세계 보건기구 (World Health Organization)는 매년 7 천만 명이 넘는 커플이 매년 임신 할 수 없다고 추정하고 있으며, 정자 수가 적고 정자 운동성이 낮은 (수영 능력 제한)를 포함하여 남성 생식력 문제로 인한 사례의 3 분의 1에 가깝습니다. 이제 고무적인 결과를 보여주는 최근 출판 된 데이터를 통해 슬롯 사이트 (WPI)의 연구원들은 NSF (National Science Foundation)로부터 미세한 장애물 코스를 통해 정자를 경쟁하는 새로운 장치를 개선하기 위해 NSF (National Science Foundation)로부터 계란을 성공적으로 비료화 할 가능성이 가장 높은 사람들을 선택했습니다.
in vitro 수정 (IVF)은 가장 널리 사용되는 보조 생식 기술이며 남성 생식력의 문제를 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다. 메가 슬롯를 분류 할 수있을 때 성공의 잠재력이 크게 향상되어 가장 건강한 전화와 최고의 수영 선수 만 사용됩니다. 불행히도, 메가 슬롯 분류를위한 현재 임상 기술은 비효율적이거나 메가 슬롯 DNA를 손상시킬 수 있습니다.
이러한 분류 문제를 해결하기 위해 고급 수학적 모델과 고출력 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 메가 슬롯가 다양한 조건에서 어떻게 수영하는지 분석하고 예측하는 새로운 접근법이 개발되었습니다. 이 접근법은 WPI의 물리학 조교수 인 Erkan Tüzel 박사, 박사 과학 및 의학 및 건강 과학 및 기술 조교수, Briigham and Women 's Hospital, Harvard Medical School의 의학 및 건강 과학 및 기술 조교수 간의 새로운 연구 협력의 산물입니다.
Demirci의 실험실은 메가 슬롯를 정렬하는 새로운 방법을 테스트하기 위해 미세 유체 (때때로 "칩의 실험실"이라고하는 소형 장치)를 개발하고 있습니다. Tüzel과 그의 팀은 유체 역학 및 맞춤형 알고리즘의 물리학을 사용하여 메가 슬롯 세포가 좁은 채널을 통해 어떻게 움직이는 지 모델링합니다. NSF의 새로운 3 년간 293,000 달러의 보조금으로 자금을 지원받은 Tüzel은 시뮬레이션을 사용하여 메가 슬롯 분류 칩의 설계를 최적화 할 것입니다. 시뮬레이션 및 컴퓨터 모델링 진행 상황에 따라 Demirci의 실험실은 Tüzel의 개선을 기반으로 새로운 미세 유체 칩을 구축하고 테스트합니다.
"우리는이 보조금에 대한 국립 과학 재단에 감사합니다."Tüzel은 말했습니다. "우리의 협력자들과 함께, 우리는 메가 슬롯를 분류하고 보조 생식 기술의 성공을 향상시키는 데 훨씬 효과적 인 영리한 미세 유체 설계를 개발하기 위해 연구를 구축 할 수 있기를 희망합니다.".
Demerici는 다음과 같이 덧붙였다.
이제 가장 운동성 메가 슬롯를 분리하는 데 사용되는 두 가지 표준 기술이 있습니다. 하나는 수영 기술이라고하며, 메가 슬롯는 액체 액체에서 밀도가 높은 미디어 층으로 수영합니다. 밀도가 가장 높은 층에 도달하는 세포는 복구되어 IVF에 사용됩니다. 밀도 구배 분리로 알려진 다른 기술에서, 메가 슬롯 샘플은 상이한 밀도의 액체 층으로 채워진 튜브에 배치된다. 튜브가 원심 분리기에서 회전하면 가장 강한 수영 메가 슬롯가 더 밀도가 높은 액체로 교차 할 수 있습니다.
이러한 방법 중 어느 것도 특히 메가 슬롯 수가 적거나 메가 슬롯 운동성이 낮은 경우에 특히 효과적이지 않습니다. 또한, 밀도 구배 기술은 메가 슬롯 DNA에 손상을 일으키는 것으로 알려져있다. 또한 두 기술 모두 세포를 손상시킬 수있는 화학 물질을 사용합니다. 그래서 Tüzel과 Demirci는 다른 접근 방식을 취했습니다.
그들이 공동 작업중인 미세 유체 장치는 화학 물질이나 원심 분리를 사용하지 않습니다. 그것은 채널을 통해 셀 자체의 능력에만 의존합니다. 여성 생식 관 내에서, 메가 슬롯는 물이 많은 마이크로 채널이있는 가변 유체 환경을 통해 계란을 안내하는 데 도움이됩니다. 새로운 장치에서 메가 슬롯는 좁은 채널의 한쪽 끝에 배치되어 다른 쪽 끝을 향해 수영 할 수 있습니다. 정해진 기간 (인큐베이션 기간이라고 함) 후, 결승선으로 만든 메가 슬롯는 채널의 끝에서 제거됩니다. 아이디어는 자연스럽게 일어나는 일을 모방하는 것입니다.
5 월, Tüzel과 Demirci는 논문의 초기 연구 결과를보고했습니다.분류 중에 미세 유체 채널을 모방하는 자연에서 경주 메가 슬롯의 소진"저널에 출판되었습니다.이 작업은 수학적 모델링과 마이크로 유체 칩의 프로토 타입에서 테스트 된 수학적 모델링과 실제 결과를 결합했습니다.이 팀은 미세 유체 채널이 상당히 높은 운동성으로 메가 슬롯를 생성했으며,이 연구소의 더 큰 농도를 가진이 연구 방식으로 더 큰 농축을 생성했음을 발견했습니다. 가장 활발한 수영 선수를 효과적으로, 안정적으로, 안전하게 분리 할 수있는 메가 슬롯를 분류하기위한 새로운 기술을 개발할 수있는 가능성.
"실험과의 정량적 합의를 얻기 위해, 우리의 시뮬레이션은 마우스 메가 슬롯의 약 30 분의 소진 시간을 예측하는 반면, 인간 메가 슬롯의 경우 피로 시간은 1 시간 이상이라고 말했다. "우리가 아는 한, 이것은 미세 유체 실험과 결합 된 모델링을 사용하여 메가 슬롯의 소진 시간을 정량적으로 추정하려는 첫 번째 시도입니다.".
다음으로, Tüzel의 그룹은 메가 슬롯 운동 모델을 개선하여보다 현실적인 시뮬레이션을 생성하고, 미세 유체 채널의 다른 설계를 모델링하여 건강하고 운동성 메가 슬롯의 수율을 향상시킬 것입니다. "우리는 유체 역학적 상호 작용을 통해 메가 슬롯가 자신의 움직임을보다 효율적으로 수영하기 위해 움직임을 동기화한다는 것을 알고있다"고 Tüzel은 말했다. "그리고 우리는 벽의 존재가 여러 메가 슬롯가 움직이는 속도에 어떻게 영향을 줄 수 있는지에 대해 더 많이 이해하기 시작했습니다. 그러나 우리는 수영 메가 슬롯 그룹 간의 복잡한 상호 작용과 주변 환경과의 상호 작용 방식을 모델링하기위한 새로운 효율적인 접근법이 필요합니다. 이것이 새로운 보조금을 통한 우리의 초점입니다.".
