شبیه سازی جداسازی اسپرم های متحرک در یک تراشه میکروسیالی به کمک ویژگی ذاتی

از روش های میکروسیالی برای افزایش نرخ راندمان جداسازی استفاده می شود که به دو صورت روش فعال و غیر فعال است. در روش غیرفعال بر خلاف روش فعال هیچ گونه نیروی خارجی وجود ندارد و جداسازی بر اساس ویژگی ذاتی اسپرم و هندسه میکروکانال است و سعی می شود هرگونه ریسک و آسیب به ساختار dna را تا حد ممکن کاهش یابد. در مطالعه پیش رو با استفاده از تراشه میکروسیالی به روش غیرفعال با ابعاد هندسی مشخص در ابتدا طرح تراشه به گونه‌ای در نظر گرفته شده است که اسپرم‌های متحرک و بارور بتوانند از طریق شنای ذاتی خود، نسبت به اسپرم‌های کم تحرک و نابارور متمایز باشند. بدین منظور با انجام شبیه سازی سه بعدی تراشه به بررسی سازگاری با ویژگی های ذاتی اسپرم پرداخته شده و با تعریف دبی بهینه ورودی برای جریان بافر و اسپرم و با استفاده از کوپل نیرویی معادلات پخش و همرفتی جرمی، نیرویی به نام نیروی دیفیوزوفورسیس تعریف می‌گردد. همچنین سایر نیروهای موثر در روند شبیه سازی اعمال شده و سپس ردیابی ذرات نفوذ کرده انجام می شود. با بررسی نتایج مشاهده می شود که علاوه بر استفاده از ویژگی های ذاتی اسپرم با حفظ تمامیت dna اسپرم ها و کاهش زمان جداسازی، اسپرم های سالم و بارور با عبور از غلاف جریان و انجام عمل رئوتاکسی و شنا کناره دیواره به سمت خروجی مورد نظر حرکت می کنند.

simulation of motile sperms separation in a microfluidic chip using intrinsic characteristics

microfluidic methods are used to increase separation efficiency by active and passive methods. unlike the active method, there is no external force in the passive method, and the separation is based on the inherent characteristics of the sperm and microchannel geometry. therefore, attempts are made to reduce any risk and damage to the dna structure as much as possible. in the upcoming study, using a passive microfluidic chip with specific geometrical dimensions, the chip s design has been considered so that motile and fertile sperms can be distinguished from non-motile and infertile sperms through their inherent swimming. for this purpose, by carrying out a 3d simulation of the chip, the compatibility with the inherent characteristics of sperm was investigated, and by defining the optimal flow rate of the input for the flow of buffer and sperm and using the force couple of diffusion, and mass convection equations, a force called diffusiophoresis force was defined. also, other effective forces are applied in the simulation process, and then tracking penetrated particles is done. by examining the results, it can be seen that in addition to using the inherent characteristics of sperm by maintaining the integrity of the dna of sperms and reducing the time of separation, healthy and fertile sperms can pass through the flowing sheath and perform rheotaxis and swim alongside the wall towards the desired outlets.