El tracto genital femenino puede ser un ambiente hostil para la concepción. De alrededor de 100 millones de espermatozoides, solo unos pocos cientos llegan a las trompas de Falopio. Guiados por un movimiento direccional llamado reotaxis, los espermatozoides nadan contra el flujo de moco cervical para llegar al óvulo para la fertilización. Este viaje, sin embargo, es aún más crítico cuando se considera la infertilidad. La motilidad de los espermatozoides, la capacidad de nadar de la manera correcta, es clave.

Al aprovechar este comportamiento de reotaxis natural de los espermatozoides, los investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la Universidad Atlántica de Florida han desarrollado un chip de microfluidos para la clasificación de espermatozoides que es rápido, económico, fácil de operar y aísla de manera eficiente los espermatozoides sanos directamente del semen. Es importante destacar que recolecta sin esfuerzo los espermatozoides clasificados de la cámara de recolección mientras minimiza la contaminación por espermatozoides deformados o muertos.

Las tecnologías de reproducción asistida como la fertilización in vitro (FIV), la inseminación intrauterina y la inyección intracitoplasmática de espermatozoides requieren espermatozoides sanos para un resultado exitoso. Los métodos de centrifugación actuales para clasificar los espermatozoides requieren varios pasos, varios tipos de equipos y tardan unas dos horas en aislar los espermatozoides. Estos métodos dañan el esperma durante el procesamiento e inducen una fragmentación significativa del ADN y estrés oxidativo.

Resultados del estudio, publicados en la revista The Analyst de la Royal Society of Chemistry, mostró que los espermatozoides aislados de la cámara de recolección en este chip de microfluidos exhibieron una motilidad significativamente mayor (casi el 100 por ciento), una mayor cantidad de células morfológicamente normales y una fragmentación de ADN sustancialmente menor, que es un parámetro crucial para la proceso de fertilización. Además, el chip desarrollado proporciona células más que suficientes necesarias para una inyección intracitoplasmática de espermatozoides exitosa debido a la cantidad y calidad de los espermatozoides aislados mediante el chip.

"Operar nuestro chip es muy fácil. Una vez que el semen se carga en la cámara de entrada de la muestra, los espermatozoides competentes comienzan a moverse contra el flujo de fluido hacia la cámara de recolección desde donde se pueden recolectar fácilmente", dijo Waseem Asghar, Ph.D. , autor principal, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de la FAU, y miembro del Instituto de Salud Humana e Intervención de Enfermedades (I-Health) de la FAU y del Instituto de Detección e Ingeniería de Sistemas de Red Integrados (I-SENSE) de la FAU . "Además, este chip ofrece un beneficio operativo de una hora en un solo paso, que un operador puede usar con una capacitación mínima".

El estudio también valida que la reotaxis selecciona los espermatozoides sanos, móviles y de mayor velocidad para el proceso de fertilización.

"El ensamblaje del chip de microfluidos es de bajo costo y los reactivos utilizados en el chip para separar los espermatozoides son solo unos pocos mililitros, por lo tanto, el costo comercial del chip sería inferior a $ 5", dijo Asghar. "Además, esta tecnología reducirá considerablemente la carga económica de las implementaciones de fertilidad y tanto el chip como los espermatozoides aislados ofrecen una gran relevancia clínica y aplicabilidad".

El chip de microfluidos consta de cuatro cámaras cilíndricas que están conectadas a través de los microcanales. Las cuatro cámaras son la cámara de entrada de fluidos, la cámara de recolección, la cámara de entrada de muestras y la cámara de recolección de desechos. El canal entre la cámara de recolección y la entrada de la muestra contiene microranuras para guiar los espermatozoides además del flujo de líquido para el movimiento de reotaxis de los espermatozoides hacia la cámara de recolección.

El esfuerzo cortante dentro del dispositivo es generado por el flujo de fluido usando una bomba de jeringa. Luego se agrega una muestra de semen sin procesar a la cámara de entrada de muestras desde donde los espermatozoides funcionales nadarán hacia la cámara de recolección, separándose efectivamente de los espermatozoides muertos e inmóviles.

"La centrifugación convencional a menudo compromete la integridad de los espermatozoides. Este estudio de investigación demuestra que el chip de microfluidos desarrollado por el profesor Asghar y sus colegas elimina este problema", dijo Stella Batalama, Ph.D., decana de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación. "Esta novedosa tecnología ofrece una plataforma en la que los espermatozoides experimentan diferentes tensiones de cizallamiento en diferentes partes del chip, lo que facilita el aislamiento de espermatozoides competentes sin afectar su integridad".

En los Estados Unidos, aproximadamente el 15 por ciento de las parejas tienen problemas para concebir. A nivel mundial, aproximadamente 48,5 millones de parejas experimentan infertilidad. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU., el 12 por ciento de las mujeres en edad fértil han utilizado un servicio de infertilidad. Todos los costos de tratamiento para la infertilidad pueden oscilar entre $5,000 y $73,000. El paciente promedio pasa por dos ciclos de FIV, lo que eleva el costo total de este procedimiento, incluidos los medicamentos, entre $40,000 y $60,000. Se estima que el 85 por ciento de los costos de FIV a menudo se pagan de su bolsillo. + Explora más

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