[發(fā)明專利]一種基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置

在審

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• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107475078A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 陸金春
• 申請（專利權）人: 南京精競生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于生物技術領域，涉及一種微流控裝置，尤其涉及一種基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置以及該基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置的制備方法和工作方法。

背景技術

世界范圍內(nèi)不孕不育的發(fā)病率約為15％～20％，而且有逐年遞增趨勢。據(jù)WHO預測，在不久的將來，生殖健康問題將是繼心腦血管疾病和腫瘤后，威脅人類健康的第三大疾病。不孕不育發(fā)病率的增加，以及國家“二孩”政策的放開，大大推動了輔助生殖技術的發(fā)展。第一代試管嬰兒技術——體外受精-胚胎移植技術(IVF-ET)自1978年開展以來，給許多不育不孕夫婦帶來了福音；第二代試管嬰兒技術——卵細胞質(zhì)內(nèi)單精子注射(ICSI)技術和第三代技術——植入前遺傳學診斷(PGD)又進一步豐富和完善了輔助生殖技術。盡管如此，輔助生殖技術過程中許多操作均可能造成胚胎的損傷，最終導致胚胎不發(fā)育或流產(chǎn)，這也是導致試管嬰兒技術成功率難以超過50％的原因。這些有損傷的操作包括：精子上游后的離心操作、密度梯度離心操作和分離液中某些成分的影響、穿卵操作以及培養(yǎng)環(huán)境和培養(yǎng)液成分的影響等。而要避免這些操作的影響，體外受精應盡可能模擬自然受孕。

正常受孕過程需要經(jīng)過三個階段：精子的發(fā)生與成熟；性活動；精子經(jīng)過子宮頸、子宮腔、輸卵管順利到達壺腹部并與卵子相遇。其中，第一和第三階段與不孕不育關系最為密切。精子發(fā)生與成熟異常最常見的表現(xiàn)為少精子癥和弱精子癥，但這些患者總會有部分活力正常的精子，實驗室常用的分離優(yōu)質(zhì)精子的技術為上游法和密度梯度離心法，這些操作對優(yōu)質(zhì)精子會造成損傷，而通過微流控芯片上微孔深度差可達到自然篩選活力正常精子的目的；精子在女性生殖道內(nèi)的運行阻力重重，如宮頸粘液可對精子活力起篩選作用，只有活力較強的精子才能穿過宮頸粘液奔向子宮；子宮輸卵管連接處起選擇性屏障作用，可以阻擋弱精子通過；輸卵管液有利于精子獲能，為下一步頂體反應和精卵融合做準備；而卵細胞和卵丘細胞的分泌物具有趨化性篩選作用。故在自然受孕情況下，只有具有良好活力和趨化應答能力的精子才能完成受精過程，而微流控芯片技術可篩選這樣的精子，并在體外模擬此自然受孕過程。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置以及該基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置的制備方法和工作方法，此裝置完全模擬自然受孕過程，避免了體外離心、洗滌、穿卵等各種操作對配子和胚胎的潛在不利影響，并可避免多精受精的發(fā)生。

技術方案：一種基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置，包括仿生裝置本體，所述仿生裝置本體由玻片層、硅膠管道層(SU-8硅膠層)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)層組成，所述硅膠管道層中部設有中央池，所述中央池外側設有入口池、第一出口池和第二出口池，所述中央池與入口池、第一出口池和第二出口池分別通過第一管道、第二管道和第三管道連通，所述第一管道、第二管道和第三管道上還分別設有第一加樣口、第二加樣口和第三加樣口。本發(fā)明所述的基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置，結構設置緊湊合理，完全模擬自然受孕過程，避免了體外離心、洗滌、穿卵等各種操作對配子和胚胎的潛在不利影響，并可避免多精受精的發(fā)生。利用此發(fā)明裝置可獲得模擬自然受孕狀態(tài)下的優(yōu)質(zhì)胚胎，可以大大提高體外受精的成功率。利用此裝置可以鑒定導致不育的潛在原因，如精子無法穿透宮頸粘液、獲能和發(fā)生頂體反應障礙等，從而為臨床治療指明方向。此發(fā)明裝置不僅適用于人類生殖如各醫(yī)療機構的生殖中心，而且適用于動物育種。

進一步的，上述的基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置，所述中央池加入精子培養(yǎng)液；所述入口池內(nèi)加入精液樣本；所述第一出口池和第二出口池加入卵泡培養(yǎng)液和/或卵丘復合物；所述第一管道灌裝宮頸粘液；第二管道和第三管道灌裝輸卵管液。結構合理，可以高品質(zhì)仿生。

進一步的，上述的基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置，所述中央池半徑5mm，深度0.1mm；所述入口池半徑為2mm，深度為6mm；所述第一出口池和第二出口池半徑為4mm，深度為6mm；所述第一管道、第二管道和第三管道長10mm，寬50μm，高20μm。結構合理，易于實現(xiàn)。

進一步的，上述的基于微流控技術的精子篩選與體外受精仿生裝置，所述第一管道、第二管道和第三管道以中央池為中心，分別呈120°設置。設置合理，易于實現(xiàn)。