Microdispositivos para medicina reproductiva: buscando la ultraconfinación adecuada para fabricación 3D

MARINA PALACIO; MATIAS A. BETTERA MARCAT; BANCHIO, ADOLFO J.; GASTON L. MIÑO; VERONICA I. MARCONI

Rio Cuarto, Cordoba

Encuentro; NANO 2022, XXI Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados; 2022

La microfluídica es una novedosa, económica y potente herramienta para la manipulación de células en laboratorio. Nuestro grupo ha logrado, por primera vez, un micro-ratchet-espermático [1] mediante un modelado realista y geometrías asimétricas eficientes que mantienen la integridad de su ADN. Estosmicrodispositivos, tipo Lab-on-a-chip, Fig.1, permiten seleccionar células bajo criterios de aptitud, y se pueden emplear para miniaturizar y mejorar análisis y tratamientos de fertilización [1-3]. Este es el desafío actual y motivación de esta investigación: la colaboración con emprendedores que hoy tratan de superar labrecha entre el laboratorio y la producción en serie. Dentro de estos dispositivos, al transitar los múltiplescanales que los constituyen, las células se encuentran ultraconfinadas, Fig.1(b). La dinámica debido al confinamiento, el cual es de pocas micras y del orden de su tamaño, cambia respecto a cuando se encuentran lejos de superficies, observándose variaciones en orientación y velocidades, debido a lainteracción dominante con las paredes[2].Modelar y caracterizar la dinámica dentro de diversos microespacios, nos  permite proponer la fabricación de microdispositivos con múltiples canales para manipular las células necesarias en medicina reproductiva[1-3]. Los espermatozoides tienden a nadar en cercanías de las paredes y dentro del canal se concentran en los bordes y queda el interior del canal más despoblado. Observamos que para anchos mayores a dos diámetros celulares, la acumulación cercana a paredes presenta dos máximos relacionadoscon la extensión del cabeceo (Fig1.c) de espermatozoides, y al disminuir el ancho del canal la distribución se homogeniza, Fig.1(d). En suma cuantificamos la distribución de células a lo largo del canal, variando las longitudes para proponer la óptima fabricación, según requerimientos médicos.REFERENCIAS1. Geometrical guidance and trapping transition of human sperm cells, Guidobaldi, Jeyaram, Berdakin, Moshchalkov, Condat, Marconi, Giojalas, and Silhanek. Phys. Rev. E 89, 032720 (2014). Disrupting the wall accumulation of human sperm cells by artificial corrugation, Guidobaldi, ... , Marconi. Biomicrofluidics 9, 024122 (2015).2. Hitting the wall: Human sperm velocity recovery under ultra-confined conditions, Bettera Marcat, Gallea, Miño, Cubilla, Banchio, Giojalas, Marconi, and Guidobaldi. Biomicrofluidics 14, 024108 (2020). Sci.Light 2020.3. Microfluidics for sperm analysis and selection, Nosrati, et. al. Nat Rev Urol, 14(12) 707-730 (2017). Guidance and Self-Sorting of Active Swimmers: 3D Periodic Arrays Increase Persistence Length of Human Sperm Selecting for the Fittest, Chinnasamy, et. al. Adv. Sci. (2018), 5, 1700531.