Forscher kombinierten Schallwellen mit Fluiddynamik, um einen neuen Ansatz für die menschliche Fortpflanzung ins Auge zu fassen - Isolieren von qualitativ hochwertigen Spermien aus weniger erwünschten, um unfruchtbaren Paaren zu helfen, Familien zu gründen. Studie veröffentlicht im Tagebuch Labor auf einem Chip .
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Forscher wählen hochwertige Spermien mit Schallwellen aus, heißt es in der Studie
Dieses neue schnelle und automatisierte akustofluidische Verfahren stammt von einem Team der Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der Monash University - und isoliert Spermien mit normaler Kopfmorphologie und hoher "DNA-Integrität" aus Samenproben von Samen.
Das neue Gerät kann ungefähr 140 Spermien pro Sekunde verarbeiten und in weniger als 50 Minuten mehr als 60.000 hochwertige Spermien auswählen - eine klinisch signifikante Menge an Spermien für IVF In-Vitro-Fertilisation und ICSI Intracytoplasmic Sperm Injection..
Akustische Kräfte drücken hochwertige Spermien aus dem Hauptstrom
Diese neue und lebensverbessernde Forschung wurde unter der Leitung des Doktoranden Junyang Gai im zweiten Jahr unter der Aufsicht von Reza Nosrati und Professor Adrian Neild - beide Mikrofluidik-Experten aus der Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik - vorangetrieben.
"Der Ansatz isoliert Spermien von rohem Sperma, indem ein akustisches Feld in einem Winkel von 30 ° zur Strömungsrichtung angelegt wird", sagte Gai. "Die akustischen Kräfte lenken und drücken hochwertige Spermien aus dem Hauptstrom über den Mikrokanal und isolierensie in einem speraten Auslass, wobei die allgemeine Spermienpopulation in der Rohprobe verbleibt. "
Isolierte Spermiengruppe hat 83 Prozent Motilität
Beim Anlegen von Schallwellen mit stehender Oberfläche SSAW bei 19,28 MHz und 1 bis 2 Watt erzeugte das Team eine Schallstrahlungskraft, die groß genug war, um den Flüssigkeitswiderstand zu überwinden und bewegliche Spermien über die Mikrokanalbreite zu führen - wobei andere Spermien und Ablagerungen zurückbliebenden Hauptstrom hinunterfließen und über einen Entsorgungsauslass gesammelt werden.
Dies ermöglichte ein kontinuierliches Auswahlverfahren mit hohem Durchsatz und Größenvarianten zur Isolierung von Spermien von hoher Qualität.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass die ausgewählte Spermienpopulation einen erheblich höheren Prozentsatz an progressiv beweglichen Spermien aufweist 83% als sowohl die ursprüngliche Rohprobe 52% als auch die verworfene Subpopulation von Spermien 36%", fügte Gai hinzu.
'Akustofluidische' Spermienauswahl kann negative Stereotypen der Unfruchtbarkeit beseitigen
Ihre Ergebnisse zeigten eine erfolgreiche Auswahl von Spermien mit einer Verbesserung der progressiven Motilität um mehr als 60% - das ist die Fähigkeit der Spermien, sich aus eigener Kraft zu bewegen - und boten gleichzeitig eine klinisch signifikante Probe für IVF- und ICSI-Verfahren.Spermien, die mit dieser Methode ausgewählt wurden, zeigen eine fast 40% ige Verbesserung der DNA-Integrität, berichtet Phys.org.
Nosrati bemerkte, dass die Erfolgsrate von mehreren Parametern abhängt - ist aber letztendlich der Qualität nicht nur des Spermas, sondern auch des Spermas ausgeliefert Ei .
"Unser Prozess zielt darauf ab, bessere Spermien innerhalb eines schnelleren Zeitrahmens auszuwählen. Hoffentlich kann dies zu besseren Ergebnissen bei der assistierten Reproduktion führen", sagte Nosrati. "Wenn diese Methode vollständig getestet und implementiert ist, könnte sie unfruchtbaren Paaren neue Fenster und Möglichkeiten eröffnenein Baby haben."
"Wir hoffen, dass unser akustofluidisches Spermienauswahlverfahren durch weitere Tests neue Möglichkeiten eröffnen und der assistierten Reproduktionsindustrie zugute kommen und dazu beitragen kann, die mit Unfruchtbarkeit verbundenen Ängste, Ängste und negativen Stereotypen zu beseitigen."
Der derzeitige Prozess der Spermienisolierung kann die Spermien schädigen.
In den letzten 50 Jahren hat die Unfruchtbarkeitsrate zugenommen - jedes sechste Paar leidet darunter Unfruchtbarkeit . Von diesen macht die männliche Unfruchtbarkeit knapp ein Drittel 30% dieser Fälle aus - was bedeutet, dass die Kombination männlicher und weiblicher Ursachen weltweit etwa die Hälfte der Fälle ausmacht.
"Die Vorbereitung oder Auswahl der Spermien ist ein wichtiger Schritt bei der assistierten Reproduktion unmittelbar vor der Befruchtung der Eizelle", fügte Nosrati hinzu. "Der derzeitige klinische Prozess umfasst mehrere Wasch- und Zentrifugationsschritte sowie einen manuellen Auswahlschritt und dauert bis zu drei Stundenvollständig, was auch für Spermien schädlich sein kann. "
Während es zu früh ist zu sagen, wann diese Methode der Isolierung Sperma von größerer Präferenz für Paare, die Probleme mit Unfruchtbarkeit haben, ist es unglaublich und dennoch atemberaubend zu erfahren, wie wissenschaftliche Fortschritte in der Akustik die Grenzen, die die Natur manchmal der menschlichen Reproduktion setzt, zurückschieben.