ebullición bajfsimo, (4.2 K,) pero el frasco de Dewar debe tener una capa cuádruple de vidrio y el espacio entre paredes se debe llenar con nitrógeno liquido.

El tipo de construcción de estos recipientes les hace muy sensibles a ¡a hora de recibir golpes y sobrepresiones sobre la parte exterior deí envase. Así, si bien los Dewar utilizados como recipientes facilitan el transporte y protección de materiales que deben mantenerse a baja temperatura y protegidos de vibraciones, agitación, goipes, oscilaciones y/o cualquier perturbación externa que rompan su estabilidad termodinámica, este tipo de dispositivos presentan algunas desventajas comunes como son: si el Dewar se deja caer durante la manipulación, hay un riesgo de que el vidrio se rompa; el costo de un Dewar tradicional es alto, por ejemplo, un Dewar de 600 mi puede tener un precio de venta de más de 200 dólares; el clásico Dewar no es necesariamente fácil de manejar. Sin embargo, hay otro tipo de desventajas en el uso de Dewars para el transporte y protección de muestras, sobre todo en el ámbito de las biomacromoléculas. Los Dewar han sido frecuentemente utilizados para el transporte y protección de compuestos cristalinos, entre ellos proteínas cristalizadas que son sujetas a estudios de difracción de rayos X. Sin embargo, durante el trayecto de transporte y principalmente por cuestiones de seguridad química y biológica, se llegan a abrir los Dewar (por ejemplo, por agentes aduanales) perdiéndose no sólo la baja temperatura interna del recipiente, sino también ia pérdida de propiedades intrínsecas y/o descomposición del material contenido a causa tanto del aumento de temperatura, como de la incorrecta manipulación de dicho material, como por ejemplo, la degradación de proteínas, que de otro modo no podrían transportarse en condiciones adecuadas de un sitio a otro, incluso en trayectos largos o viajes intercontinentales. Existen otro tipo de recipientes de polímero que se moldean a partir de polímeros termoplásticos, por ejemplo, polipropileno, polietileno (incluyendo LLDPE, LDPE y, en particular HDPE), poiiamida (Nylon), poüestireno, poliuretano, cloruro de polivinilo, aceta!, sulfuro de polifenileno, pollésteres, acri!onitrilo-butadieno-estireno (ABS) y otros copoiímeros de (copolímeros de aceta!) y similares, pero que no pueden ser utilizados ya que no evitan perturbaciones externas, como son vibraciones, agitación, golpes u oscilaciones, o que afectan la estabilidad termodinámica, así como cambios de temperatura de la muestra.

La patente US 8,863,532 describe un sistema para su uso en la congelación, el almacenamiento y descongelación de materiales biofarmacéuticos que incluye un recipiente estéril flexible con medios para contener el material biofarmacéutico en su interior y un soporte más rígido que dichos medios contenedores. La patente US 5,344,036 describe un sistema contenedor para reactivos y otras sustancias utilizadas en aparatos de diagnóstico médico. El sistema contenedor incluye un vial de plástico moldeado por soplado, que puede resistir la liofiíización. Por su lado, la patente US 7,971 ,744 describe un recipiente para separación y almacenamiento criogénico de fluidos y mezclas de fluidos, hecho de espuma de poíiolefsna reticulada de celda cerrada con una densidad de entre 2 y 4 pulgadas por pie cúbico. Sin embargo, este tipo de recipientes sólo son para contener N ₂ líquido y ninguno de los contenedores y dispositivos de los documentos anteriores están diseñados para la protección y transporte de materiales en los que se debe evitar los cambios de temperatura o perturbaciones externas que rompan su estabilidad como en el caso de los cristales, como los cristales de proteínas.

El propósito de la presente invención es proporcionar un nuevo dispositivo de poiiolefina y método de transporte y protección de materiales contra perturbaciones externas y cambios en la temperatura. El dispositivo de la presente invención mantiene aislados de los cambios de temperatura, vibraciones, agitación, golpes y/u oscilaciones los materiales, evitando así que se rompa su estabilidad termodinámica. SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la presente invención proporcionar dispositivos o recipientes que permitan el transporte seguro de muestras o materiales, que además de aislarlos térmicamente, evite que perturbaciones externas, como son vibraciones, agitación, goipes u oscilaciones, afecten la estabilidad termodinámica de la muestra impidiendo que ésta pierda sus propiedades, principalmente aquellas que tienen que ver con su estado sólido, como son ios cristales.

