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为解决传统手动移液（MP）去卵丘的酶暴露风险与机械损伤问题，研究人员开发声流体镊子（AHTs）用于小鼠 COCs 非接触式去卵丘。结果显示 AHTs 耗时减少 46%，酶用量降低，且 ICSI 后存活、受精及胚胎发育率与 MP 相当，为自动化 ICSI 芯片系统奠定基础。
在辅助生殖技术（ARTs）领域，卵母细胞去卵丘是胞浆内单精子注射（ICSI）等操作的关键步骤。传统方法依赖手动移液（MP）结合透明质酸酶，存在酶暴露时间过长导致 zona 变薄、机械操作损伤卵母细胞（如 zona 破裂或无 zona 卵母细胞）等风险，且高度依赖胚胎学家的技术水平，难以标准化。随着全球 ARTs 需求激增（每年超 400 万周期），开发一种安全、高效、可重复的去卵丘方法成为迫切需求。
为解决上述问题，美国威尔康奈尔医学中心（Weill Cornell Medicine）的研究人员开展了声流体镊子（acoustohydrodynamic tweezers, AHTs）用于非接触式卵母细胞去卵丘的研究。他们设计并制造了新型 AHTs 装置，在小鼠模型中验证其安全性与有效性，相关成果发表在《F&S Science》。
研究主要采用以下关键技术方法：
- 声流体镊子构建：基于聚焦声波原理，设计包含压电基板与一次性微 chamber 培养皿的 AHTs 系统，通过电极沉积技术在铌酸锂换能器上生成全息电极，产生双镊子（T-2）和四边形涡旋（P-4）两种声场模式。
- 动物模型与实验设计：使用 B6D2F1/J 小鼠获取 COCs，分为传统 MP 组（40 IU/mL 透明质酸酶）与 AHTs 组（15 IU/mL 透明质酸酶），进行 Piezo-ICSI 后监测胚胎发育，并通过胚胎移植评估活产率。
- 数据监测与分析：利用延时显微镜记录胚胎发育动力学，通过卡方检验与单因素方差分析比较组间差异。
研究结果
1. 声辅助去卵丘策略的有效性
- 两种去卵丘模式：T-2 模式通过 “拔除” 策略靶向卵丘细胞，利用声辐射力推开卵母细胞；P-4 模式通过 “脱落” 策略捕获卵母细胞，借助涡旋流体剪切力剥离卵丘细胞。两种方法均实现 100% 卵母细胞回收率，且无机械损伤。
- 效率提升：AHTs 组单卵去卵丘时间为 8 秒，较 MP 组（15 秒）减少 46%，同时透明质酸酶浓度降低 62.5%（15 IU/mL vs. 40 IU/mL），证明声流体剪切力是去卵丘的主要驱动力。
2. 对卵母细胞 viability 与胚胎发育的影响
- ICSI 结果 comparable：MP 组与 AHTs 组的卵母细胞存活率（86.1% vs. 85.3%）、受精率（96.7% vs. 94.1%）、囊胚率（88.0% vs. 81.3%）无显著差异，胚胎发育动力学参数（如 2 - 细胞期、桑葚胚、囊胚形成时间）几乎一致，表明声波未对胚胎发育造成影响。
- 活产率相似：胚胎移植实验中，MP 组与 AHTs 组的活产率分别为 51.3%（57/111）和 55.4%（36/65），进一步验证 AHTs 的安全性。
3. 声流体技术的多功能性
- 精准操作：AHTs 可通过声场控制 COCs 或去卵丘卵母细胞的任意定位与旋转，T-2 模式实现胚胎平面外滚动，P-4 模式实现卵母细胞赤道面旋转，辅助显微注射时的最佳定位。
- 低 thermal 风险：单次去卵丘平均耗时 < 8 秒，温度升高 < 1.8°C，符合超声应用的安全阈值，且仅 3% 声能转化为热能，避免热损伤。
研究结论与意义
本研究开发的 AHTs 系统为 ICSI 前卵母细胞去卵丘提供了一种非接触、高效、安全的新方法。其优势包括：
- 避免机械损伤：无需物理移液管接触，消除 zona 破裂等风险；
- 减少酶暴露：透明质酸酶用量降低，降低对卵母细胞的潜在毒性；
- 标准化与自动化：通过电子控制声场参数，减少人为操作差异，适用于高通量需求；
- 多功能集成：结合微流控技术，可实现卵母细胞捕获、转运、旋转等全流程操作，为构建 “ICSI-on-chip” 集成系统奠定基础。
尽管目前该技术需逐一枚举处理 COCs，且对声 - 细胞相互作用的长期影响（如细胞骨架、细胞器）仍需深入研究，但其在小鼠模型中的成功验证为人类 ARTs 的自动化革新提供了重要参考。随着辅助生殖技术向精准化、智能化发展，AHTs 有望成为未来临床标准化操作的核心工具，提升全球范围内 ARTs 的可及性与成功率。
