Las mujeres sometidas a fertilización in vitro FIV pueden quedar embarazadas con menos ciclos de tratamiento, gracias a un nuevo dispositivo desarrollado por un equipo de investigadores del Instituto Politécnico de Worcester WPI y la Universidad de Stanford que utiliza un "curso de obstáculos" para clasificar y seleccionarespermatozoides más rápidos y saludables para usar en el tratamiento de FIV.
Este nuevo dispositivo fue creado por un equipo codirigido por Erkan Tüzel, profesor asociado de física, ingeniería biomédica e informática en WPI, y Utkan Demirci, profesor de radiología e ingeniería eléctrica por cortesía en la Universidad de Stanford.el trabajo fue financiado por dos subvenciones separadas pero colaborativas de la National Science Foundation y se publicó en el último número de Ciencia avanzada , una revista científica de alto impacto y revisada por pares.
El dispositivo microfluídico, que se puede usar en clínicas, se llama SPARTAN, abreviatura de Simple Periodic ARray for Trapping and IsolatioN. Utiliza un campo de postes tridimensionales que crean una carrera de obstáculos para las células de esperma de natación.los espermatozoides más saludables atraviesan esta matriz lo más rápido y luego se recolectan en la salida para ser utilizados en el proceso de FIV.
Los métodos tradicionales de clasificación de esperma utilizados en los tratamientos de FIV seleccionan los espermatozoides que son los nadadores más rápidos. El dispositivo SPARTAN recoge los espermatozoides que son los más rápidos y también los más saludables porque elimina a aquellos con malformaciones, como cuellos doblados o cabezas más grandes, que puedenralentizar su movimiento.
"Con SPARTAN, no solo obtenemos esperma con excelente movilidad, sino también con una morfología normal y una mejor integridad del ADN, ayudando a las familias en todo el mundo al reducir el estrés de múltiples procedimientos de FIV, mientras que potencialmente aumentamos las tasas de embarazo", dijo Tüzel. "Esto podríaaumentar las posibilidades de las pacientes de quedar embarazadas "
Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, el 12 por ciento de las mujeres en los Estados Unidos entre las edades de 15 y 44 tratan problemas de infertilidad. En ese mismo grupo de edad, 7.3 millones de mujeres estadounidenses han utilizado los servicios de infertilidad. Y el NationalLos Institutos de Salud informan que un tercio de los casos de infertilidad son causados por problemas reproductivos masculinos, mientras que otro tercio son causados por una combinación de problemas reproductivos masculinos y femeninos o causas desconocidas.
El dispositivo SPARTAN mide aproximadamente 4 milímetros de ancho y 12 a 16 milímetros de largo. Los espermatozoides simplemente se inyectan en un extremo y los más rápidos y saludables se recolectan en el extremo opuesto para su uso inmediato en la fertilización in vitro. El dispositivo también evita el tipo dedaño a las células que puede ocurrir con los métodos de clasificación tradicionales, como los que usan centrifugadoras de alta fuerza. Debido a que SPARTAN se puede usar en la clínica de fertilidad, los espermatozoides no necesitan congelarse y enviarse a un laboratorio para su procesamiento; la clasificación en la clínicaEl procedimiento dura entre 5 y 30 minutos.
Este nuevo dispositivo de clasificación de esperma también podría significar que las pacientes gastarán menos dinero en general en tratamientos de FIV, que generalmente cuestan alrededor de $ 15,000 por ciclo, porque con la nueva tecnología de clasificación de esperma podrían quedar embarazadas sin pasar por tantos tratamientosciclos.
Tüzel, quien desarrolla modelos computacionales de organismos nadadores a microescala, centró su parte de la investigación en modelar el diseño del dispositivo SPARTAN y utilizó algoritmos y física de fluidos para modelar esperma humano y cómo se mueven en un entorno tan complejo. JamesKingsley, un estudiante graduado de WPI que cursa un doctorado en física, trabajó con Tüzel en el proyecto.
El equipo de Stanford de Demirci creó los diseños generales de dispositivos experimentales basados en los modelos teóricos de Tüzel, fabricó y probó los prototipos, y determinó los mejores parámetros y medios experimentales para que las células de esperma naden a través del dispositivo.
"Nuestro éxito fue el resultado de nuestra estrecha colaboración, uniendo teoría y experimento: WPI trabajando con el Laboratorio Demirci", dijo Tüzel. "Y como físico, esto es muy emocionante. Vamos a tener un productoen el mercado ayudando a las personas. Eso no siempre sucede en física en un período de tiempo tan corto, especialmente si eres un físico teórico ".
Demirci dijo que el trabajo colaborativo permitió a los equipos de investigación crear una nueva tecnología que puede tener un impacto real en la clínica, lo que podría conducir a nacimientos vivos.
"La colaboración entre el laboratorio de Erkan y mi laboratorio es invaluable", agregó. "WPI ofrece una herramienta teórica sobresaliente que nos permite comprender cómo los objetos de microescala, como los espermatozoides, interactúan con su entorno; y podemos diseñar estoknow-how en dispositivos microfluídicos reales, validar clínicamente lo que diseñamos y mejorarlo experimentalmente en una aplicación del mundo real ".
DxNow, Inc., una compañía con sede en Gaithersburg, Maryland, que desarrolla tecnologías avanzadas de microfluidos e imágenes, obtuvo la licencia de SPARTAN de WPI y Stanford en septiembre pasado. La compañía planea solicitar la aprobación de la FDA y espera lanzar el dispositivo parauso comercial en julio de 2018.
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Materiales proporcionado por Instituto Politécnico de Worcester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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