整合同心圓階梯狀微結構之溶氣電極陣列晶片於胚胎呼吸活性的快速評估

2023年台灣生殖醫學年會Prize Paper優秀論文摘要獎

楊秉豐^*1 李嘉恩¹ 鄭恩惠² 林羿萍² 蔡漢霓² 李宗賢^3,4 李俊逸^2,3,4 李茂盛^2,3,4 吳靖宙^1*

中興大學生物產業機電工程學系[1] 茂盛醫院生殖醫學中心[2] 中山醫學大學醫學研究所[3] 中山醫學大學附設醫院婦產部[4]
 

研究問題

目前單一胚胎植入的臨床懷孕比率僅為50-60%，代表並非每顆胚胎都能成功生長。雖然胚胎形態學評估可以選擇健康的胚胎以提升懷孕比率，但經過昂貴的儀器和長期的人工智能訓練分析後仍僅達約70%。現今，在臨床實踐中缺乏可監測胚胎能量代謝的醫學設備。因此，將非侵入式呼吸活性評估技術整合到選擇最適胚胎來進行植入對於不孕症患者是重要的。
 

研究設計、規模、持續時間

本研究旨在建立一種無標記的電化學胚胎呼吸感測晶片，用於評估胚胎品質以滿足臨床植入標準。該晶片可利用擴散模型分析後的溶氧（dissolved oxygen，DO）超微電極陣列，量化胚胎耗氧率（oxygen consumption rate，OCR）。同心圓階梯狀微結構可將單一胚胎定位於DO陣列的中心。薄膜鉑電極可提供穩定的DO測量參考電位。在進行臨床試驗之前，將使用不同週齡或經過H2O2處理的小鼠胚胎作為模型，比較不同胚胎的OCR值。
 

研究材料、設置、方法

晶片是由國立中興大學生物產業機電工程學系整合實驗室的微製程技術製作而成。以不同週齡或經過H2O2處理的小鼠胚胎作為測試模型，用以比較不同胚胎的OCR值。
 

研究結果

預期的結果是，年輕的小鼠胚胎比年老或經過H2O2預處理的小鼠胚胎具有較高的OCR值。
 

研究結論

這個晶片已成功以微製程技術製作而成。單一小鼠胚胎可被固定在同心圓階梯狀微結構的中心位置。溶氧濃度可在標準緩衝液和零氧溶液中進行校正。此外，在經過伽馬射線滅菌後，該裝置已通過生物相容性測試認證。在初步結果中，這個裝置能夠成功量化年輕小鼠胚胎的胚胎OCR。該裝置展示了在臨床應用中評估胚胎等級以提高著床比例的可能性。

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