Микрофлюидика - обработка сперматозоидов на микрожидкостных чипах
Микрофлюидика - обработка сперматозоидов на микрожидкостных чипах
Об услуге
В нашей клинике введены в использование виды микрожидкостных чипов, которые рекомендованы при неоднократных неудачных попытках ЭКО, остановке развития эмбрионов и повторяющихся замерших беременностях, а также при бесплодии неясного генеза. Микрочипы имитируют естественный путь, который проходят сперматозоиды в матке и цервикальном канале для оплодотворения яйцеклетки. Принцип действия микрочипов основан на пространственном 3D-сортинге сперматозоидов по подвижности с использованием микроканалов и микропористой гидрофобной мембраны. Данные устройства обеспечивают получение фракции наиболее подвижных сперматозоидов высокого качества с предельно низким уровнем ДНК фрагментации и минимальной концентрацией ROS (активные формы кислорода).
Все устройства данной серии FDA и CE сертифицированы
Рутинный метод обработки эякулята перед процедурой оплодотворения включает в себя центрифугирование в градиенте плотностей. Центрифугирование неизбежно приводит к образованию активных форм кислорода (ROS), и как следствие фрагментации ДНК в сперматозоидах.
Микрожидкостный чип для сортировки спермы является беспоточным, не требующим химических реагентов, устройством для однократного применения и обеспечивает:
-
-
- Получение сперматозоидов с низким индексом фрагментации ДНК (По результатам исследований фрагментация вызванная как одно- так и двуцепочечными разрывами уменьшается в образце до 1,8%).
- Получение фракции сперматозоидов с очень низкой концентрацией активных форм кислорода.
- Получение сперматозоидов с высокой прогрессивной подвижностью и хорошей морфологией (Концентрация уменьшается в конечном образце).
- Повышение частоты получения эмбрионов высшего качества.
- Значительное увеличение процента эуплоидных эмбрионов.
- Повышение частоты оплодотворения.
- Снижение частоты выкидышей.
- Повышение частоты клинической беременности.
- Повышение частоты живорождения.
-
Центрифугирование vs Микрофлюидика
В ходе сравнительных исследований методов обработки эякулята (центрифугирование в градиенте плотностей и использование микрожидкостных чипов) производителями были получены следующие данные:
| Центрифугирование | Микрофлюидика | |
| % оплодотворения | 75 % | 83 % |
| % эуплоидных эмбрионов | 48 % | 58 % |
| % наступления беременности | 60,5 % | 69,1% |
Использование микрофлюидных чипов для экстракции сперматозоидов
Известно, что методы подготовки спермы при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО) предназначены для отбора наиболее качественных сперматозоидов. Целью представляемого вниманию исследования являлось сравнение метода градиента плотности спермы и метода микрофлюидного чипа (Fertile Plus) у бесплодных пациентов путем анализа частоты оплодотворения, частоты беременности, а также морфологии сперматозоидов и степени фрагментации ДНК, представленной этими двумя методами.
Методы: Использовались образцы спермы, полученные от пациентов, сперматозоиды были приготовлены градиентным (n = 312) и микрофлюидным методом (n = 116). Показатели оплодотворения и частоты беременности сравнивались в первый раз и у пациентов с рецидивирующим ЭКО. Кроме того, сравнение морфологии и фрагментации ДНК образцов спермы было оценено методом химического окрашивания in situ толуидиновым синим.
Результаты: Статистически значимой разницы между частотой оплодотворения и беременностью по сравнению с исследуемыми группами у пациентов, впервые получавших ЭКО, получено не было. Однако, у пациенток с рецидивирующими неудачами ЭКО наблюдалась значительная разница в показателях оплодотворения, но статистически значимой разницы в показателях беременности обнаружено не было. Метод микрофлюидного чипа значительно снижал индекс фрагментации ДНК сперматозоидов по сравнению с методом градиента плотности.
Выводы: Метод микрофлюидных чипов может быть рекомендован пациентам с повторными неудачными попытками оплодотворения in vitro. Тест на фрагментацию ДНК сперматозоидов перед обработкой будет полезен при выборе подходящего метода промывки сперматозоидов.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31093866/
Use of microfluidic sperm extraction chips as an alternative method in patients with recurrent in vitro fertilisation failure. Koray Yildiz, Sengul Yuksel. Journal of Assisted Reproduction and Genetics (2019) 36:1423–1429https://doi.org/10.1007/s10815-019-01480-3
Внешний вид микрочипа
University of Twente
Нидерландские и немецкие ученые разработали микрожидкостный чип, позволяющий быстро оценить метаболизм и эффекты различных токсичных веществ в организме. Отчет о работе опубликован в журнале Lab on a Chip.
Токсичность многих веществ обусловлена ковалентным связыванием их активных форм с биологическими макромолекулами, в первую очередь белками. Процесс происходит в две стадии: метаболическая активация токсичного вещества с образованием его активных форм и собственно связывание с образованием так называемого аддукта. Проанализировать это взаимодействие достаточно сложно, поскольку в большинстве случаев оно происходит очень быстро. При этом анализ аддуктов необходим для оценки опасности различных веществ, механизма их активации и действия, а также мониторинга хронического воздействия токсичных химикатов.
Чтобы решить эту задачу, сотрудники Университетов Твенте и Мюнстера создали микрожидкостный чип. Он состоит из электрохимического элемента — реактора объемом 160 нанолитров с покрытыми бором алмазными электродами, которые активируют интересующее вещество электричеством, и специально разработанного пассивного градиентного микромиксера.
Устройство чипа
Floris T. G. van den Brink et al., Lab on a Chip, 2016
Фактически, микромиксер и представляет собой основное ноу-хау — в микрообъеме традиционное смешивание веществ с помощью Т-образной трубки происходит медленно и неэффективно, что может привести к утрате активности вещества и, как следствие, отсутствию его реакции с белком. Поэтому ученые разработали двухкамерный миксер, в который активная форма токсичного химиката и белок подаются с разных сторон под углом. Форма камер обеспечивает вращение градиента их концентраций, благодаря которому эффективность перемешивания составляет от 76 до 80 процентов в течение нескольких секунд. Сам миксер объемом 790 пиколитров занимает площадь всего 0,12 квадратного миллиметра. Продукты реакции на выходе из микромиксера анализируются методом масс-спектрометрии.
Принцип работы градиентного микромиксера
Floris T. G. van den Brink et al., Lab on a Chip, 2016
В ходе экспериментов ученые успешно активировали гидроксипирен (метаболит полициклического ароматического углеводорода пирена, который образуется при неполном сгорании органических материалов и является распространенным загрязнителем воздуха), после чего получили и проанализировали его аддукты, образованные при реакции с коровьим лактоглобулином и человеческим гемоглобином. Кроме того, с помощью чипа они пронаблюдали инактивацию гидроксипирена естественным антиоксидантом глутатионом.
По словам исследователей, их микрожидкостное устройство универсально: с его помощью можно анализировать взаимодействия любых активных молекул с любыми белками и изучать свойства получающихся аддуктов. При этом процесс анализа занимает немного времени (скорость реакций схожа с таковой в живом организме) и требует минимального количества реагентов, что значительно удешевляет исследование по сравнению с имеющимися методиками.
Число экспериментальных микроустройств для проведения различных анализов постоянно растет. В качестве примера можно упомянуть гидрогелевую наноплатформу и наномеханический датчик для диагностики рака, а также микрожидкостный «ЭКО-чип», с помощью которого можно в реальном времени наблюдать за слиянием сперматозоида с яйцеклеткой.
Олег Лищук