生殖是生物體最基本特征之一，是物種得以延續和進化的保證。近年來，微流控芯片系統得到了迅猛發展，技術也逐漸成熟，具有良好的應用前景。在生殖研究中，微流控技術具有以下優勢：微管道的形狀和尺寸可以靈活設計，從而更好地模擬生理環境；微流控芯片對樣品的消耗量低；微流控技術具有很高的集成性。微流控技術已被應用到精子活力評價與篩選、精子的化學趨向性篩選、卵丘細胞去除、透明帶移除、卵細胞定位與篩選、受精過程、早期胚胎培養以及生殖器官模擬等各個方面。該文著重介紹近幾年基于微流控技術生殖研究的最新進展，并對其應用前景進行展望。

1.背景介紹

生殖是生物體的最基本特征之一, 是物種得以延續和進化的保證。聯合國特別規劃署曾在20世紀末提出, 21世紀將成為人類“生殖健康”世紀, 并向全世界人民發出增加對生殖健康問題關注度的號召。我國作為世界上最大的人口大國, 近年來也在逐步增強對生殖問題研究的投入, 特別是在基礎研究領域。我國育齡人口不孕不育率已高達15%~20%，不孕夫婦約2 000萬, 而且不能生育的夫妻呈年輕化趨勢, 就診年齡最小23歲, 最大40歲。目前, 不孕不育和出生缺陷是生殖領域的重大問題。

微流控技術是20世紀90年代初期隨電子和光刻等高技術的發展而誕生的。隨著微加工、微電子技術的發展, 微流控芯片系統也得到了迅猛發展, 技術也逐漸成熟, 目前已經由微流控芯片制作的操控階段向追求合理應用和廣大市場需求的生產化階段轉變, 其應用領域包括化學、生物學、物理學、醫學等, 其研究對象包括小分子、蛋白質、核酸、細胞、組織、器官和模式生物等, 顯示出了強大的發展前景和應用潛力。在生殖生育研究中, 微流控研究剛剛起步, 微流控技術具有以下優勢:微管道的形狀和尺寸可以靈活設計, 從而更好地模擬生理環境; 微流控芯片對樣品的消耗量低, 可減少樣品需求量, 適用于臨床樣本研究; 微流控技術可以集成多個實驗步驟，具有很高的集成性。

綜上, 微流控技術已被應用到精子活力評價與篩選、精子的化學趨向性篩選、卵丘細胞去除、透明帶移除、卵細胞定位與篩選、受精過程、早期胚胎培養以及生殖器官模擬等各個方面。

2. 文章大綱  

微流控技術與精子篩選

1.1 微流控技術與精子活力評價

1.2 微流控技術精子趨化性評價

1.3 微流控技術精子趨溫性評價

微流控技術用于卵細胞研究

2.1 微流控技術健康卵細胞篩選

2.2 微流控技術顆粒細胞去除

2.3 微流控技術卵細胞的體外成熟

微流控技術體外受精

微流控技術用于胚胎操作

4.1 微流控技術透明帶移除

4.2 微流控技術早期胚胎培養

微流控芯片技術用于生殖微環境與器官構建

5.1 男性生殖微系統構建

5.2 女性生殖微系統構建

    5.2.1 胎盤組織

    5.2.2 子宮微環境

    5.2.3 卵巢微環境

 結論

微生殖技術, 包括微流控芯片和器官芯片, 是通過廣泛的基礎科學和生物工程技術的結合而形成的。更好、更快、更準確, 更“微觀”的技術是各個領域迫切的現實需求, 而微生殖技術在生殖系統研究中才剛剛起步。在未來, 研究人員可以通過整合不同組織(例如生殖系統器官、胎盤)或不同細胞類型(例如配子、腫瘤細胞)、結合生物因子(例如激素和信號分子)、利用分析化驗和技術(例如微型攝像頭、質譜分析等等)等多因素來研究生殖系統與疾病。微流控技術有望應用在輔助生殖、藥物測試和醫療診斷上, 對生殖系統與疾病的研究具有無限潛能。

原文鏈接：http://www.chrom-china.com/fileup/HTML/sp1901036.htm

石楊, 邵小光*

色譜, 2019, Vol. 37  Issue (9): 925-931

DOI: 10.3724/SP.J.1123.2019.01036

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