En otro objeto de la invención, los materiales son, sin limitar el alcance de la invención, seleccionados de entre: macromoléculas biológicas, proteínas, proteínas cristalizadas, compuestos cristalinos, cocristales, polimorfos, polimorfos hidratados, polimorfos solvatados, sales, polvos, proteínas en polvo, y/o materiales sensibles a cambios en la temperatura. Dichos materiales se pueden encontrar preferentemente por ejemplo en estado sólido como son cristales. Los cristales pueden ser sin ser limitativos de la invención, proteínas cristalizadas.

Es otro objeto de la presente invención, un dispositivo que comprende un contenedor de material plástico, preferentemente de poliolefina.

El dispositivo de la presente invención comprende un contenedor de material plástico, preferentemente de poliolefina, que posee una serie de perforaciones u orificios de alojamiento horadado en forma ciHndrica en fas cuales se inserta un tubo de vidrio (401) de forma cilindrica dentro del cual se depositará un material a proteger. El tubo de vidrio (401) puede ser también, sin limitar el alcance de la invención, un contenedor alargado plastificado o de vidrio, que a su vez es receptáculo de al menos un tubo capilar (601), preferentemente de vidrio, que contendrá el material a proteger y en donde el tubo capilar (601) se encuentra opcionalmente inmerso o insertado en un gel aislante dentro del tubo de vidrio (401). El tubo de vidrio (401) se selecciona de entre: tubos de vidrio de resonancia magnética nuclear, tubos de ensayo, tubos de vidrio soplado. Preferentemente se selecciona de tubos empleados en RMN.

El dispositivo de la presente invención puede ser utilizado para transportar cristales de proteínas de forma segura, fácil, sin necesidad de N ₂ , sin riesgos de afectaciones por manipulación o perturbaciones extemas, sin riesgos por afectación térmica, y sin necesidad de cargar grandes y pesados recipientes como un Dewar. Además, su fabricación en materiales plásticos lo hace seguro y no peligroso, pudiéndose incluso transportar la muestra por vía terrestre, marítima o área sin riesgos.

A continuación, ia presente invención, y en particular modalidades preferidas de la misma, se describirán con mayor detalle en conexión con los dibujos adjuntos. Figura 1. Estados a) metaestable, b) inestable y c) estable, en un gráfico energía libre de Gibbs versus una variable que caracteriza el avance del proceso. Los estados de equilibrio estable y metaestabie(s) corresponden a mínimos de la función G. El estado de equilibrio estable es el mínimo absoluto.

Figura 2. Vista de un frasco o recipiente tipo Dewar.

Figura 3. Muestra una vista en perspectiva frontal del dispositivo para protección y transporte, en donde la Figura 3A muestra el dispositivo con orificios de alojamiento (301 ) de tipo cilindrico en un contenedor; la Figura 3B muestra el tubo de vidrio (401) del tipo utilizado en RMN junto con su tapón que comprende en su interior al menos un tubo capilar (801), y la Figura 3C muestra la inserción de los tubos de vidrio que comprende dicho tubo de vidrio en dicho alojamiento y los medios (201 ) para sellar o cerrar tanto dichos tubos de vidrio comprendiendo cada uno al menos un tubo capilar (601), así como dichos alojamientos en el contenedor del dispositivo.

Figura 4, Medios (201 ) para seilar o cerrar los orificios de alojamiento del contenedor (301) y ios tubos de vidrio de forma cilindrica (401) que comprenden cada uno en su inferior al menos un tubo capilar (601).

Figura 5. Espectro de infrarrojo de dos dispositivos para protección de la presente invención con distinta compactabiüdad.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El propósito es proporcionar un nuevo dispositivo de transporte y protección de materiales, como macromoíéculas biológicas, contra perturbaciones externas y cambios en la temperatura ya que al mantener los materiales aislados de los cambios de temperatura, vibraciones agitación, golpes u oscilaciones se evita que se rompa su estabilidad termodinámica. El dispositivo de la presente invención permite transportar en condiciones adecuadas y sin riesgos de afectaciones por manipulación o perturbaciones externas, y sin riesgos por afectación térmica, de un sitio a otro, incluso en trayectos largos o viajes intercontinentales, materiales que deben encontrarse aislado de cambios en temperatura y/o perturbaciones externas.

En la presente invención, el término "material" o "materiales" se debe entender como aquellos materiales seleccionados de entre macromoíéculas biológicas, proteínas, proteínas cristalizadas, compuestos cristalinos, cocristales, polimorfos, polimorfos hidratados, polimorfos solvatados, sales, polvos, proteínas en polvo, y/o materiales sensibles a cambios en la temperatura. Dichos materiales se pueden encontrar preferentemente por ejemplo en estado sólido como son cristales. Los cristales pueden ser sin ser limitativos de la invención, proteínas cristalizadas.

