طراحی و ساخت این ریزتراشه، حاصل پژوهش محمدمهدی تکیه، دانش‌آموخته رشته مهندسی مکانیک دانشگاه تهران است که به سرپرستی دکتر مهدی مقیمی زند، عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران و با همکاری دکتر منصوره موحدین از دانشکده علوم پزشکی دانشگاه تربیت مدرس در آزمایشگاه ادوات پزشکی کوچک (UT BIOMEMS) دانشکده مکانیک دانشگاه تهران انجام شده است.

دکتر مقیمی زند، درباره اهمیت این پژوهش گفت: جداسازی اسپرم نقش مهمی در فناوری کمک‌باروری (Assisted Reproductive Technology) دارد، به‌ویژه در مواردی که فاکتورهای ناباروری مردانه، مانند غلظت کم، تحرک ضعیف یا ناهنجاری‌های ظاهری اسپرم، شانس باروری را کاهش می‌دهند. هدف اصلی انتخاب اسپرم در فناوری کمک‌باروری، جداسازی سلول‌های اسپرم با کیفیت بالا و دارای تحرک و شکل مناسب، با هدف افزایش احتمال موفقیت باروری است.

عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشکدگان فنی دانشگاه تهران در ادامه توضیح داد: در این پژوهش، تراشه جدیدی برای جداسازی و انتخاب اسپرم‌ها معرفی شده که محدودیت‌های روش‌های مرسوم را ندارد. این تراشه ساختاری ساده دارد و به گونه‌ای طراحی شده است که استفاده از آن در کلینیک‌های ناباروری به راحتی امکان‌پذیر باشد. این دستگاه شامل چهار محفظه است که توسط شبکه‌ای از میکروکانال‌ها به یکدیگر متصل شده و به گونه‌ای بهینه‌سازی شده‌اند که نرخ برشی کمی داشته باشند؛ این ویژگی برای کاهش آسیب به اسپرم و پشتیبانی از انتخاب اسپرم‌های متحرک با کیفیت بالا ضروری است.

دکتر مقیمی زند افزود: سازوکار اصلی این دستگاه بر پایه پدیده رئوتاکسیس (Rheotaxis) است، که در آن اسپرم‌های متحرک توانایی حرکت در جهت مخالف جریان سیال را نشان می‌دهند. رئوتاکسیس به عنوان یک رفتار طبیعی در اسپرم شناخته شده که نشان‌دهنده تحرک و زنده‌مانی بالای آن‌هاست. با بهره‌گیری از این رفتار، دستگاه به اسپرم‌های سالم و متحرک اجازه می‌دهد به محفظه‌های تعیین‌شده مهاجرت کنند و بدون نیاز به مراحل آماده‌سازی اضافی، در آنجا متمرکز شوند. در این روش نوین، بر خلاف روش‌های رایج، نیازی به شستشو یا پردازش اولیه نیست.

وی در توضیح سایر ویژگی‌های این ریزتراشه گفت: علاوه بر این، در این دستگاه از دیگر ویژگی ذاتی اسپرم‌ها، یعنی تمایل به شنا کردن در نزدیکی مرزها، استفاده شده تا نرخ جداسازی اسپرم‌های با کیفیت بهتر افزایش یابد. با ساختار موازی کانال‌ها، این دستگاه قادر به دستیابی به نرخ بالای جداسازی و تمرکز تعداد بیشتری اسپرم متحرک در مدت زمان کوتاه‌تری نسبت به طراحی‌های پیشین است.

سرپرست این تیم پژوهشی با بیان اینکه این ریزتراشه آزمایش‌های بالینی را با موفقیت و کارایی بالا پشت سر گذاشته است، اظهار داشت: نتایج حاکی از آن است که این دستگاه می‌تواند جداسازی اسپرم‌های متحرک را تا ۱۰۰ درصد و در کمتر از پنج دقیقه انجام دهد. همچنین، اسپرم‌های انتخاب‌شده بهبود چشمگیری در شکل و ظاهر داشته‌اند که برای موفقیت باروری حیاتی است. بنابراین، عملکرد این دستگاه بر روش‌های سنتی جداسازی اسپرم برتری داشته و با توسعه بیشتر، می‌تواند به عنوان جایگزینی کارآمد برای روش‌های مرسوم مورد استفاده قرار گیرد.