Perfiles de la densidad espermática humana en largos microcanales asimétricos

• Autores: Palacio Fornero, Marina del Valle; Bettera Marcat, Matías Alejandro; Banchio, Adolfo Javier; Marconi, Verónica Iris
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2025;01(36):7-11
• Materia: ESPERMATOZOIDES; MICROFLUIDICA; CONFINAMIENTO; MICRONADADOR; REPRODUCCION; SPERM; MICROFLUIDICS; CONFINEMENT; MICROSWIMMER; REPRODUCTION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El desarrollo de dispositivos microfluídicos se presenta como un enfoque innovador para mejorar las técnicas actuales de reproducción asistida las cuales distan de ser muy eficientes. El diseño de estos microdispositivos en general es muy chato, posee muchos canales y todas las paredes desempeñan un papel fundamental, encontrándose a distancias micrométricas entre ellas. Para estudiar este efecto de alto confinamiento, se modeló el movimiento espermático humano en dos dimensiones utilizando dinámica de Langevin. Se calcularon los perfiles de densidad celular dentro de canales (con entradas y salidas asimétricas) de ancho micrométrico y aspecto (ancho/largo, w/L) menor a uno. Con el propósito de obtener una representación precisa de su dinámica oscilatoria, se utilizó un modelo fenomenológico con parámetros de movilidad espermática obtenidos experimentalmente. Al disminuir el ancho del canal, se observa que la cercanía entre las paredes influye significativamente en la distribución de densidad principalmente cuando la distancia entre ellas es de pocas células, haciendo evidentes los efectos del alto confinamiento. Se observó que el perfil transversal varía para distintas posiciones a lo largo del canal, especialmente cerca de las entradas y salidas, y se mantiene constante en torno a la mitad del largo (L/2). Por ejemplo, para un largo de 300 μm el perfil se mantiene constante a lo largo de 125 μm, en cambio para canales muy cortos como L = 50 μm los perfiles son distintos a lo largo del canal, es decir, la asimetría del mismo domina
The development of microfluidic devices presents itself as an innovative approach to improving current assisted reproduction techniques, which are far from being highly efficient. The design of these microdevices is generally very flat, is characterized by many channels and all the walls play a fundamental role, located at micrometric distances from each other. To study this high-confinement effect, human sperm motion was modeled in two dimensions using Langevin dynamics. The cellular density was calculated within channels (with asymmetric entry and exit) of micrometric width and an aspect ratio (width/length, w/L) less than one. To achieve an accurate representation of the oscillatory dynamics, a phenomenological model with experimentally obtained sperm motility parameters was used. As the channel width decreases, the proximity to the walls significantly influences the density distribution, primarily when the distance between them is a few cells, making the effects of the device’s high confinement evident. It was observed that the transverse profile varies for different positions along the channel, especially near the entrances and exits, and remains constant around the middle of the lenght (L/2). For example, for length of 300 μm, the profile remains constant along 125 μm, instead, in very short channels as L = 50 μm the profiles vary along the length of the channel, that is, the asymmetry dominates
Fil: Palacio Fornero, Marina del Valle. Universidad Nacional de Córdoba - CONICET. Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG). Córdoba. Argentina
Fil: Bettera Marcat, Matías Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física (UNC-FaMAF). Córdoba. Argentina
Fil: Banchio, Adolfo Javier. Universidad Nacional de Córdoba - CONICET. Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG). Córdoba. Argentina
Fil: Marconi, Verónica Iris. Universidad Nacional de Córdoba - CONICET. Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG). Córdoba. Argentina