En ¡a presente invención, el término macromoléculas biológicas, también se debe entender como proteínas, ácidos nucleicos y polssacáridos, y complejos macromoleculares que tengan combinaciones de estas biomoléculas.

En la actualidad, no existen dispositivos que permitan el transporte seguro de muestras o materiales, que además de aislarlos térmicamente, evite que perturbaciones externas, como son vibraciones, agitación, golpes u oscilaciones, afecten la estabilidad termodinámica de la muestra impidiendo que ésta pierda sus propiedades, principalmente aquellas que tienen que ver con su estado sólido, como son los cristales.

El dispositivo de acuerdo a la invención comprende:

» al menos un contenedor (101) de materia! polimérico y en forma de paralelepípedo;

« al menos un orificio de alojamiento (301) horadado en forma cilindrica que está abierto en un extremo y cerrado en el otro extremo, y dicho alojamiento está dispuesto tai que el extremo abierto está incorporado en dicho contenedor y adyacente ai fondo del mismo, y en donde el alojamiento también permite insertar un tubo de vidrio de forma cilindrica (401); y en donde preferiblemente se encuentran dos y hasta tres orificios de alojamiento para dos y hasta tres tubos de vidrio cilindricos en el contenedor;

« un tubo de vidrio de forma cilindrica (401) que a su vez es receptáculo de al menos un tubo capilar (601), preferentemente de vidrio, dentro del cual se depositará un material o muestra a proteger y transportar;

* medios para sellar o cerrar el a! menos uno, dos y hasta tres orificios de alojamiento del contenedor (301) y el al menos uno, dos y hasta tres tubos de vidrio de forma cilindrica (401) que comprende(n) cada uno en su interior al menos un tubo capilar (801), en donde dicho medio es una tapa (201); y en donde dicha tapa (201) opcionalmente comprende un tapón (501) desmontable para sellar o cerrar el al menos uno, dos y hasta tres orificios de alojamiento del contenedor (301) y el ai menos uno, dos y hasta tres tubos de vidrio cilindricos comprendiendo cada uno en su interior al menos un tubo capilar (601).

El contenedor, de dimensiones rectangulares, comprende cuatro paredes y un fondo, en donde el extremo abierto del orificio de alojamiento del contenedor define una entrada y e! extremo cerrado del orificio de alojamiento define un extremo cerrado adyacente al fondo de! contenedor. Los medios (201 ), para sellar o cerrar los orificios de alojamiento en el contenedor del dispositivo y ¡os tubos de vidrio que comprenden cada uno en su interior al menos un tubo capilar (601), comprenden horadaciones en su parte interna {701} que ensamblan perfectamente con ios orificios de alojamiento del contenedor y con los tubos de vidrio cilindricos (Figura 4),

En una modalidad, la entrada proporciona un orificio de alojamiento para la muestra o materia!. En otra modalidad, la entrada proporciona también un orificio para la adición de un gel aislante, el cual fluye libremente a todo lo largo del alojamiento de! contenedor de! dispositivo proporcionando una capa protectora adicional si se requiriese, que garantiza que la protección térmica sea efectiva.

En una modalidad, la forma cilindrica horadada del alojamiento (301 ) corresponde a la forma de un tubo cilindrico, el cual puede ser un tubo de vidrio (401) de forma cilindrica que se inserta a través de dicho orificio de alojamiento del contenedor por su extremo abierto, y descansando su base sobre el extremo cerrado adyacente al fondo de! contenedor. El tubo de vidrio (401) puede ser un contenedor alargado plastificado o de vidrio, que a su vez es receptáculo de al menos un tubo capilar (601 ), preferentemente de vidrio, que contendrá el materia! a proteger. Dicho tubo de vidrio(401) se selecciona de entre; tubos de vidrio de resonancia magnética nuclear, tubos de ensayo, tubos de vidrio soplado. Preferentemente se selecciona de tubos de vidrio empleados en RMN.

