ساخت ریزتراشه کمک باروری در دانشگاه تهران

به گزارش خبرنگار خبرگزاری صدا و سیما پنجاه درصد مشکل ناباروری از جانب مردان است، جداسازی و انتخاب اسپرم، گام محوری در روش‌های کمک‌باروری به حساب می‌آید و ایجاد بهبود در این مرحله و به خصوص کاهش آسیب به اسپرم‌ها که از معایب روش‌های فعلی است، می‌تواند نرخ موفقیت باروری و به صورت بالقوه سلامتی فرزندان را به طور قابل توجهی بالا برد.

در چند سال گذشته، طرح‌های متنوعی در زمینه طراحی، ساخت و آزمایش ادوات کمک باروری تعریف و اجرا شده است.

طراحی این افزاره جدید، بستر همگرایی میان فناوری MEMS، نانوفناوری و فناوری اپتیک را فراهم کرده است و هم‌افزایی ناشی از این همگرایی را در خدمت فناوری‌های کمک‌باروری قرار می‌دهد.

نتایج حاصل از تحلیل رفتار حرکتی اسپرم و کیفیت اسپرم‌های جداسازی شده، نشان از بهبود شاخص نسبت به روش‌های سنتی دارد.

مزیت اسپرم‌های جداسازی‌شده در این افزاره آن است که تحریک نوری در عین غیرآسیب‌زا بودن، باعث جبران کاهش تحرک اسپرم در طول شنا کردن به سمت خروجی می‌شود.

همچنین سطوح نانوساختار باعث تسهیل حرکت اسپرم‌ها بر روی سطح شده (افزایش سرعت ۲۰ تا ۸۵ درصدی) و ترکیب آن با تحریک نوری حتی از میزان تولید گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر نسبت به روش گرادیان چگالی می‌کاهد (۶۶/۴ در برابر ۳۹/۱۰ درصد). هندسه و طراحی کانال‌ها نیز نقش تمایزدهندگی میان اسپرم‌ها را بر عهده دارند. در مجموع، این افزاره می‌تواند به عنوان یک محصول قابل رقابت جهت ورود به چرخه درمان ناباروری مطرح شود.

در سامانه توسعه یافته، نمونه مایع منی خام که بر روی آن فرآیندی اعم از شستشو و سانتریفیوژ در آزمایشگاه انجام نشده است، با استفاده از میکروپیپت یا سرنگ معمولی به میزان کمتر از ۲۰ میکرولیتر در درون محفظه ورودی انداخته می‌شود. پیش از انداختن نمونه مایع منی، تمامی کانال‌ها توسط محیط کشت و از طریق سرنگ به صورت دستی پر می‌گردد. پس از گذشت ۱۵ تا ۳۰ دقیقه اسپرم‌های جداشده از محفظه (های) خروجی قابل استحصال و استفاده در فرآیند درمان کمک‌باروری می‌باشند.

انجام فرآیند جداسازی اسپرم‌های سالم با استفاده از ترکیبی از عوامل مؤثر و استفاده از اثر هم‌افزایی آنها؛ عدم حذف اسپرم‌های با تحرک متوسط از چرخه انتخاب به واسطه تسهیل و بهبود در تحرک به واسطه سطوح نانوپوششی و تحریک نوری؛ حذف هرگونه مواد زائد و اسپرم‌های مرده در فرآیند جداسازی؛ جداسازی سلول‌های زنده، با تحرک بالا و همچنین تراکم قابل قبول در خروجی‌های سامانه میکروسیالی؛ جداسازی بر اساس درجه تحرک اسپرم در خروجی‌های چندگانه سامانه میکروسیالی زمان به نسبت کم فرآیند جداسازی (۱۰ دقیقه برای سامانه اصلی و ۳۰ دقیقه برای سامانه سَرَند اسپرم)؛ وارد نکردن آسیب به DNA نمونه‌های اسپرم؛ کاهش میزان تولید ROS در نمونه به واسطه ترکیب عملکرد تحریک نوری و سطح نانوپوششی؛ قابلیت استفاده از سامانه تحریک نوری به صورت مستقل در فرآیند IUI و IVF؛ از جمله مزایای این روش جدید محسوب می‌شود.

طراحی با در نظر گرفتن توسعه آینده (قابلیت افزودن عوامل جدید دیگر بدون نیاز به تغییر در طراحی)؛ هزینه تمام شده پایین‌تر ریزتراشه به جهت قابلیت تجمیع تعداد قابل قبول (حدود ۹ طرح) بر روی ویفر سیلیکونی به عنوان قالب و سرشکن شدن قیمت بر روی تعداد؛ قابلیت استفاده چندین باره از یک ریزتراشه برای هر فرد از دیگر مزایای این میکروچیپ یا ریزتراشه به حساب می‌آید.

این پژوهش، با کمک دانشجویان دکتری و ارشد آقایان علی لسانی و ایمان رمضانی، تحت راهنمایی دکتر مهدی مقیمی زند (دانشکده مکانیک) و خانم دکتر سمیه کاظم نژاد (مرکز ناباروری ابن سینا) و با مشاوره آقای دکتر رضا نصرتی (دانشگاه موناش استرالیا) و نیز با همکاری محققینی از مرکز ناباروری ابن سینا و دانشگاه‌های کالیفرنیا برکلی، و ایالتی سن فرانسیسکو، صورت گرفته است.

علاوه بر نوع غیرفعال، طراحی، ساخت و آزمایش افزاره فعال با استفاده از جریان معکوس سیال نیز انجام پذیرفته که نتایج امیدبخشی به خصوص به جهت برون‌دهی و میزان نمونه جمع آوری شده داشته است؛ تحقیقات بر روی افزاره‌های فعال همچنان ادامه دارد.

نتایج حاصل از این پژوهش تاکنون در مجلات Scientific Reports از انتشارات Nature و مجله Computers in Biology and Medicine از انتشارات Elsevier چاپ شده است.