[发明专利]获得高活动力的精子的微流道芯片，其制造及其应用

说明书

技术领域

本发明系关于分选及／或活化具高速度(velocity)及／或运动力(motility)的精子。具体而言，该微流体芯片包括一入口区，第一流道，一分歧道及一或多个出口区。

背景技术

已知约40％至50％的不育夫妇中，男性因素是不孕是重要原因。此等不孕和生育力低下的人绝大多数是少精子及／或弱精子性(精子活动力低于50％)。存在于这些不育男性的问题是由于这些人尝试成为父亲多年，但却不成功。以子宫内置放精子，男性原因不育夫妇的怀孕率每个周期只有约15-20％。这是由于子宫内人工授精治疗后有或没有怀孕的丈夫群组中，在精子浓度及运动力方面没有可察觉的差异。虽然在体外受精治疗的怀孕率是比较高的，但足够的精子浓度，或精子运动力并不保证怀孕成功。也有男性患有原因不明的男性不育症问题，即虽然精子浓度正常，但精子却丧失生育能力。

由于各种社会学，经济，和或许环境的原因，人工授精已成为更为频繁的程序。全球人工授精的数量一直在增加，并将继续增加。许多原因已被用来说明此一增加。例如，随年龄增加通常会降低男性与女性受精的概率。越来越多的女性也在没有伴侣下，由自已抚养孩子，并选择人工授精作为怀孕的手段。此外，彼等无法拥有孩子者，现在有一个负担的起的医疗选择。另一个因素可能是，男性的精子数量一直在下降，使怀孕更加困难。最后，环境因素也为男性和女性的生育能力下降的原因。

目前有各种各样的人工授精方法，如子宫颈内、子宫内(IUI)、输卵管内及直接的腹腔内(DIPI)受精，配子输卵管内转移(GIFT)，体外授精及胚胎移植(IVFET)，接合子输卵管内移植(如ZIFT，PROST和TET)，腹膜卵母细胞和精子转移(POST)及性别选择。然而，随着技术的进步，其它方法被采用，然而，不论方法为何；高活动精子总是较佳的。大部分执行人工授精的设备，不具有分离运动性精子的资源，因而需要求分开使用具分离装置的设备。例如，子宫内人工授精(IUI)，体外受精(IVF)方法藉由将精子与卵子一起放置在利于怀孕的环境中(无论是在子宫内或子宫外)，而尝试模拟生殖过程。授精过程中要求精子主动侵入卵并开始受精。具运动力的精子更能够穿透卵。

人类精液是由不同成熟度的异源细胞群组成，具不同的功能质量和受精能力。射出的精子无法马上就能使卵子受精。它们必须经过称为「获能化」(capacitation)的功能性成熟的过程。「获能化」被普遍认为是一个获得超活化的运动力及获得进行精子顶体胞释作用(acro somal exocyto sis)的过程。获能化的结果在两个精子功能上引起变化。首先，对如透明带蛋白激素或孕激素等生理配体的反应，精子头部获得进行精子顶体胞释作用的能力。第二，精子的鞭毛获得「超活化」模式的运动力。

藉密度梯度离心的精子划分可分离这些亚群，得到的颗粒中回收的精子在质量上有相当大的改良。相较于低密度的划分区，数个区域指出可自颗粒中回收较高百分比的具运动力且型态正常的精子。精液是由具不同程度的结构与功能的分化与正常度的异质精子族群所组成。从Percoll梯度，当自normozoo spermic的人类精液分离高质量精子时，通常采用三个子集的精子(45％；L45)，(65％；L65)和(L90)90％划分。L45显示质量最差的，呈现最小百分比的形态正常且具运动力的精子。L65和L90显示获能化相关的酪氨酸磷酸化中的时间相关的增量(M.G.Buffone et al.，Human Reprod Vol.19，No.1pp139-146，2004)。

一次射精中精子的总数可衡量生育能力，但是，具运动力的精子的百分比是更重要的，尤其是当考虑替代的生殖方法。根据运动力，精子分类如下表所示：

呈现积极泳动的运动力精子的百分比可衡量精子样品的生育能力。百分比越高，精子样品的质量越高，及样品达成受精的可能性就越大。高质量的精子样品很重要的原因是多方面的。人工受精的过程，不仅花费昂贵且心理上也代价高昂。不成功的尝试对患者造成巨大的影响。当样品进行冷冻或以水稀释时，更高质量的精子样品也是重要的考虑因素，因为这些处理会杀死或减弱样品。因此，只有最高的精子质量可在精子进行的处理程序中存活。