En una modalidad, la forma cilindrica horadada de! alojamiento (301) corresponde a la forma de un tubo cilindrico, dentro de! cual se inserta un tubo de vidrio (401) del tipo utilizado en RMN a través de dicho orificio de alojamiento (301 ) del contenedor por su extremo abierto, y descansando su base sobre el extremo cerrado adyacente al fondo del contenedor. A su vez, y opcionalmente, el tubo de vidrio (401) de resonancia magnética nuclear se cierra con un tapón (501 ) desmontable, que preferentemente es un tapón para tubo de resonancia magnética nuclear. En la Figura 3 se muestra una vista en perspectiva frontal del dispositivo para protección y transporte, en donde la figura 3A muestra el dispositivo con los orificios de alojamiento de tipo cilindrico (301 ), con dimensiones que pueden ir desde 4.5 de largo x 3.7 cm de ancho o profundidad x 8.0 cm de alto hasta 75 cm de largo x 62 cm de ancho o profundidad x 8 cm de alto. De acuerdo al alcance de la invención, y sin limitar la misma, ei dispositivo puede comprender al menos un contenedor con 1 hasta N orificios de alojamiento (301), en donde N es un número entero de entre 1 y 50, preferiblemente entre 1-25, y más preferiblemente entre 1-3, suficientes y con capacidad para alojar desde 1 hasta N tubos de vidrio, donde N es un número entero de entre 1 y 50, preferiblemente entre 1-25, y más preferiblemente entre 1-3. Preferentemente, el dispositivo posee una dimensión de 4.5 cm de largo x 3.7 de ancho o profundidad x 8.0 cm de alto, dimensiones mínimas y apropiadas para alojar desde 1 hasta 3 tubos de vidrio (401 ) que comprenden cada uno en su interior a! menos un tubo capilar (601). La figura 3B muestra el tubo de vidrio (401), junto con su tapón, que contendrá el material o muestra a proteger; y en donde el tubo (401) se selecciona de entre tubos de vidrio de resonancia magnética nuclear, tubos de ensayo, tubos de vidrio, tubos de vidrio soplado; preferentemente el tubo de vidrio tipo cilindrico es un tubo para muestra de RMN (401) junto con su tapón (501). En una modalidad, el tubo de vidrio (401) puede ser también, sin limitar el alcance de la invención, un contenedor alargado plastificado o de vidrio, que a su vez es receptáculo de al menos un tubo capilar (801), preferentemente de vidrio, que contendrá el material a proteger y en donde el tubo capilar (801) se encuentra opcionalmeníe inmerso o insertado en un ge! aislante dentro del tubo de vidrio (401). La figura 3C muestra la inserción de los tubos de vidrio que comprende dicho tubo de vidrio en dicho alojamiento y los medios (201 ) para sellar o cerrar tanto dichos tubos de vidrio comprendiendo cada uno ai menos un tubo capilar (601), así como dichos alojamientos en ei contenedor del dispositivo. Entre el extremo cerrado del alojamiento y ei fondo del contenedor existe al menos una separación o espacio de 1.0 cm. Los medios (201 ) para sellar o cerrar los orificios de alojamiento del contenedor del dispositivo y los tubos de vidrio de forma cilindrica, es una tapa hecha del mismo material que el resto del dispositivo, con una dimensión correspondiente al largo y ancho del confenedor-del dispositivo y una altura de al menos 1.0 cm y no más de 2.0 cm. En una modalidad, los medios (201) para cerrar ei o Sos orificio(s) de alojamiento del contenedor son también ¡os medios para cerrar ei Q los tubo(s) de vidrio de forma cilindrica. Opcionalmente, los medios (201) comprenden un tapón (501) desmontable para cerrar el o los orificios de alojamiento del contenedor y los tubos de vidrio cilindricos. Preferiblemente, cuando e! o los tubos de vidrio (401), preferentemente un tubos de Resonancia Magnética Nuclear, que a su vez son receptáculo de ai menos un tubo capilar (601 ) y hasta N tubos capilares, donde N es un número entero mayor a 1 que contendrán el material a proteger, entonces dichos medios (201 ) comprenden tapones (501 ) desmontables para tubo de resonancia magnética nuclear adheridos como una sola pieza o unidad a dichos medios para cerrar el contenedor, sus alojamientos y ios tubos de vidrio comprendiendo el o los tubos capilares (Figura 4).

En una modalidad, un tubo de vidrio (401 ), preferiblemente un tubo de vidrio de resonancia magnética nuclear, puede comprender desde uno hasta N tubos capilares, donde N es un número entero mayor a 1. La cantidad de tubos capilares (601 ) que pueden estar contenidos en un tubo de vidrio (401 ) dependerá conforme a las demandas específicas de almacenamiento y transporte requeridas de materia! o materiales a proteger seleccionados de entre macromolécuias biológicas, proteínas, proteínas cristalizadas, compuestos cristalinos, cocristaíes, polimorfos, polimorfos hidratados, polimorfos solvatados, sales, polvos, proteínas en polvo, y/o materiales sensibles a cambios en la temperatura; y en donde dichos materiales se pueden encontrar preferentemente por ejemplo en estado sólido como son cristales, como proteínas cristalizadas; y en donde las macromolécuias biológicas se seleccionan de entre proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos, o complejos macromoleculares que tengan combinaciones de estas biomoiéculas.

