生殖是生物體最基本特征之一，是物種得以延續(xù)和進(jìn)化的保證。近年來(lái)，微流控芯片系統(tǒng)得到了迅猛發(fā)展，技術(shù)也逐漸成熟，具有良好的應(yīng)用前景。在生殖研究中，微流控技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：微管道的形狀和尺寸可以靈活設(shè)計(jì)，從而更好地模擬生理環(huán)境；微流控芯片對(duì)樣品的消耗量低；微流控技術(shù)具有很高的集成性。微流控技術(shù)已被應(yīng)用到精子活力評(píng)價(jià)與篩選、精子的化學(xué)趨向性篩選、卵丘細(xì)胞去除、透明帶移除、卵細(xì)胞定位與篩選、受精過(guò)程、早期胚胎培養(yǎng)以及生殖器官模擬等各個(gè)方面。該文著重介紹近幾年基于微流控技術(shù)生殖研究的最新進(jìn)展，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

1.背景介紹

生殖是生物體的最基本特征之一, 是物種得以延續(xù)和進(jìn)化的保證。聯(lián)合國(guó)特別規(guī)劃署曾在20世紀(jì)末提出, 21世紀(jì)將成為人類(lèi)“生殖健康”世紀(jì), 并向全世界人民發(fā)出增加對(duì)生殖健康問(wèn)題關(guān)注度的號(hào)召。我國(guó)作為世界上最大的人口大國(guó), 近年來(lái)也在逐步增強(qiáng)對(duì)生殖問(wèn)題研究的投入, 特別是在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。我國(guó)育齡人口不孕不育率已高達(dá)15%~20%，不孕夫婦約2 000萬(wàn), 而且不能生育的夫妻呈年輕化趨勢(shì), 就診年齡最小23歲, 最大40歲。目前, 不孕不育和出生缺陷是生殖領(lǐng)域的重大問(wèn)題。

微流控技術(shù)是20世紀(jì)90年代初期隨電子和光刻等高技術(shù)的發(fā)展而誕生的。隨著微加工、微電子技術(shù)的發(fā)展, 微流控芯片系統(tǒng)也得到了迅猛發(fā)展, 技術(shù)也逐漸成熟, 目前已經(jīng)由微流控芯片制作的操控階段向追求合理應(yīng)用和廣大市場(chǎng)需求的生產(chǎn)化階段轉(zhuǎn)變, 其應(yīng)用領(lǐng)域包括化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、醫(yī)學(xué)等, 其研究對(duì)象包括小分子、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞、組織、器官和模式生物等, 顯示出了強(qiáng)大的發(fā)展前景和應(yīng)用潛力。在生殖生育研究中, 微流控研究剛剛起步, 微流控技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì):微管道的形狀和尺寸可以靈活設(shè)計(jì), 從而更好地模擬生理環(huán)境; 微流控芯片對(duì)樣品的消耗量低, 可減少樣品需求量, 適用于臨床樣本研究; 微流控技術(shù)可以集成多個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，具有很高的集成性。

綜上, 微流控技術(shù)已被應(yīng)用到精子活力評(píng)價(jià)與篩選、精子的化學(xué)趨向性篩選、卵丘細(xì)胞去除、透明帶移除、卵細(xì)胞定位與篩選、受精過(guò)程、早期胚胎培養(yǎng)以及生殖器官模擬等各個(gè)方面。

2. 文章大綱  

微流控技術(shù)與精子篩選

1.1 微流控技術(shù)與精子活力評(píng)價(jià)

1.2 微流控技術(shù)精子趨化性評(píng)價(jià)

1.3 微流控技術(shù)精子趨溫性評(píng)價(jià)

微流控技術(shù)用于卵細(xì)胞研究

2.1 微流控技術(shù)健康卵細(xì)胞篩選

2.2 微流控技術(shù)顆粒細(xì)胞去除

2.3 微流控技術(shù)卵細(xì)胞的體外成熟

微流控技術(shù)體外受精

微流控技術(shù)用于胚胎操作

4.1 微流控技術(shù)透明帶移除

4.2 微流控技術(shù)早期胚胎培養(yǎng)

微流控芯片技術(shù)用于生殖微環(huán)境與器官構(gòu)建

5.1 男性生殖微系統(tǒng)構(gòu)建

5.2 女性生殖微系統(tǒng)構(gòu)建

    5.2.1 胎盤(pán)組織

    5.2.2 子宮微環(huán)境

    5.2.3 卵巢微環(huán)境

 結(jié)論

微生殖技術(shù), 包括微流控芯片和器官芯片, 是通過(guò)廣泛的基礎(chǔ)科學(xué)和生物工程技術(shù)的結(jié)合而形成的。更好、更快、更準(zhǔn)確, 更“微觀”的技術(shù)是各個(gè)領(lǐng)域迫切的現(xiàn)實(shí)需求, 而微生殖技術(shù)在生殖系統(tǒng)研究中才剛剛起步。在未來(lái), 研究人員可以通過(guò)整合不同組織(例如生殖系統(tǒng)器官、胎盤(pán))或不同細(xì)胞類(lèi)型(例如配子、腫瘤細(xì)胞)、結(jié)合生物因子(例如激素和信號(hào)分子)、利用分析化驗(yàn)和技術(shù)(例如微型攝像頭、質(zhì)譜分析等等)等多因素來(lái)研究生殖系統(tǒng)與疾病。微流控技術(shù)有望應(yīng)用在輔助生殖、藥物測(cè)試和醫(yī)療診斷上, 對(duì)生殖系統(tǒng)與疾病的研究具有無(wú)限潛能。

原文鏈接：http://www.chrom-china.com/fileup/HTML/sp1901036.htm

石楊, 邵小光*

色譜, 2019, Vol. 37  Issue (9): 925-931

DOI: 10.3724/SP.J.1123.2019.01036

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