I ricercatori della Monash University hanno combinato onde acustiche e fluidodinamica per creare un nuovo approccio per separare lo sperma di alta qualità nella riproduzione assistita, aprendo nuove finestre affinché le coppie sterili possano avere una famiglia propria.

Questo processo acustofluidico rapido e automatizzato, sviluppato da un team del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale della Monash University, può isolare spermatozoi con morfologia della testa normale e alta integrità del DNA da campioni di seme crudo.

Il dispositivo può elaborare circa 140 spermatozoi al secondo e selezionarne più di 60, 000 spermatozoi di alta qualità in meno di 50 minuti:un numero clinicamente rilevante di spermatozoi per eseguire la fecondazione in vitro (fecondazione in vitro) e l'ICSI (iniezione intracitoplasmatica di spermatozoi).

Questa ricerca che cambia la vita, pubblicato sulla principale rivista di microfluidica Lab on a Chip, è stato condotto dal secondo anno di dottorato. studentessa Junyang Gai. Il lavoro è stato supervisionato dal Dr. Reza Nosrati e dal Professor Adrian Neild, esperti in microfluidica del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale.

"L'approccio isola lo sperma dal seme crudo applicando un campo acustico con un angolo di 30° rispetto alla direzione del flusso. Le forze acustiche dirigono e spingono lo sperma di alta qualità fuori dal flusso principale, attraverso il microcanale e li isola in una presa separata, lasciando la popolazione generale di spermatozoi nel campione grezzo, " ha detto la signora Gai.

Con l'applicazione di SSAW (onde acustiche superficiali stazionarie) a 19,28 MHz e 1-2W, la forza della radiazione acustica era abbastanza grande da superare la resistenza e guidare lo sperma mobile a nuotare attraverso la larghezza del microcanale, mentre altri spermatozoi e detriti seguivano il flusso principale per essere raccolti dall'uscita scartata.

Ciò ha consentito un continuo, ad alto rendimento, e processo di selezione dipendente dalle dimensioni per isolare lo sperma di alta qualità.

"I nostri risultati dimostrano che la popolazione spermatica selezionata mostra una percentuale considerevolmente più alta di spermatozoi progressivamente mobili (83 percento), rispetto sia al campione grezzo iniziale (52 percento) che alla sottopopolazione di spermatozoi scartati (36 percento), " ha detto la signora Gai.

Il risultato è la selezione di spermatozoi con un miglioramento di oltre il 60% nella motilità progressiva (la capacità dello sperma di muoversi autonomamente), fornendo un campione clinicamente rilevante per IVF e ICSI. Gli spermatozoi selezionati da questo approccio mostrano anche un miglioramento dell'integrità del DNA di quasi il 40%.

Il Dr. Nosrati afferma che il tasso di successo dipende da molti parametri diversi, ma alla fine, dipende dalla qualità dello sperma e dell'ovulo.

"Il nostro processo mira a selezionare lo sperma migliore in un lasso di tempo più veloce, quindi si spera che questo possa portare a risultati migliori nella riproduzione assistita. Quando completamente testato e implementato, questo metodo potrebbe aprire nuove finestre e opportunità per le coppie sterili di avere un bambino, " disse il dottor Nosrati.

"Speriamo che con ulteriori test, il nostro processo di selezione degli spermatozoi acustofluidici può fornire nuove opportunità ed essere di beneficio per l'industria della riproduzione assistita, e aiuta a rimuovere la paura, ansia e stereotipi negativi associati all'infertilità".

Il tasso di infertilità è aumentato negli ultimi 50 anni, con una coppia su sei che soffre di infertilità. L'infertilità maschile è responsabile di circa il 30% dei casi, con una combinazione di fattori maschili e femminili che contribuiscono a circa la metà dei casi, In tutto il mondo.

"L'infertilità maschile è un problema riproduttivo globale e sono stati sviluppati diversi approcci clinici per affrontarlo. Tuttavia, la loro efficacia è limitata dalle procedure di selezione degli spermatozoi che richiedono molto lavoro e tempo, " disse il dottor Nosrati.

"La preparazione o la selezione dello sperma è un passaggio chiave nella riproduzione assistita che viene eseguita subito prima della fecondazione dell'uovo. L'attuale processo clinico prevede più fasi di lavaggio e centrifugazione e una fase di selezione manuale, e richiede fino a tre ore per essere completata, che può anche essere dannoso per lo sperma."

Il professor Neild afferma che il metodo di selezione dello sperma non è cambiato molto negli ultimi 30 anni, selezione dello sperma principalmente basata sulla motilità, e come risultato, il tasso di successo dei cicli di riproduzione assistita si è stabilizzato a circa il 33%.

"Il nostro approccio considera anche la dimensione e la morfologia degli spermatozoi durante il processo di selezione, oltre alla motilità degli spermatozoi. Con ulteriori ricerche, speriamo che il nostro approccio possa migliorare i risultati della riproduzione assistita e ridurre i costi associati al ciclo di trattamento, " ha detto il professor Neild.

Il professor Neild è un esperto mondiale di acustofluidica con molti importanti contributi nel campo negli ultimi 15 anni. Il Dr. Nosrati è un pioniere della microfluidica per la riproduzione assistita e ha sviluppato tecnologie per la selezione e l'analisi degli spermatozoi negli ultimi sei anni.