Los medios para cerrar el orifico del alojamiento del contenedor o ei tubo de vidrio comprendiendo ei tubo capilar, o ambos al mismo tiempo, cierran y sellan perfectamente evitando que la muestra contenida en el dispositivo se derrame, caiga, saiga o escurra. En una modalidad opcional, preferentemente, un pequeño tapón (901) se introduce en el interior del tapón (501) para evitar transferencia de calor en la muestra o material a proteger (Figura 4). En una modalidad, los medios (201) para cerrar e! o los orificio(s) de alojamiento del contenedor (301), que opcionalmente pueden ser también los medios para cerrar el tubo de vidrio de forma cilindrica (401), opcionalmente están unidos al contenedor de! dispositivo a través de medios de unión (801) apropiados como puede ser, cinta, liga, hilo, materiales adheribles flexibles e incluso pero sin limitarse a, una tira de material de poliolefina el cual puede moldearse fácil y rápidamente de una forma deseada, tal que permitan por ejemplo la unión de los medios para cerrar el o los orificio(s) del alojamiento del contenedor, con dicho contenedor del orificio. Opcionalmente, el dispositivo para protección y transporte se puede sellar o cerrar con cinta adhesiva usualmente empleada en recubrimientos eléctricos.

El contenedor del dispositivo puede formarse y dimensionarse conforme a ías demandas especificas de almacenamiento y transporte requeridas. Preferentemente, el contenedor del dispositivo puede ser de forma de paralelepípedo, como un rectángulo. En una modalidad adicional por ejemplo, las paredes laterales de! contendor pueden ser de iguales dimensiones creando esencialmente un contenedor cuadrado. Se entenderá así, que la presente invención no se limita y el dispositivo puede comprender un contenedor de cualquier tamaño determinado y puede tener sustanclalmente el mismo o similar tamaflo que otros contenedores convencionales de tubos cilindricos, como tubos de ensayo, tubos de vidrio, tubos de vidrio soplado, tubos plásticos, y/o cilindros de plástico, preferentemente tubos de resonancia magnética nuclear.

El dispositivo de la presente invención comprende un contenedor de material polimérico, preferentemente de poliolefina, que posee una serie de perforaciones u horadaciones en las cuales se inserta un tubo de vidrio de forma cilindrica que a su vez es receptáculo de a! menos un tubo capilar (601), preferentemente de vidrio, que contendrá o dentro de! cual se depositará un material a proteger. Por ejemplo, cuando el material a proteger son cristales de proteínas, éstos se crecen en tubos capilares (801) de diámetro de 1mm. Estos se introducen dentro de Sos tubos (401), a ios que usualmente les caben de 4 a 5 tubos capilares de vidrio de 1mm de diámetro. Una vez introducidos éstos en el tubo de vidrio (401), se entiende que los tubos capilares (801) de 1mm de diámetro deben estar sellados por los dos lados, se cubren con un ge! aislante de sílice, llenando el tubo (401) con una mezcla de los componentes que formarán el ge! aislante. Este es una capa protectora adicional, que garantiza que ia protección térmica sea efectiva. El tubo (401) se selecciona ele entre: tubos de vidrio de resonancia magnética nuclear, tubos de ensayo, tubos de vidrio, tubos de vidrio soplado. Preferentemente se selecciona de tubos empleados en R N.

El dispositivo se fabrica de un materia! de poliolefina el cual puede moldearse fácil y rápidamente en contenedores duraderos de una forma deseada, tal que permitan por ejemplo su apilamiento.

El material de poliolefina es una espuma de polioiefina reticulada y compacta útil y adecuada para dispositivos de transporte y protección de materiales, que además de permitir el aislamiento térmico, evita perturbaciones externas, como son vibraciones, agitación, golpes u oscilaciones que afecten la estabilidad termodinámica de la muestra impidiendo que ésta pierda sus propiedades, principalmente aquellas que tienen que ver con su estado sólido, como son los cristales. Varias características de las espumas de poliolefina los hacen ventajosos para su uso en estos dispositivos como son: se moldean típicamente por medios convencionales bien conocidos por personas con conocimientos en la técnica. Los métodos preferidos incluyen rotomoldeo, aunque se contempla que otros métodos pueden ser utilizados, como moldeo por inyección, moldeo por compresión o moldeo por extrusión y soplado, y otros métodos convencionales pueden también ser utilizados. Su estructura celular es típicamente lo suficientemente fina como para contener, por ejemplo, nitrógeno líquido, sin fugas; son lo suficientemente resistente para soportar repetidas exposiciones a una escala de temperaturas que van desde ia criogénesis hasta temperaturas calurosas superiores a los 40° C, Es un material no reactivo; presentan una baja conductividad térmica y una baja capacidad de calor volumétrico, y además la espuma de poliolefina puede resistir la manipulación física moderada y sin fallo mecánico, lo que hace de este material de poliolefina adecuado y pertinente para la fabricación de dispositivos de la presente invención con propósitos de transporte y protección de materiales como macromoiéculas biológicas.

