[发明专利]全集成仿生精子筛选芯片及其制备方法

说明书

全集成仿生精子筛选芯片及其制备方法，属于辅助生殖技术领域。全集成仿生精子筛选芯片，由微流控芯片表层、微加热器和基底固定而成，所述微流控芯片表层包括样品加样区域、趋温性观察区域、趋化性观察区域以及相应连接通道，微加热器为ITO微加热器，微加热器加热芯片表层在趋温性观察区域建立温度梯度，趋化性观察区域包括特性物质加入口、对照物质加入口和二者之间的扩散通道。本发明将温度梯度系统与化学梯度系统结合在一张芯片之上，可以同时观察精子的趋温性及趋化性反应，最大限度模拟体内筛选环境；同时具有结构简单紧凑，适合高通量研究的优点。

技术领域

本发明属于辅助生殖技术领域，涉及一种全集成仿生精子筛选芯片及其制备方法。

背景技术

目前临床上所使用的精子优选方法主要是上游法和密度梯度离心法，但是这两种方法与女性生殖道内对精子复杂的筛选机制相差较远，仅仅根据精子的活力进行筛选，并且在长时间的离心环境之下易导致精子DNA损伤和脂质过氧化，损害精子质量，最终影响体外受精成功率。因此提供一种简单快速并且能够模拟人体生殖环境对精子实现优选的新方法已经成为辅助生殖领域的一项迫切需求。微流控芯片因具有可高度集成、可减少人工操作及可实现从尺寸和结构层面对精子筛选环节进行仿生模拟等诸多优势，在辅助生殖领域逐渐显示出较大的潜力和应用前景。

由于体外受精过程绕过了输卵管这一环节，从而造成对精子选择受到限制，因此对女性生殖道筛选环境进行仿生模拟就显得尤为关键。精子进入女性后在宫颈处接受第一次筛选，此次筛选由宫颈处的宫颈粘液完成，只有约70％运动活力较好的精子才能穿过宫颈粘液。之后精子还需要穿过狭窄曲折的子宫输卵管连接处，到达输卵管峡部与输卵管上皮的纤毛细胞结合，形成精子“储存池”，并在此处完成精子获能，但仅有约10％的人类精子能够完成获能，之后精子还需要继续游动2-3cm才能到达受精部位——输卵管壶腹部，并且只有获能后的精子才可能完成最后的受精任务。哺乳动物的精子在复杂的女性生殖道中游走数千倍体长的路程才能到达卵细胞的位置，为了“引导”精子穿过重重阻碍找到卵细胞，女性体内可能存在一系列精子的“导航”机制。据相关文献报道，女性生殖道内对精子的“导航”机制至少有三种：趋流性、趋温性和趋化性，其中趋流性和趋温性引导的作用距离较长，趋流性引导贯穿了精子在女性生殖道中运动全过程，趋温性引导主要由输卵管峡部和输卵管壶腹部存在的温度梯度实现，而趋化性引导是一种短程作用——卵母细胞及其周围的卵丘细胞分泌的化学物质形成的化学梯度进一步帮助精子感知卵细胞的位置。具有趋流性、趋温性和趋化性的精子才可能最终到达卵细胞完成受精，并且相关研究表明具有趋向性的精子其后期的受精成功率可能更高，故利用精子的趋向性进行精子筛选是一条重要思路。事实上，国内外许多研究小组已经致力于将微流控芯片应用到辅助生殖领域的研究中，其中就有很多在微流控芯片上对精子进行趋向性筛选的优秀工作。

公开号为CN102242055A的中国发明申请，公开了一种精子活力评价及筛选的方法及其专用微流控芯片装置。该集成式微流控芯片包括至少一根微流体管道：所述微流体管道包括流体入口池、样品入口池以及设置在所述流体入口池和样品入口池之间的用于分级的至少2个流道大小各异的管道区段；所述管道区段内的流道大小从流体入口池至所述样品入口池是依次增大的，流道最大的所述管道区段与所述样品入口池直接连通。样品(精子)的运动方向与流体方向相反，当精子的前向运动速度与流速相等时被捕获在管道中的相应位置。

公开号为CN107475078A的中国发明申请，公开了一种基于微流控技术的精子筛选与体外受精仿生装置，包括仿生装置本体，所述仿生装置本体由玻片层、硅胶管道层和聚二甲基硅氧烷层组成，所述硅胶管道层中部设有中央池，所述中央池外侧设有入口池、第一出口池和第二出口池，所述中央池与入口池、第一出口池和第二出口池分别通过第一管道、第二管道和第三管道连通，所述第一管道、第二管道和第三管道上还分别设有第一加样口、第二加样口和第三加样口。