科學家使用3D打印技術幫助提高體外受精成功率

2023年1月25日，南極熊獲悉，高分辨率和微型3D打印系統(tǒng)提供商UpNano 和位于澳大利亞的 IVF 專家Fertilis宣布開發(fā)出一種應用于 2PP 3D 打印的新型材料，這是3D打印在醫(yī)療領域又一項令人興奮的新應用。這兩家公司聲稱，得益于新型3D打印材料和2PP（雙光子聚合）3D打印技術，他們將能夠提高體外受精（IVF）的效率，減少懷孕所需的植入周期。

體外受精，即 IVF，是各種輔助生殖技術中最常用的技術之一。據(jù)統(tǒng)計，在美國約有 12% 的女性懷孕困難，到2014年（更多最新數(shù)據(jù)稀少），美國約有100萬嬰兒通過體外受精出生，這也許不足為奇。然而，該過程是昂貴的并且并不總是成功的。事實上，30 歲以下的女性在第一個 IVF 周期中活產(chǎn)的幾率約為 44%，隨著年齡的增長，這一比例會顯著下降。因此，通常需要多個植入周期，這對父母來說很快就會變得昂貴。

這項最新研究旨在幫助解決這一問題，其詳細信息以題為“Nano-literperfusion microfluidic device made entirely by two-photon polymerization fordynamic cell culture with easy cell recovery”的論文被發(fā)表在《scientificreports》期刊上。

相關論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41598-023-27660-x

△來自 Fertilis 的技術。圖片來源：Fertilis

3D 打印如何提高 IVF 率？

Fertilis 轉向由 UpNano開發(fā)的 2PP 3D 打印方法及其新型 UpFlow 材料，以創(chuàng)建一種用于 IVF 的新型動態(tài)細胞培養(yǎng)物。根據(jù) UpNano 和 Fertilis 的說法，它更接近于人體環(huán)境，從而減少了對胚胎本身的巨大壓力。這反過來又降低了失敗的機會（因為反復改變試管嬰兒常見的條件會增加失敗的風險），該公司聲稱這種解決方案將使懷孕所需的植入周期數(shù)減少 30-40%。

體外受精 (IVF) 是一個充滿壓力的時期。不僅對父母，對胚胎也是如此。保持它們的安全和健康需要在植入前階段暴露在反復變化的條件下。這不僅會造成巨大的壓力，而且還會增加失敗的風險，因此需要反復進行 IVF 周期。因此，為了減少對胚胎的壓力并提高 IVF 的成功率，F(xiàn)ertilis 為胚胎受精和植入之間的關鍵生命階段開發(fā)并申請了獨特的環(huán)境。這種首創(chuàng)的3D 打印微型設備具有 0.05 毫米的直徑，可以精確監(jiān)測和控制受精卵的培養(yǎng)過程，無需試管嬰兒從業(yè)者在培養(yǎng)皿之間移動細胞。

△使用 UpNano 的 UpFlow 材料和2PP 3D 打印方法制作的零件。圖片來源：UpNano

但它是怎么做到的呢？嗯，UpFlow 是 UpNano 提供的眾多雙光子樹脂之一，由于其低粘度而被選中。Fertilis 指出，較低的粘度尤為重要，因為它允許進行更出色的后期處理，特別是在沖洗非常精細的通道以去除所有未聚合材料時。此外，得益于 UpNano 的 2PP 微型 3D 打印方法，不僅實現(xiàn)了令人難以置信的精細細節(jié)，而且速度也比以前快得多，F(xiàn)ertilis 僅用了四個小時就制造出了這些設備。此外，最終部件的質(zhì)量也更高，因為它可以在一個生產(chǎn)周期內(nèi)打印出來，增強了連接器與管子的緊密配合并減少了泄漏。

Fertilis 首席執(zhí)行官Marty Guavin 總結道：“我們的設備允許在一個結構中進行受精、胚胎培養(yǎng)和胚胎冷凍保存——不再需要手動移動胚胎。事實上，這顯著提高了成功率，減少了父母的時間、成本和壓力�！�

關于 Fertilis Pty Ltd (2022)

Fertilis 成立于 2019 年，總部位于澳大利亞阿德萊德，是一家醫(yī)療技術初創(chuàng)公司，致力于開發(fā)改變生活的突破性微型醫(yī)療設備。該公司的技術使 IVF 過程自動化并提高了成功率。它還可以在發(fā)現(xiàn)一系列其他慢性疾�。ㄈ绨┌Y、糖尿病和囊性纖維化）的新療法方面發(fā)揮作用。

Fertilis 開創(chuàng)性的 3D 打印醫(yī)療技術已有 20 多年的歷史。在 20 世紀 90年代后期，Jeremy Thompson 教授首先提出了自動化IVF 的想法。2017 年在皇家墨爾本理工大學和墨爾本大學休假期間，湯普森教授與納米生物光子學中心的共同成員合作開發(fā)了他的微型吊艙設計，最終使用 3D 打印機創(chuàng)建了該吊艙。湯普森教授和他的團隊與大衛(wèi)加德納教授合作，并在他多年參與的基礎上，對設計進行了調(diào)整和測試。技術發(fā)展得越多，其潛力就越大。連續(xù)創(chuàng)業(yè)者 Marty Gauvin 于 2019 年加入 Fertilis 擔任首席執(zhí)行官，將這項技術商業(yè)化，并讓全世界數(shù)百萬人都能使用它。

關于 UpNano GmbH (2022)

UpNano 成立于 2018 年 9 月，是維也納工業(yè)大學的分支機構，是一家總部位于維也納的高科技公司，專注于基于雙光子聚合的高分辨率 3D 打印系統(tǒng)的開發(fā)、制造和商業(yè)化。第一個商業(yè)產(chǎn)品，打印系統(tǒng) NanoOne，可以打印結構細節(jié)≥170 nm 的微型部件。由于打印過程非�？�，還可以實現(xiàn)高達幾厘米的中等比例部件。