Tal como se utiliza aquí, el término "espuma de poliolefina" se refiere a una espuma de polietileno, espuma de polipropileno, mezclas de poiietileno-polipropileno y copoíímeros, y espumas que contienen una mezcla o copolímero de monómero de olefina y otros monómeros, en la medida en que las espumas mixtas tienen al menos algunas de las características favorables indicadas anteriormente. Además del polímero o polímeros que componen la espuma de poliolefina, como el de la presente invención, pueden tener también aditivos conocidos en la técnica. Por ejemplo, las espumas pueden incluir ablandadores, agentes colorantes, estabilizantes, conservadores, y sustancias de relleno.

Las espumas de poliolefina se proporcionan típicamente en una variedad de densidades. En la selección de ia densidad de una espuma de poliolefina que se va a utilizar para un dispositivo como el de la presente invención, se debe buscar equilibrar las propiedades mecánicas y térmicas del material. Si la espuma no es muy densa, no puede tener propiedades mecánicas ventajosas; si la espuma es demasiado densa, tendrá una mayor conductividad térmica. En la presente invención, se ha encontrado que la espuma de poliolefina posee una densidad de al menos 32.04 kg/m ³ (2 libras por pie cúbico), mientras que las densidades en el intervalo de 32.04 a 64.07 kg/m ³ (2 libras a 4 libras por pie cúbico) pueden ser particularmente ventajosas en ia presente invención. Sin embargo, en algunas modalidades de la invención, se prevé que las espumas de poliolefina comprendan densidades de 98.11-128 kg/m ³ (6-8 libras por pie cúbico).

El dispositivo descrito en la presente invención, es capaz de soportar variaciones de temperatura e incluso soportar temperaturas de hasta -160° C sin presentar variaciones de temperatura.

Se ha probado con éxito el dispositivo o recipiente para transportar proteínas cristalizadas, cuya fase cristalina se pierde fácilmente debido a cambios en la temperatura y/o perturbaciones externas. Por ejemplo, las li asas constituyen un grupo diverso de enzimas solubles en agua que catalizan la hidrólisis de los enlaces éster en sustratos lípidos insolubles en agua. Las íipasas desempeñan papeles esenciales en la digestión, el transporte, y tratamiento de los lípidos de la dieta tales como los triacilglicéridos, grasas, aceites en la mayoría, si no todos, de los organismos vivos. Asimismo, la üpasa B es industrialmente importante en ia síntesis de glucolfpidos. La Lipasa B en particular es una forma pura, seca, cristalina de la üpasa B de Candida antárctica producida por fermentación sumergida de un microorganismo genéticamente modificado de Aspergiiius oryzae. La Lipasa B es un polvo cristalino blanco, donde la lipasa B está presente en forma de cristales y no hay otros ingredientes o sales amortiguadoras. La Lipasa B tiene un pH de 5-7, y tiene un punto isoeléctrico de 6.0. E! Mr de la Lipasa B es de 35 kDa por electroforesis en gel de poliacrilamida SDS,

En la presente invención, se ha utilizado la lipasa como sensor térmico ya que los cristales son sensibles a disolverse cuando hay cambios a su temperatura de cristalización que es de 18° C y variaciones en un intervalo de ±2° C que le afectan considerablemente. En trayectos intercontinentales y con cambios de presión atmosférica y temperatura, ha sido posible constatar que la lipasa se mantiene en fase cristalina sin cambios, lo que avala que cualquier otra muestra de un cristal a analizar - y del cual se desconoce si los cambios de temperatura y/o perturbaciones afectarán su estabilidad termodinámica - se mantiene intacto sin modificación de sus propiedades fisicoquímicas, entre ellas su fase cristalina.

En paralelo a este experimento, se han transportado 2 proteínas (glucosa isomerasa y iisozima) a dos sincrotones diferentes ubicados cada uno de ellos en Trieste, Italia (Elettra) y SLAC en Stanford, California, EEUU. En los dos casos ambos cristales (transportados en este dispositivo) difractaron los rayos X a una resolución muy alta, lo cual implicó que no hubo daño estructural en el transporte. Como ejemplo de ello, se presentan las siguientes tablas 1 y 2 con los resultados:

Tabla 1. Glucosa isomerasa.

* Sin influencia de campo magnético en su crecimiento.

El Cristal 1 y el Crista! 2 fueron crecidos en presencia de un campo magnético de

Tabla 2. Lisozima

* Sin influencia de campo magnético en su crecimiento.

