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不孕问题日益严峻，辅助生殖技术（ART）中体外受精（IVF）成本高、操作复杂。研究人员开发了一种低成本微流控芯片用于卵母细胞去卵丘。该芯片能避免使用透明质酸酶，在 1ml/min 流速下，去卵丘性能达 96.7%，产率 90%，为生殖技术带来新突破。
在当今社会，不孕不育已成为一个不容忽视的全球性健康问题。据世界卫生组织（WHO）数据，全球每 6 人中就有 1 人表现出不孕特征，在美洲、西太平洋地区、非洲和欧洲，育龄夫妇的不孕发病率在 12.6% - 17.5% 之间。辅助生殖技术（ART），如体外受精（IVF）和卵胞浆内单精子注射（ICSI），为许多不孕家庭带来了希望。然而，目前 IVF 存在诸多难题，高昂的成本让许多人望而却步，复杂的操作流程依赖高度熟练的操作人员，且缺乏标准化框架，导致不同操作人员的表现差异较大。同时，在 IVF 过程中，卵母细胞去卵丘（即从卵母细胞中去除卵丘细胞）这一关键步骤，传统方法常使用透明质酸酶，但它会降低卵母细胞的存活率、受精率，还对胚胎发育产生负面影响。
为了解决这些问题，来自国外多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们致力于开发一种低成本、无需透明质酸酶且高效的卵母细胞去卵丘方法，最终成功研制出一种新型微流控芯片，并将研究成果发表在《Biotechnology Notes》上。这一成果意义重大，为改善辅助生殖技术现状提供了新的方向和可能。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。首先是微流控芯片的设计与制造技术，利用 CO2激光机在 PMMA 材料上直接雕刻，制成包含微通道、锯齿状表面单元和扩张单元的芯片。其次，运用计算流体动力学（CFD）模拟技术，研究微流控通道内的壁面剪应力分布。最后，通过实验研究，对制备的芯片进行性能测试，包括去卵丘效率、产率等指标的评估 。
研究结果
- CFD 模拟结果：研究人员通过 CFD 模拟，分析了不同流速（Q = {0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25} ml/min）和锯齿齿倾角（θ = {90°, 120°, 140°, 150°}）下的壁面剪应力分布。结果发现，在θ = 140° 时能实现更高的壁面剪应力，且 1ml/min 的流速最有利于去卵丘，此时在不同齿倾角下，140° 时的最大壁面剪应力为 312.66Pa 。
- 实验结果：研究人员制造了不同θ角的微流控芯片，并在 1ml/min 流速下进行去卵丘实验。结果显示，θ = 140° 时去卵丘效率最高，可达 96.7%，产率也最高，为 90%。同时，对去卵丘后的卵母细胞进行受精和胚胎发育研究，发现其受精率为 75.34%，囊胚率为 94.85%，表明该芯片去卵丘过程对卵母细胞的生育能力和发育潜力无不良影响。
研究结论与讨论
综合研究结果，芯片结构中锯齿齿的倾角与卵母细胞去卵丘效率密切相关。140° 的倾角在去除卵丘细胞和减少对卵母细胞潜在机械损伤之间达到了最佳平衡。CFD 模型显示该角度能产生较大的壁面剪应力，与实验中最高的去卵丘效率和产率数据相符。该微流控芯片在 140° 倾角下，去卵丘效率达 96.7%，产率达 90%，展现出在生殖技术领域的实用价值。此项研究强调了精确设计微流控芯片对改善 ART 应用的重要性，为后续研究和临床验证奠定了基础，有望推动辅助生殖技术朝着更高效、更安全的方向发展。
