女性生殖道可能是受孕的不利環(huán)境。在大約 1 億個(gè)精子中，只有幾百個(gè)能進(jìn)入輸卵管。在稱為流變的定向運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)下，精子細(xì)胞逆著宮頸粘液流游動(dòng)以到達(dá)卵子進(jìn)行受精。然而，在考慮不孕癥時(shí)，這一旅程更為關(guān)鍵。精子活力——以正確方式游泳的能力——是關(guān)鍵。

通過(guò)利用精子的這種自然流變行為，佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種用于精子分選的微流控芯片，該芯片快速、廉價(jià)、易于操作并能有效地直接從精液中分離出健康的精子。重要的是，它可以毫不費(fèi)力地從收集室收集分選的精子細(xì)胞，同時(shí)最大限度地減少變形或死亡精子細(xì)胞的污染。

輔助生殖技術(shù)，例如體外受精 (IVF)、宮內(nèi)授精和胞漿內(nèi)精子注射，都需要健康的精子細(xì)胞才能獲得成功。目前用于精子分選的離心方法需要多個(gè)步驟、多種類型的設(shè)備并且需要大約兩個(gè)小時(shí)來(lái)分離精子細(xì)胞。這些方法在加工過(guò)程中會(huì)損害精子，并導(dǎo)致顯著的 DNA 片段化和氧化應(yīng)激。

該研究結(jié)果發(fā)表在《皇家化學(xué)學(xué)會(huì)分析師》雜志上，表明從該微流控芯片的收集室中分離出的精子細(xì)胞表現(xiàn)出顯著更高的運(yùn)動(dòng)性（幾乎 100%）、更多的形態(tài)正常細(xì)胞和顯著降低DNA 片段化，這是受精過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)。此外，由于使用該芯片分離的精子細(xì)胞的數(shù)量和質(zhì)量，開(kāi)發(fā)的芯片提供了成功進(jìn)行胞質(zhì)內(nèi)精子注射所需的足夠多的細(xì)胞。

該研究還驗(yàn)證了流變會(huì)選擇健康、運(yùn)動(dòng)和速度更快的精子細(xì)胞進(jìn)行受精過(guò)程。

“微流控芯片的組裝成本低，芯片中用于分離精子細(xì)胞的試劑只有幾毫升，因此，芯片的商業(yè)成本將低于 5 美元，”Asghar 說(shuō)?！按送?，這項(xiàng)技術(shù)將大大降低生育實(shí)施的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，芯片和從中分離出的精子細(xì)胞都具有重要的臨床意義和適用性?！?/span>

微流控芯片由四個(gè)通過(guò)微通道連接的圓柱形腔室組成。四個(gè)腔室是流體入口室、收集室、樣品入口室和廢物收集室。收集室和樣品入口之間的通道包含用于引導(dǎo)精細(xì)胞的微槽以及用于使精細(xì)胞流向收集室的流體流動(dòng)。

設(shè)備內(nèi)部的剪切應(yīng)力是由使用注射泵的流體流動(dòng)產(chǎn)生的。然后將原始精液樣本添加到樣本入口室，從那里功能性精子細(xì)胞將游向收集室，有效地將自己與死亡和不動(dòng)的精子分開(kāi)。