El Cristal 1 de ¡a Tabla 2 fue crecido en presencia de un campo magnético de 700 MHz.

Cuando se habla de 1Á de resolución, significa que es posible apreciar las densidades electrónicas con claridad, y por tanto la transportación no afectó en su estructura cristalográfica a las biomacromoléculas. EJEMPLOS

Ejemplo 1. Fabricación dei dispositivo

Se cortan piezas de la poiiolefina de las siguientes dimensiones: 4.5 cm de largo x 3.7 de ancho o profundidad x 8.0 cm de alto, dimensiones mínimas y apropiadas para a!ojar desde 1 hasta 3 tubos (401). Una vez hechos los cortes, se obtiene un dispositivo de forma de paralelepípedo. Posteriormente se hacen 3 perforaciones con una broca del tamaño de los tubos de RMN. Entre el extremo cerrado del alojamiento y el fondo del contenedor existe al menos una separación o espacio de 1.0 cm. Los medios para cerrar el contenedor del dispositivo es una tapa (201) hecha del mismo material que e! resto del dispositivo, con una dimensión correspondiente al largo y ancho del contenedor del dispositivo y una altura de al menos 1.0 cm y no más de 2.0 cm. Una vez hechas las perforaciones, Sos cristales de proteínas a proteger térmicamente y contra perturbaciones, se crecen en tubos capilares (601) de diámetro de 1mm. Estos se introducen dentro de los tubos (401) de R N, a los que usuaimente les caben de 4 a 5 tubos capilares de vidrio de 1 mm de diámetro. Una vez introducidos éstos en e! tubo de RMN, se entiende que los tubos capilares de 1mm de diámetro deben estar sellados por los dos lados con plastilina o cera (para evitar que las proteínas contenidas en ellos se deshidraten y se fugue el licor madre), luego se cubren con un gel aislante de sílice, llenando el tubo (401) de RMN con una mezcla de los componentes que formarán el gel (1 mL de ácido acético 1 M con dos mL de metasílicato de sodio densidad de 1.08 g/mL). Este es una capa protectora adicional, que garantiza que la protección térmica y contra perturbaciones externas sea efectiva. El tubo (401) de RMN que contiene los tubos capilares de 1mm de diámetro se cubre o cierra con la tapa (201) que es una cubierta del mismo material del dispositivo (poiiolefina), que además comprende un tapón (501) desmontable que en su interior comprende opcionaímente un pequeño tapón (901) (Figura 4); opcionalmente la tapa (201) está unida al contenedor del dispositivo a través de medios de unión (801) apropiados como puede ser, cinta, liga, hilo, materiales adheribles flexibles e incluso pero sin limitarse a, una tira de material de poiiolefina el cual puede moldearse fácil y rápidamente de una forma deseada; opcionalmente, el dispositivo para protección y transporte se puede sellar o cerrar con cinta adhesiva usuaimente empleada en recubrimientos eléctricos. Ejemplo 2. Espectro de infrarrojo de dos dispositivos para protección de ¡a presente invención con distinta compactafoilidad.

En la figura 3 se muestra un espectro infrarrojo de dos dispositivos para protección de diferente compactación. La banda de color rojo (A) es un dispositivo de material compactado y el preferido en la invención. En negro (B) es un dispositivo de material de menor compactadón pero igualmente eficiente en la invención.

En ambos casos, se observan bandas en ¡a región entre 2750-3000, 1500 y 750 cm- 1 , La diferencia en % de íransmitancia se debe precisamente a! grado de compactadón que posee cada dispositivo.

Ejemplo 3. Gel aislante

Tal como se definió anteriormente, el dispositivo de ia presente invención comprende un contenedor de material plástico, preferentemente de poiiolefina, que posee una serie de perforaciones en las cuales se inserta un tubo de vidrio de forma cilindrica dentro del cual se depositará un material a proteger, preferiblemente, el material a proteger se encuentra a su vez dentro de un tubo capilar (801). Así, el tubo de vidrio (401) puede ser, sin limitar el alcance de la invención, un tubo de resonancia magnética nuclear, que a su vez es receptáculo de un tubo capilar que contendrá el material a proteger. El material a proteger, por ejemplo una biomacromolécuia, se puede poner, colocar o incluso cristalizar in situ en dichos capilares los cuales se introducirán en ei tubo (401) (por ejemplo, un tubo de RMN) tal como se descnbe en el ejemplo 1. A su vez, se utiliza un gel en el cual estarán éstos capilares inmersos o insertados. Dicho gel, permite aislar completamente de perturbaciones externas como son vibraciones, agitación, golpes y/u oscilaciones, así como de cambios de temperatura, a la muestra de materia! o materiales transportados en el dispositivo. La fabricación de dicho gel comprende los siguientes pasos y compuestos:

Se toma una solución de metasilicato de sodio de una densidad = 1.06 g/ml, y se neutraliza con una solución de ácido acético 1 M. Las proporciones para producir un gel a ρΗ^ 7 son:

- se adiciona inicialmente a la mezcla 1 mi de ácido acético y 2 mi de la disolución de metasilicato de sodio anterior; y

- la gelificación procede en un tiempo aproximado entre 3 y 5 minutos.

