采用CMOS制造的介电电离子芯片,嵌入3D TiN纳米电极阵列,用于捕获精子和减少精子损伤
I-Hsuan Liao1, Jeng-Huei Shiau2, Chao-Min Cheng1
1Institute of Biomedical Engineering, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan.
Frontiers in bioengineering and biotechnology
|July 29, 2025
概括
这项研究介绍了一个3DTiN纳米电极芯片,用于使用电介电泳来有效捕获精子. 该芯片在温度上升最小的情况下实现了高捕获率,显示了动态细胞分析的前景.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 纳米技术 纳米技术
- 生物工程是生物工程.
背景情况:
- 有效捕获运动精子对于辅助生殖技术和生物分析至关重要.
- 现有的方法经常面临效率,细胞可行性和高吞吐量处理方面的挑战.
研究的目的:
- 开发和评估嵌入式3D化 (TiN) 纳米电极阵列芯片,以有效捕获运动精子.
- 调查电波形和捕获空间对精子捕获效率的影响.
- 在最佳条件下评估芯片的生物相容性和性能.
主要方法:
- 使用CMOS技术制造3DTiN纳米电极阵列芯片.
- 集成基于电极和基于绝缘体的电介电泳原理.
- 对不同波形 (如方形波) 的实验性评估和捕获空间参数.
- 评估精子捕获效率,生存能力和温度变化.
主要成果:
- 与其他波形相比,方形波形提高了精子捕获效率约10%.
- 发现最佳捕获空间大于精子长度的一半.
- 在20Vpp平方波下,芯片诱导了最低温度上升1.7°C,保持了精子的生命力.
- 实现了高捕获效率:65.54%±1.07%的野猪精子和63.25%的牛精子.
结论:
- 开发的3D TiN纳米电极芯片提供高吞吐量和高效的运动精子捕获与最小的焦耳加热.
- 该芯片显示出良好的物种适应性和生物相容性,适合动态细胞捕获和高通量分析.
- 这项技术在生殖医学和基于细胞的测试中具有很大的应用潜力.
