整合同心圆阶梯状微结构之溶气电极阵列晶片于胚胎呼吸活性的快速评估

2023年台湾生殖医学年会Prize Paper优秀论文摘要奖

杨秉丰^*1 李嘉恩¹ 郑恩惠² 林羿萍² 蔡汉霓² 李宗贤^3,4 李俊逸^2,3,4 李茂盛^2,3,4 吴靖宙^1*

中兴大学生物产业机电工程学系[1] 茂盛医院生殖医学中心[2] 中山医学大学医学研究所[3] 中山医学大学附设医院妇产部[4]
 

研究问题

目前单一胚胎植入的临床怀孕比率仅为50-60%，代表并非每颗胚胎都能成功生长。虽然胚胎形态学评估可以选择健康的胚胎以提升怀孕比率，但经过昂贵的仪器和长期的人工智能训练分析后仍仅达约70%。现今，在临床实践中缺乏可监测胚胎能量代谢的医学设备。因此，将非侵入式呼吸活性评估技术整合到选择最适胚胎来进行植入对于不孕症患者是重要的。

研究设计、规模、持续时间

本研究旨在建立一种无标记的电化学胚胎呼吸感测晶片，用于评估胚胎品质以满足临床植入标准。该晶片可利用扩散模型分析后的溶氧（dissolved oxygen，DO）超微电极阵列，量化胚胎耗氧率（oxygen consumption rate，OCR）。同心圆阶梯状微结构可将单一胚胎定位于DO阵列的中心。薄膜铂电极可提供稳定的DO测量参考电位。在进行临床试验之前，将使用不同周龄或经过H2O2处理的小鼠胚胎作为模型，比较不同胚胎的OCR值。

研究材料、设置、方法

晶片是由国立中兴大学生物产业机电工程学系整合实验室的微制程技术制作而成。以不同周龄或经过H2O2处理的小鼠胚胎作为测试模型，用以比较不同胚胎的OCR值。

研究结果

预期的结果是，年轻的小鼠胚胎比年老或经过H2O2预处理的小鼠胚胎具有较高的OCR值。

研究结论

这个晶片已成功以微制程技术制作而成。单一小鼠胚胎可被固定在同心圆阶梯状微结构的中心位置。溶氧浓度可在标准缓冲液和零氧溶液中进行校正。此外，在经过伽马射线灭菌后，该装置已通过生物相容性测试认证。在初步结果中，这个装置能够成功量化年轻小鼠胚胎的胚胎OCR。该装置展示了在临床应用中评估胚胎等级以提高着床比例的可能性。

原文标题：A Multi-Dissolved Oxygen Array Chip Integrated with Concentric Stair-Like Microstructures for Rapid Estimation of Embryo Respiratory Activity