جداسازی اسپرم‌های سالم از ناسالم با ترکیب دو پدیده‌ی دی‌الکتروفورز و تیگموتاکسی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشیار، پژوهشکده زیست‌فناوری رویان، پژوهشگاه رویان، اصفهان، ایران

3 دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

4 استاد، پژوهشکده زیست‌فناوری رویان، پژوهشگاه رویان، اصفهان، ایران

5 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

doi
10.22034/ijme.2024.422437.1870
چکیده

جداسازی اسپرم‌های سالم (متحرک و با بهترین ساختار DNA) به‌طور سنتی با روش‌های سانتریفیوژ شیب چگالی و یا شنا کردن به سمت بالا انجام می‌شود. در سال‌های اخیر، روش‌های مبتنی بر میکرو سیال توسعه پیداکرده و پیش‌بینی می‌شود که در آینده‌ای نه‌چندان دور جایگزین روش‌های سنتی شود. سیستم‌های میکرو سیال نیاز به حجم نمونه کمتری داشته، که ضمن خلوص بالاتر، دارای مزایایی از قبیل کاهش هزینه و کاهش زمان آزمایش است. در این تحقیق از ترکیب پدیده­ی تیگموتاکسی که در آن اسپر­م­ ها دیواره را دنبال می ­کنند با پدیده­ی دی­الکتروفورز مثبت که از میدان الکتریکی غیریکنواخت برای به دام انداختن ذرات استفاده می‌کند، یک عملگر میکروفلوئیدیک برای جدا کردن اسپرم­ های با تحرک بالا از اسپرم ­های با تحرک کمتر ارائه گردید. در این عملگر تعداد زیادی میکروکانال موازی تعبیه‌شده و اسپرم‌هایی که تحرک دارند، دیواره­های این کانال‌ها را گرفته و به سمت انتهای آن‌ها حرکت می‌کنند. در طول مسیر، با اعمال میدان الکتریکی متناوب در فرکانس 1 مگاهرتز و ولتاژ 3 ولت، نیروی دی­الکتروفورز مثبت اعمال‌شده و اسپرم ­های با تحرک کم را به دام انداخته اما اسپرم ­های با تحرک بالا توانایی فرار از میدان الکتریکی را داشته و خود را به قسمت خروجی کانال می­ رسانند. به‌منظور بررسی میدان الکتریکی و بررسی جریان سیال در سیستم طراحی‌شده، از نرم‌افزار کامسول استفاده گردید. بر مبنای طراحی و شبیه­ سازی انجام‌شده عملگر جداسازی اسپرم ­ها ساخته شد. نتایج آزمایش ­های بالینی نشان داد، تحرک اسپرم­های خروجی سیستم طراحی­ شده نسبت به ورودی آن از 54% به 81% و حیات اسپرم ­ها نیز از 56% به 75%، افزایش‌ یافت.