Espermatozoides humanos: modelado de su din ́amica en canales con confinamiento extremo

MARINA PALACIO; BETTERA MARCAT M.A.; A. J. BANCHIO; MARCONI, V.I.

Bariloche

Congreso; 107a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2022

Mediante un modelado realista y geometrıas asimetricas eficientes nuestro grupo ha logrado por primera vez un ratchet-espermatico [1]. Estos dispositivos microfluidicos permiten seleccionar celulas y se pueden emplear para miniaturizar y mejorar analisis y tratamientos de fertilidad [1-5]. Dentro de estos dispositivos, al transitar los multiples canales que los constituyen, las celulas se encuentran ultraconfinadas, le llamamos ultra porque las dimensiones del confinamiento son muy pequeñas, del orden del tamaño celular. Las cabezas de los espermatozoides son aproximadamente de 4×8×1 μm3 y su longitud, incluído su flagelo es de 40 a 60 μm. Los espermatozoides nadan cabeceando y principalmente en cercanías de las paredes. Por lo tanto se concentran en los bordes dejando el interior de los canales más despoblado.Para proponer la fabricación de dispositivos que logren el flujo eficiente de células necesarias para medicina reproductiva [1-5] es necesario modelar y caracterizar la dinámica ultraconfinada. Es conveniente diseñar regiones donde predominen las superficies sobre el volumen, es decir, los canales estrechos son más convenientes, pero a su vez confinamientos extremos pueden inducir problemas para el tránsito de espermatozoides debido a interacciones entre ellos y el aumento local de la densidad que supone el ultraconfinamiento.Observamos que para anchos de canal mayores a dos diámetros celulares, la acumulación de espermatozoides cercanos a las paredes presenta una región de mayor densidad relacionada con la amplitud de su cabeceo, y al disminuir el ancho del canal, la distribución se homogeneıza. Además la distribución de células es heterogénea a lo largo del canal. La distribución en el medio del canal la encontramos descorrelacionada de la entrada y salida para largo mayores a cincuenta diámetros celulares (250 μm). Estos resultados junto a sus variaciones en función de la densidad de la muestra evidencian ser prometedores según las necesidades de microfabricación en serie de innovadores Lab on Chip para reproducción humana.