[發明專利]一種精子分選的微流控芯片

在審

• 申請號: 202210111964.8
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114410428A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 劉兵;孫斐;劉倩
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;B01L3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張俊俊

本發明公開了一種精子分選的微流控芯片，其利用精子的趨流特性，將高質量精子從精液中分選出來。該微流控芯片以具有支撐作用的襯底作為下層；上層為刻有通道和收集結構的柔性材料，其中通道包括分布于主流通道兩側的垂直進樣通道和水平分支進樣通道、垂直進緩沖液通道、垂直出緩沖液通道、位于主流通道兩側的垂直出樣通道和水平分支出樣通道。上層的柔性材料和下層的襯底緊密地貼合在一起。本發明的有益效果為：本發明的精子分選芯片具有制備簡便、成本低廉、易于操作、分選效率高等優勢；此外，其可實現高通量的精子分選，從而極大地提高精子分選的效率，在輔助生殖領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及輔助生殖中精子篩選領域，尤其涉及一種精子分選的微流控芯片。

背景技術

生殖，作為人類繁衍后代的必然途徑，對于人類文明的傳承至關重要，她是人類社會活動中必不可少的一環。但是隨著社會的發展、外部環境和生活習慣的改變，導致不孕不育癥在全球范圍內變得越來越普遍。據世界衛生組織(WHO)對25個國家的33個研究中心的數據調查結果顯示，不孕不育癥在發達國家人群中的發生率大約在5％～8％，而這一發生率在發展中國家的一些地區甚至高達30％。在不孕不育癥患者的群體中，男性占的比例超過了一半。根據WHO公布的數據顯示，多達五分之一的18至25歲健康男性精子數量異常，只有5％至15％的精子被認為是正常的。

到目前為止，不孕不育癥的治療方式主要有藥物治療、手術治療和輔助生殖技術。采取輔助生殖治療的患者比例大約占就診的不孕不育患者總人數的20％。輔助生殖技術是指運用醫學技術對人的精子、卵子、受精卵或胚胎進行人為操作，以期達到受孕的目的。其中，試管嬰兒技術是人們最為熟知的輔助生殖技術。如何從精液中篩選出高質量的精子是試管嬰兒技術中最為關鍵的一個環節。目前廣泛采用的精子分選技術有上游技術、密度梯度離心技術等。上游技術是利用精子自身能夠游動的原理而設計，精子在上游過程中，可以脫離精漿中某些內源性的抑精物質，如各種抗精子抗體、各類其它細胞等，并使精子在體外活動時間得以延長，但上游技術對高質量精子回收率相對較低；而經密度梯度離心技術處理后，高質量精子的回收率明顯提高，但是其易造成精子DNA過氧化損傷。現有的精子分選芯片(以First Fertility Phnom Penh Center的精子分選芯片為主)結構復雜，商品化售價較高，不利于在資源有限的地區推廣使用。

微流控芯片技術融合了樣品的制備、反應、分離、檢測等生物、化學、醫學分析過程中的常規操作步驟，將這些步驟集成到尺寸較小的芯片上，能夠達到自動化分析的程度。由于操作的便攜性，微流控芯片技術已經發展成為生物、化學、醫學、材料等多學科交叉的新興研究領域。到目前為止，微流控芯片技術已成功應用于輔助生殖技術的各個領域，例如不孕癥診斷、精子選擇、卵母細胞分析、授精、胚胎培養、胚胎選擇、冷凍和玻璃化保存等。就精子選擇而言，目前的微流控芯片的選擇效率以及正確率仍有待于提高。通常情況下，微流控芯片的設計都是基于精子的特性來進行設計。趨流性是指生物在液流中,其長軸與液體流動的方向平行,逆行者稱正趨流性,順行者稱負趨流性。由于精子逆流而上的趨流性，才能使精子穿過陰道，繼而通過子宮頸、子宮腔，到達輸卵管。

發明內容

本發明的目的在于提供一種精子分選的微流控芯片，該芯片以具有支撐作用的襯底作為下層；上層為刻有通道和收集結構的柔性材料，其中通道包括分布于主流通道兩側的垂直進樣通道和水平分支進樣通道、垂直進緩沖液通道、垂直出緩沖液通道、位于主流通道兩側的垂直出樣通道和水平分支出樣通道。上層的柔性材料和下層的襯底緊密地貼合在一起。此外，該芯片內部為穩定的微流體，避免了洗滌、離心等各種操作對精子帶來的潛在損傷和不利影響。此芯片屬于輔助生殖中精子篩選領域。

本發明的發明思想為：本發明公開了一種精子分選的微流控芯片，其利用精子的趨流特性，將高質量精子從精液中分選出來，該芯片具有制備簡便、成本低廉、易于操作、分選效率高等優勢；此外，其可實現高通量的精子分選，從而極大地提高精子分選的效率，在輔助生殖領域具有廣泛的應用前景。