Во всем мире около 48,5 миллионов пар не смогли иметь ребенка после пяти и более лет попыток. Хотя экстракорпоральное оплодотворение, внутриматочная инсеминация и интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов были эффективными вариантами лечения бесплодных пар, только около одной трети этих методов приводят к живорождению.На мужское бесплодие приходится от 30 до 50 процентов всех случаев бесплодия, а бесплодные мужчины, как правило, имеют аномальные характеристики спермы, такие как низкая концентрация сперматозоидов, плохое движение сперматозоидов, аномальная форма и размер и высокий уровень повреждения ДНК.«Повреждение ДНК является одной из наиболее важных характеристик сперматозоидов, поскольку более высокий уровень повреждений связан с более низким уровнем беременностей, преждевременным прерыванием беременности и увеличением заболеваемости потомства, зачатого с помощью вспомогательных репродуктивных технологий», — сказал Васим Асгар, доктор философии. .D., Доцент кафедры вычислительной техники, электротехники и информатики, а также кафедры биологических наук FAU. «Вот почему так важно разработать методы отбора наиболее здоровой спермы для вспомогательных репродуктивных технологий».
Наиболее часто используемый или традиционный метод вспомогательных репродуктивных технологий включает метод, называемый центрифугированием. Этот метод быстро вращает образцы спермы, и, в конце концов, наиболее подвижные сперматозоиды используются в репродуктивной медицине. Хотя этот метод эффективен при выборе подвижных и морфологически нормальных сперматозоидов, этот процесс проблематичен, поскольку имеет тенденцию повышать уровень определенных химических веществ, вызывающих повреждение ДНК. Этот метод также менее эффективен при отборе зрелых сперматозоидов или избавлении от близких к смерти сперматозоидов.
Существуют альтернативы центрифугированию, такие как микрофлюидная технология, которая широко изучалась для различных применений в биологическом и химическом анализе, тестировании и диагностике в местах оказания медицинской помощи, а также в клиническом анализе. В настоящее время Асгар работает над разработкой простых в использовании и недорогих устройств для сортировки сперматозоидов, которые могут применяться при внутриматочной инсеминации, внутрицитоплазматической инъекции сперматозоидов и экстракорпоральном оплодотворении.«Технологии на основе микрофлюидов появились как новая замена традиционным методам, использующим центрифугирование», — сказал Асгар. «Это устройства, которые используют небольшие объемы жидкости, могут обеспечить больший контроль для точной сортировки клеток в небольших объемах и созданы для имитации того, что происходит естественным образом в женских половых путях.
Методологии сортировки спермы, основанные на микрофлюидных процедурах, являются ценным вариантом, поскольку они методы исключают вредные этапы центрифугирования ».Устройство Асгара состоит из одного входа для инъекции необработанного необработанного образца спермы и двух пластиковых камер, разделенных пористой мембраной. Наиболее здоровые и подвижные сперматозоиды проходят через пористую мембрану, оставляя менее функциональные и мертвые сперматозоиды в нижней камере. Используя эту технологию сортировки, специалисту просто нужно ввести образец спермы в устройство, а затем он может собрать здоровую сперму из верхней камеры примерно за 30 минут, что делает его очень простым в использовании.
Предыдущие исследования микрофлюидных устройств показали, что подвижность образца спермы увеличилась почти до 100 процентов, а морфология изолированной спермы также улучшилась после микрофлюидной сортировки. И по сравнению с другими методами, используемыми для вспомогательных репродуктивных технологий, использование микрофлюидного устройства привело к значительно более низким показателям повреждения ДНК и улучшению восстановления сперматозоидов с помощью этого метода.
«Методы разделения сперматозоидов должны быть быстрыми, легкими, недорогими и иметь возможность отбирать подвижные и морфологически нормальные сперматозоиды, уменьшая при этом повреждение ДНК сперматозоидов», — сказал Асгар. «Поскольку центрифугирование имеет тенденцию увеличивать повреждение ДНК, его следует избегать. В будущих исследованиях следует сосредоточить внимание на создании устройств для отбора сперматозоидов, которые могут улучшить исходы беременности и уменьшить врожденные дефекты».