赛车精子促进体外施肥的结果

世界卫生组织估计全球超过7000万夫妇每年无法设想，近三分之一的案件占据了男性生育的问题 - 包括低精子计数和低精子运动（有限的游泳能力）。现在，随着最近发表的数据显示令人鼓舞的结果，伍斯特理工学院（WPI）的研究人员已收到国家科学基金会（NSF）的批准，以优化一个新的设备，通过微观障碍课程播种精子来选择最有可能成功的人施肥鸡蛋。

体外施肥（IVF）是最广泛使用的辅助生殖技术，可以帮助克服男性生育的问题。它的成功潜力显着提高了精子可以分类，所以只有最健康的电话和最佳游泳者。不幸的是，用于分类精子的当前临床技术是低效的，或者可能会损害精子DNA。

为了解决这个分类问题，已经开发了一种新的方法，它使用高级数学模型和高功率的计算机模拟来分析和预测在不同条件下的精子游泳。该方法是WPI助理，博士，博士博士，博士，博士，博士，医学工程和传染病的部门，博士，博士，博士，医学工程和传染病助理教授，博士，博士，博士，博士，博士，博士，博士，博士，博士，博士，博士，博士，医学疾病，Brigham及妇女，博士医院，哈佛医学院。

DemiRCI的实验室正在开发微流体（小型设备有时被称为“芯片上的”实验室“），以测试排序精子的新方法。Tüzel和他的团队使用流体动力学和定制算法的物理来模拟如何精子细胞通过窄频道。由新的三年提供资金，从NSF提供293,000美元，Tüzel将使用模拟来优化精子分选芯片的设计。作为模拟和计算机建模进展，DemiRCI的实验室将根据Tüzel的改进构建和测试新的微流体芯片。

“我们感谢国家科学基金会的这种赠款，”Tüzel说。“与我们的合作者一起，我们希望能够建立我们的研究，以开发巧妙的微流体设计，在分类精子方面将更有效，提高辅助生殖技术的成功。”

Demerici补充说：“NSF支持了在药物和流体动力学的收敛性中支持真正的跨学科努力，通过对分类细胞的新类型思考来解决显着的生殖医学挑战。”

现在有两种标准技术用于分离出最大动机精子。一个被称为泳装技术，其中精子从液体的液滴游泳到介质的密集层;恢复最快地达到密集层的细胞并用于IVF。在另一种技术中，称为密度梯度分离，将精子样品置于填充有不同密度的液体层的管中。当管子在离心机中旋转时，最强的游泳精子能够穿过密集液体。

这些方法都不是在处理低精子计数或低的情况下特别有效精子运动;此外，已知密度梯度技术对精子DNA造成损伤。此外，这两种技术都使用可能损害细胞的化学试剂。所以Tüzel和Demirci采取了不同的方法。

他们正在合作的微流体装置不使用任何化学物质或离心。它只依赖细胞自身通过通道的能力。在女性生殖道内，精子游动在一个可变的流体环境中，有水汪汪的微通道帮助引导它们到达卵子。在这种新设备中，精子被放置在一条狭窄通道的一端，并被允许游向另一端。经过一段固定的时间(称为孵化期)，到达终点的精子会从通道的一端被移除。这个想法是模仿自然发生的事情。

今年5月，Tüzel和Demirci在该杂志发表的论文《自然中模拟微流体通道的竞逐精子枯竭》中报告了初步研究的结果小的。该工作结合了数学建模和在微流体芯片原型中测试的人和小鼠精子细胞的实际结果。该团队发现微流体通道产生精子，具有显着更高的运动性和产生的样品，具有比扫描或密度梯度技术更高的高动丝精子的样品。这项研究表明，开发一种用于分类精子的新技术的可能性，可以有效地，可靠地和安全地分离出最活跃的游泳运动员。粗粒模型Tüzel的群体建立了精确综合的实验结果，并对耗尽时间进行了预测。

“为了获得实验的定量协议，我们的模拟预测了小鼠精子约30分钟的耗尽时间，而对于人类精子耗尽时间超过一个小时，”Tüzel说。“据我们所知，这是使用建模耦合到微流体实验的第一次尝试定量估计精子的耗尽时间。”

接下来，Tüzel的研究小组将改进精子运动模型，以产生更真实的模拟，并对微流体通道的不同设计进行建模，以提高健康和运动精子的产量。“我们知道，例如，通过水动力的相互作用，精子同步它们的运动，以更有效地游泳，”Tüzel说。“我们开始了解更多关于细胞壁的存在如何影响多个精子移动的速度。”但我们需要新的、有效的方法来模拟游泳精子群之间的复杂相互作用，以及它们如何与周围环境相互作用。这是我们通过新拨款的重点。”

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