جداسازی اسپرم‌های سالم از ناسالم با ترکیب دو پدیده‌ی دی‌الکتروفورز و تیگموتاکسی

جداسازی اسپرم‌های سالم (متحرک و با بهترین ساختار dna) به‌طور سنتی با روش‌های سانتریفیوژ شیب چگالی و یا شنا کردن به سمت بالا انجام می‌شود. در سال‌های اخیر، روش‌های مبتنی بر میکرو سیال توسعه پیداکرده و پیش‌بینی می‌شود که در آینده‌ای نه‌چندان دور جایگزین روش‌های سنتی شود. سیستم‌های میکرو سیال نیاز به حجم نمونه کمتری داشته، که ضمن خلوص بالاتر، دارای مزایایی از قبیل کاهش هزینه و کاهش زمان آزمایش است. در این تحقیق از ترکیب پدیده ی تیگموتاکسی که در آن اسپر م ها دیواره را دنبال می کنند با پدیده ی دی الکتروفورز مثبت که از میدان الکتریکی غیریکنواخت برای به دام انداختن ذرات استفاده می‌کند، یک عملگر میکروفلوئیدیک برای جدا کردن اسپرم های با تحرک بالا از اسپرم های با تحرک کمتر ارائه گردید. در این عملگر تعداد زیادی میکروکانال موازی تعبیه‌شده و اسپرم‌هایی که تحرک دارند، دیواره های این کانال‌ها را گرفته و به سمت انتهای آن‌ها حرکت می‌کنند. در طول مسیر، با اعمال میدان الکتریکی متناوب در فرکانس 1 مگاهرتز و ولتاژ 3 ولت، نیروی دی الکتروفورز مثبت اعمال‌شده و اسپرم های با تحرک کم را به دام انداخته اما اسپرم های با تحرک بالا توانایی فرار از میدان الکتریکی را داشته و خود را به قسمت خروجی کانال می رسانند. به‌منظور بررسی میدان الکتریکی و بررسی جریان سیال در سیستم طراحی‌شده، از نرم‌افزار کامسول استفاده گردید. بر مبنای طراحی و شبیه سازی انجام‌شده عملگر جداسازی اسپرم ها ساخته شد. نتایج آزمایش های بالینی نشان داد، تحرک اسپرم های خروجی سیستم طراحی شده نسبت به ورودی آن از 54% به 81% و حیات اسپرم ها نیز از 56% به 75%، افزایش‌ یافت.

separation of healthy sperms using dielectrophoresis and thigmotaxis phenomena

separation of healthy sperm (motile and with the best dna structure) is traditionally done by density gradient centrifugation or upward swimming methods. in recent years, microfluidic methods have been developed to separate motile sperm with the best morphology and dna structure and will replace traditional methods in close future. microfluidic systems require a smaller sample volume, which, in addition to higher purity, has advantages such as cost reduction and test time reduction.. in this research, by using thigmotaxis phenomenon in which sperms follow the channel wall and also positive dielectrophoresis phenomenon in which traps the particles based on applying non uniform electric field, a microfluidic actuator is presented. by using a large number of microchannel parallel to each other, the motile sperm, follow the walls and move to the end of channels. then, by applying 1 mhz in 3 v, the positive dielectrophoresis force traps the sperms with low motility, but the sperms with high motility have the ability to escape from the electric field and reach the outlet of the channel. in order to check the electric field and also the fluid flow in the channels, comsol software was used. based on the design and simulation, the sperm separation actuator was manufactured and tested. the clinical tests results showed that compared to the inlet of the device, the motility was increased from 54% to 81% and the viability was increased from 56% to 75% in the outlet of the manufactured system.