一种用于精子分选的快速、廉价的微流控芯片

女性生殖道可能是受孕的不利环境。在大约 1 亿个精子中，只有几百个能进入输卵管。在称为流变的定向运动的引导下，精子细胞逆着宫颈粘液流游动以到达卵子进行受精。然而，在考虑不孕症时，这一旅程更为关键。精子活力——以正确方式游泳的能力——是关键。

通过利用精子的这种自然流变行为，佛罗里达大西洋大学工程与计算机科学学院的研究人员开发了一种用于精子分选的微流控芯片，该芯片快速、廉价、易于操作并能有效地直接从精液中分离出健康的精子。重要的是，它可以毫不费力地从收集室收集分选的精子细胞，同时最大限度地减少变形或死亡精子细胞的污染。

辅助生殖技术，例如体外受精 (IVF)、宫内授精和胞浆内精子注射，都需要健康的精子细胞才能获得成功。目前用于精子分选的离心方法需要多个步骤、多种类型的设备并且需要大约两个小时来分离精子细胞。这些方法在加工过程中会损害精子，并导致显着的 DNA 片段化和氧化应激。

该研究结果发表在《皇家化学学会分析师》杂志上，表明从该微流控芯片的收集室中分离出的精子细胞表现出显着更高的运动性（几乎 100%）、更多的形态正常细胞和显着降低DNA 片段化，这是受精过程的关键参数。此外，由于使用该芯片分离的精子细胞的数量和质量，开发的芯片提供了成功进行胞质内精子注射所需的足够多的细胞。

该研究还验证了流变会选择健康、运动和速度更快的精子细胞进行受精过程。

“微流控芯片的组装成本低，芯片中用于分离精子细胞的试剂只有几毫升，因此，芯片的商业成本将低于 5 美元，”Asghar 说。“此外，这项技术将大大降低生育实施的经济负担，芯片和从中分离出的精子细胞都具有重要的临床意义和适用性。”

微流控芯片由四个通过微通道连接的圆柱形腔室组成。四个腔室是流体入口室、收集室、样品入口室和废物收集室。收集室和样品入口之间的通道包含用于引导精细胞的微槽以及用于使精细胞流向收集室的流体流动。

设备内部的剪切应力是由使用注射泵的流体流动产生的。然后将原始精液样本添加到样本入口室，从那里功能性精子细胞将游向收集室，有效地将自己与死亡和不动的精子分开。