Ejemplo 4, étodo do transporte y protección d© materiales con el dispositivo de ia presente invención. Como se mencionó anteriormente, los cristales de proteína crecidos en tubos capilares (601) de 1mm de diámetro, se introducen en ei tubo (401) de RMN y se adicionan los componentes que formarán el gel de sílice. Se sella e! dispositivo. Los cristales pueden ser entonces transportados en un portafolio y no hay que preocuparse de que estos sufran daño alguno por efectos térmicos (cambios bruscos de temperatura) o por otro tipo de perturbaciones como pueden ser oscilaciones, vibraciones, agitaciones o golpes. Cuando se llega al sitio donde se colectarán los datos de rayos-X (ya sea un sincrotrón, por ejemplo) o simplemente algún laboratorio lejano, con el que se tenga alguna colaboración, para e! análisis de los cristales, estos se retiran del dispositivo. Los capilares de i mm de diámetro se sacan con unas pinzas de punta fina del tubo de RMN y se cortan de ambos lados (estos fueron sellados con plastiiina o cera) para poder extraer los cristales de proteínas. Las tablas 1 y 2 muestran e! resultado de haber transportado dos proteínas modelos, que fueron crecidas en presencia de campos magnéticos muy intensos, los datos de resolución están entre 1.5 Á y 1.1 A esto en cristalografía, implica que estos cristales son de excelente calidad. Estos fueron transportados desde Ciudad de México al Sincrotrón de Elettra en Triste (Italia) en el mes de Marzo de 2016 y una segunda remesa se transportó posteriormente al sincrotrón de Stanford California (SLAC) en los EEUU a finales de Abril de 2016. Estos dos experimentos validan perfectamente la efectividad del dispositivo que se pretende patentar.

Aplicación Industrias

El dispositivo de la presente invención puede ser utilizado para transportar cristales de proteínas de forma segura, fácil, sin necesidad de a, sin riesgos de afectaciones por manipulación o perturbaciones externas, sin riesgos por afectación térmica, y sin necesidad de cargar grandes y pesados recipientes como un Dewar. Además, su fabricación en materiales plásticos lo hace seguro y no peligroso, pudiéndose incluso transportar la muestra por vía terrestre, marítima o área sin riesgos.

La invención se puede aplicar - sin ser limitativos en el alcance de la misma - en la protección y transporte en general de cualquier material que debe encontrarse aislado de cambios en temperatura y/o perturbaciones externas. Una aplicación muy útil es para aquella gente usuaria de sincrotones, quienes por su labor y sofisticados equipos de trabajo requerido para e! estudio de muestras de materiales, seleccionados de entre macromoléculas biológicas, proteínas, proteínas cristalizadas, compuestos cristalinos, cocristales, polimorfos, polimorfos hidratados, polimorfos solvatados, sales, polvos, proteínas en polvo, y/o materiales sensibles a cambios en la temperatura - preferiblemente proteínas cristalizadas y/o proteínas en polvo - viajan a instituciones en distintas partes del mundo que cuentan con esta clase de equipos. Así, la presente invención proporciona un dispositivo de poliolefina y método de transporte y protección de esta clase de materiales que deben mantenerse aislados de los cambios de temperatura, vibraciones, agitación, golpes y/u oscilaciones, evitando así que se rompa su estabilidad termodinámica, permitiendo así mantener intacto el material a ser sometido a ensayos, por ejemplo, de difracción de rayos X u otros estudios cristalográficos.

Los métodos y las técnicas ilustradas en los ejemplos anteriores de construcción son ventajosos porque permiten que el dispositivo para protección y transporte se forme y dimensione conforme a las demandas específicas de almacenamiento y transporte requeridas. Asimismo, los expertos en la técnica se darán cuenta que el material de poliolefina se puede cortar en la forma de un recipiente de almacenamiento mediante moldeo convencional, de soplado u otras técnicas,

Aunque ¡a invención se ha descrito con respecto a ciertas modalidades para llevarse a la práctica, la descripción se pretende que sea a modo de ejemplo, en lugar de limitante. Las modificaciones y cambios se pueden hacer dentro del alcance de la invención, como se expone en las siguientes reivindicaciones.