[发明专利]用于分选精子的微流控芯片结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分选精子的结构及方法，更具体地说，本发明涉及一种用于分选精子的微流控芯片结构及方法。

背景技术

不孕不育一直是世界关注的研究课题之一。有报道指出，全球育龄夫妇中约有10％存在不孕不育问题，其中约有一半原因是由男性因素引起的。而在成年男性中，精子质量是影响受孕的关键因素之一。随着辅助生殖技术的普遍开展，越来越多的男性少、弱精子症患者求助于这一技术，使以前无法治疗的男性不育患者得以解决生育问题。

然而，在辅助生殖技术中重要的一步是精子的分选，而精子体外分选的方法也越来越多，传统的精子分离技术包括上游法、密度梯度离心法、泳动沉淀法、玻璃纤维过滤法、王氏管法、流式细胞术等。

上游法是常用的一项精液处理技术。利用精子的泳动能力，让活动力良好的精子通过向上泳动进入培养液层中，而死精子、细胞残片等则滞留在下层，收集上层培养液则可获得高活率的精子，从而达到优选精子的目的。该方法操作容易，获得精子的活率高，应用广泛。但处理过程中丢失精子量较多，主要用于精液质量较好和“相对正常”的精液。

密度梯度离心法可用于质量相对较差的精液。利用正常精子与畸形精子、不活动精子及其他细胞成分在浮力、密度方面存在的差异，通过梯度离心技术分离到正常的精子。此方法丢失精子少，适用于少精、弱精的分离，但死精子稍多、异物多。

泳动沉淀法是一项较为复杂的精液分离技术，使用内含一锥形体的特制玻璃或塑料管，使精子在1小时内直接从液化精液中上游到上层液中，随后再沉淀到内部的锥形管里，即上游法加一个沉淀的步骤。由于需要特殊的设备，该法很少在临床应用。

玻璃纤维过滤法是利用精子的自身运动和玻璃纤维的过滤作用，使活动精子与不动精子分离，可产生高比例的顶体完整的精子。精液处理效果与选用的玻璃纤维种类、规格等直接相关；对精子的破坏及过滤过程中玻璃纤维破碎的潜在危险，则主要取决于所用玻璃纤维的种类和过滤时冲洗的强度。

王氏管法采用了王氏管系统，王氏管系统为一平置性抗重力型长距离，多方向多角度和浓集型的精子竞争性分离纯化系统。其操作容易，不需添加任何抗生素即可获得足够数量的完全无菌的优质精子，但费用昂贵，较难在临床推广应用。

流式细胞术是近年发展起来的一种分选精子的新方法。流式细胞仪进行精子分离前，需用含有可与DNA结合的荧光素染料(Hoechst 33342)的稀释液对精液进行稀释和培养。分离时，在该系统中，稀释精液首先以极高的速度喷出，形成一个个极微小的液滴。存在于微滴中的单个精子继而受到激光照射，产生出相应的光散射信号和某种颜色的荧光信号，后者是由与DNA链定量结合的染料受到某种波长的光的激发而发射出来的。光散射信号的强弱反映精子细胞的大小、形态等；而荧光信号的强度测出该精子的DNA含量。带负电荷的X精子和带正电荷Y精子在电场中向前运行时发生定向偏转。X精子移向电场的正极，Y精子偏向负极。这样，X精子和Y精子就可被分别收集到不同的容器中而予以分离，不含精子的微滴以及类型不能被识别的模糊精子会被仪器弃掉。现已证实，分离过程会损伤精子细胞膜，从而影响精子质量。精液在分离过程中的高倍稀释，分离和分离前洗脱精浆都会降低精子质膜的稳定性而导致提前获能。由此我们可以看出流式细胞仪分析是目前为止最为有效的分选方法，但其安全性有待于对出生婴儿的发育情况的随访，另外其费用相对昂贵，因此在临床较难推广。

综上所述，上述各种分选精子的方法都存在各种不足，如在精液处理过程中需要离心处理，过多的离心步骤可能会造成精子的机械性损伤和氧自由基增加，导致精子过氧化损伤，引起精子质量降低而影响精卵结合，又如在处理少精症病人精液处理过程中大量正常形态的活动精子被丢失，以及费用昂贵等。如何解决上述问题，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种操作容易，不需要离心处理，能够减少对精子的损伤，并且精液标本可重复利用的用于分选精子的微流控芯片结构。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种实现上述结构的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：