طراحی و ساخت سامانه جدید برای کمک به درمان ناباروری

جی پلاس، دکتر مهدی مقیمی زند عضو هیات‌علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، درباره این سامانه گفت: در موضوع کمک به درمان ناباروری، تاکنون فناوری‌های زیادی تحت عنوان روش‌های کمک باروری پدید آمده‌اند. در حال حاضر نرخ موفقیت فناوری‌های کمک‌باروری محدود به حدود ۳۳% در هر سیکل درمانی است. بنابراین ضرورت استفاده از چندین سیکل باروری برای درمان ناباروری مشخص است.

وی افزود: جداسازی و انتخاب اسپرم، گام محوری در روش‌های کمک‌باروری به حساب می‌آید و ایجاد بهبود در این مرحله و به خصوص کاهش آسیب به اسپرم‌ها که از معایب روش‌های فعلی است، می‌تواند نرخ موفقیت باروری و به صورت بالقوه سلامتی فرزندان را به طور قابل توجهی افزایش دهد.

مجری طرح ساخت این سامانه ادامه داد: بر این اساس در چند سال گذشته، پروژه‌های متنوعی در زمینه طراحی، ساخت و تست ادوات کمک باروری تعریف و اجرا شد. در آخرین پژوهش صورت گرفته در آزمایشگاه ادوات پزشکی کوچک، BioMEMS و LoC در دانشکده مکانیک، طراحی و ساخت افزاره میکروسیالی چندعاملی به صورت غیرفعال و بدون نیاز به تجهیزات جانبی گسترده برای جداسازی اسپرم‌های سالم انجام شده است.

به گفته عضو هیات‌علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، طراحی این افزاره، بستر همگرایی میان فناوری MEMS، نانوفناوری و فناوری اپتیک را فراهم کرده و هم‌افزایی ناشی از این همگرایی را در خدمت فناوری‌های کمک‌باروری قرار می‌دهد. نتایج حاصل از تحلیل رفتار حرکتی اسپرم و کیفیت اسپرم‌های جداسازی شده، نشان از بهبود شاخص نسبت به روش‌های سنتی دارد.

مقیمی زند در خصوص مزیت مهم این روش نسبت به روش‌های معمول دیگر گفت: «مزیت اسپرم‌های جداسازی‌شده در این افزاره، آن است که تحریک نوری در عین غیرآسیب‌زا بودن، باعث جبران کاهش تحرک اسپرم در طول شنا کردن به سمت خروجی می‌شود. از سوی دیگر سطوح نانوساختار باعث تسهیل حرکت اسپرم‌ها بر روی سطح شده (افزایش سرعت ۲۰ تا ۸۵ درصدی) و ترکیب آن با تحریک نوری حتی از میزان تولید گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر نسبت به روش گرادیان چگالی می‌کاهد (۶۶.۴ در برابر ۳۹.۱۰ درصد). هندسه و طراحی کانال‌ها نیز نقش تمایزدهندگی میان اسپرم‌ها را بر عهده دارند. در مجموع، این افزاره می‌تواند به عنوان یک محصول قابل رقابت جهت ورود به چرخه درمان ناباروری مطرح شود.»

مقیمی زند انجام فرآیند جداسازی اسپرم‌های سالم با استفاده از ترکیبی از عوامل مؤثر و استفاده از اثر هم‌افزایی آنها، عدم حذف اسپرم‌های با تحرک متوسط از چرخه انتخاب به واسطه تسهیل و بهبود در تحرک به واسطه سطوح نانوپوششی و تحریک نوری، حذف هرگونه مواد زائد و اسپرم‌های مرده در فرآیند جداسازی، جداسازی سلول‌های زنده، با تحرک بالا و همچنین تراکم قابل قبول در خروجی‌های سامانه میکروسیالی و جداسازی بر اساس درجه تحرک اسپرم در خروجی‌های چندگانه سامانه میکروسیالی از جمله مزایای این سامانه عنوان کرد.

وی زمان نسبتاً کم فرآیند جداسازی (۱۰ دقیقه برای سامانه اصلی و ۳۰ دقیقه برای سامانه سَرَند اسپرم)، دم وارد کردن آسیب به DNA نمونه‌های اسپرم، کاهش میزان تولید ROS در نمونه به واسطه ترکیب عملکرد تحریک نوری و سطح نانوپوششی، قابلیت استفاده از سامانه تحریک نوری به صورت مستقل در فرآیند IUI و IVF، طراحی با در نظر گرفتن توسعه آینده (قابلیت افزودن عوامل جدید دیگر بدون نیاز به تغییر در طراحی) و هزینه تمام شده پایین‌تر ریزتراشه به جهت قابلیت تجمیع تعداد قابل قبول (حدود ۹ طرح) بر روی ویفر سیلیکونی به عنوان قالب و سرشکن شدن قیمت بر روی تعداد از دیگر مزیت‌های این روش اعلام کرد.

مجری این پروژه در پایان خاطرنشان کرد: علاوه بر نوع غیرفعال، طراحی، ساخت و تست افزاره فعال با استفاده از جریان معکوس سیال نیز انجام پذیرفته که نتایج امیدبخشی به خصوص به جهت برون‌دهی و میزان نمونه جمع‌آوری شده داشته است. همچنین تحقیقات بر روی افزاره‌های فعال کماکان ادامه دارد.

این پژوهش با کمک علی لسانی و ایمان رمضانی دانشجویان مقاطع دکتری و کارشناسی ارشد، و تحت راهنمایی دکتر مهدی مقیمی زند و دکتر سمیه کاظم‌نژاد (مرکز ناباروری ابن سینا) و با مشاوره دکتر رضا نصرتی (دانشگاه موناش استرالیا) و نیز با همکاری محققینی از مرکز ناباروری ابن سینا و دانشگاه‌های کالیفرنیا برکلی و ایالتی سن فرانسیسکو صورت گرفته است.

گفتنی است نتایج حاصل از این پژوهش تاکنون در مجلات Scientific Reports از انتشارات Nature و مجله Computers in Biology and Medicine از انتشارات Elsevier به چاپ رسیده است.