用于卵母细胞保护剂添加过程的微混合器优化模拟

为了减小卵母细胞低温保存的渗透损伤与毒性损伤,微流体装置被应用于低温保护剂的连续添加和去除。针对卵母细胞保护剂添加过程,建立了基于S形混合通道的微混合器模型,研究了通道的几何参数与操作参数对流体混合过程的影响,并对其进行了理论优化。结果表明：混合通道的高度增加,或宽度减小都会增加流体的混合性能;当Re数的范围在0.04~11.2,流体处于层流状态,混合仅靠分子扩散实现,随着Re数的增大,分子扩散的时间减少,两股流体的混合长度增加,混合效果变差;弯道产生的二次流对流体的扩散混合起着重要作用,明显提高了流体的混合效率,同时弯道并不会增大流体流动的局部阻力。这些结论可为微混合器的优化设计及后期卵母细胞低温保存试验提供参考。

卵母细胞冷冻保存技术新进展

卵母细胞的冷冻保存已经成为女性生殖力保存的一个重要方式,在人类辅助生殖领域中起着关键的作用。近几年,卵母细胞冷冻保存技术的研究有了很大的突破,在诸多方面都提出了一些新技术与新方法,主要包括冷冻方法、保护剂种类、保护剂添加与去除的方式以及卵母细胞质量的评价等,其中微流体装置不仅用于保护剂的连续添加和去除,还能用于细胞的玻璃化冷冻保存,同时细胞质量评价技术的优劣直接会影响胎儿的发育,甚至成人的健康。因此,微流体技术与科学的质量评价方法可能是未来卵母细胞冷冻保存研究的重要方向。

用于低温保护剂混合的微流控芯片设计及优化

卵母细胞在低温保护剂的加载和去除过程中,会受到渗透损伤和毒性损伤,采用微流控技术可实现保护剂浓度连续变化,减小细胞损伤。本文设计了用于低温保护剂加载及去除的5种不同参数的Y型微流控芯片,测定了在不同入口流速、芯片入口角度、通道深宽比及转弯半径下,微通道内保护剂溶液和缓冲溶液的混合程度。实验结果表明:随着溶液入口流速的减小、通道深宽比的增大及转弯半径的减小,溶液在微通道内混合长度减小,混合速度加快,而微通道入口角度对流体混合影响很小。但实际芯片的操作条件及结构参数应根据低温保护剂加载和去除时需要达到的效果以及芯片加工工艺等因素确定。本文研究结果可为其他用于低温保护剂混合的微流控芯片的设计提供参考。

卵母细胞在微流控装置加载保护剂过程中的渗透行为模拟及损伤评估

卵母细胞在冷冻保护剂加载过程中受到的渗透损伤和毒性损伤会影响细胞的存活率,针对这一情况,通过软件模拟来了解卵母细胞在不同冷冻保护剂加载情况下的渗透行为,以寻求合适的加载方案使得卵母细胞所受的损伤最小。利用MLAB编程分别模拟出卵母细胞在四步法、一般线性法、凸型线性法以及凹型线性法加载冷冻保护剂的方案下的渗透行为;综合积累性渗透损伤AOD、积累性毒性损伤J、归一化体积V/V0三项参数来评估卵母细胞受到的损伤。结果表明,当胞外冷冻保护剂为乙二醇时,采用凹型线性加载法加载冷冻保护剂对卵母细胞造成的损伤最小。

微流体技术在低温保存领域的研究进展

微流体技术可能是解决低温保存过程中所遇到问题的一种有效方法。本文详细综述了微流体技术在细胞膜渗透性、保护剂添加与去除、生物材料玻璃化保存三方面的研究进展,总结了在低温保存领域应用微流体技术仍可能存在的问题,并指出了未来的研究方向。