30610

طراحي و ساخت سيستم براي جداسازي اسپرمهاي سالم با استفاده از سامانههاي ميكروسيالاتي سانتريفيوژ

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1400

1402/11/28

دكتر مهدي نويدبخش

دكتر اسمعيل پيش بين

مهندسي مكانيك

ناباروري يك مشكل جهاني و علت اصلي استفاده از روشهاي كمك باروري است. در اين روش‌هاي درمان، فرايند لقاح تخمك‌ها يعني تركيب تخمك با اسپرم در شرايط آزمايشگاهي انجام مي‌گيرد. درنتيجه كيفيت اسپرم تأثير بسزايي در موفقيت اين تكنيك‌ها دارد و انتخاب بهترين اسپرم با بالاترين پتانسيل لقاح اهميت ويژه‌اي دارد. براي انجام اين كار از تكنيك‌هاي مختلف آماده‌سازي اسپرم استفاده مي‌شود كه يكي از اين تكنيك‌ها روش سانتريفيوژ با گراديان چگالي است كه با وجود بحث‌ها و اختلاف نظر در مورد اثر منفي مرحله سانتريفيوژ روي اسپرم همچنان نسبت به ساير تكنيك‌ها ترجيح داده شده و استاندار طلايي باليني براي جداسازي اسپرم در كلينيك‌ها است. در چند دهه اخير فناوري ميكروسيالات رشد فوق‌العاده‌اي در كاربردهايي مانند تشخيص آزمايشگاه-روي-ديسك پيدا كرده است و تا كنون سيستم‌هاي ميكروسيالاتي جديدي براي آماده‌سازي نمونه ارائه شده است. در مطالعه حاضر، ضمن بررسي ميكروسيلات سانتريفيوژ و واحدهاي عملياتي آن، مروري بر مطالعات گذشته روي برخي از واحدهاي عملياتي در ديسك و آماده‌سازي ميكروسيالاتي نمونه پرداخته، سپس طراحي و ساخت يك سيستم خودكار براي جداسازي اسپرم بر اساس روش سانتريفيوژ با گراديان چگالي، با استفاده از فناوري ميكروسيالات سانتريفيوژ روي ديسك را معرفي مي‌كنيم. در اين سيستم عمليات سيالاتي توسط المان‌هاي ميكروسيالاتي انجام مي‌گيرند و براي بخش تخليه و كنترل جريان، دريچه ميكروسيالاتي غيرفعال نويني براي سيستم‌هاي آزمايشگاه-روي-ديسك با قابليت باز و بسته شدن(برگشت پذير) طراحي شده است. اساس عملكرد اين دريچه بر پايه جابه‌جايي شفت در اثر رقابت بين دو نيروي سانتريفيوژ و كشساني فنر است. دريچه استفاده شده در سيستم در سرعت‌هاي دوراني كمتر از RPM 3500 در حالت بسته قرار دارد و در سرعت‌هاي دوراني بيشتر از اين مقدار باز مي‌شود. تصاوير تهيه شده از عملكرد سيستم طراحي شده بيانگر موفقيت آميز بودن فرايند جداسازي اسپرم مي‌باشد.

1402/12/22

Design and fabrication of a sperm separation system based on centrifugal microfluidic

2/16/2025 12:00:00 AM

Infertility is a global challenge, and the principal reason for use of assisted reproductive technology(ART). In these treatment methods, the process of oocyte fertilization involves combining oocytes with sperm under laboratory conditions. Thus the quality of spermatozoa with the highest fertilization potential and selection of the best sperm significantly influence the success of these techniques. various techniques are used for sperm separation, with one of them being the density gradient centrifugation(DGC) method, which is the clinical gold standard for sperm separations. However, there is debate over whether the centrifugation step in this technique has a detrimental effect on sperm Despite this, the method is generally preferred and being used in clinics. In recent decades, microfluidic technology has undergone remarkable advances in applications such as lab-on-a-disc diagnostics, and new microfluidic systems have been developed for sample preparation. In the present study, after explaining the basic principles of centrifugal microfluidics and its operation units, we review some previous research on operation units on a disc and microfluidic sperm separation. Then, we introduce an automatic microfluidic system on a disc for separating sperm based on the density gradient centrifugation protocol and demonstrated the process of designing and fabricating the disc. In this microfluidic system, fluidic operations are performed by microfluidic elements.We present a novel on-off passive valve designed for lab-on-disc platforms. The working principle of this valve is based on shaft displacement resulting from the competition between centrifugal force and spring force. At rotational frequencies less than 3500 RPM, this valve remains closed and opens at higher rotational frequencies The pictures obtained from the performance of the designed system show the success of the sperm separation process.

ميكروسيالات , آزمايشگاه - روي - ديسك , سانتريفوژ با گراديان چگالي , دريچه , آماده‌سازي اسپرم

Microfluidic , Lab-on-disc , density gradient centrifugation , valving , sperm preparation

dorsa kargaran

dr mehdi navidbakhsh