The object of research, development or design (in Russian) : Женское и мужское бесплодие являются широко распространенными проблемами не только в Казахстане, но и во всем мире. В 2018 году распространенность бесплодия в Казахстане составляла от 12% до 15,5%. За последние 25 лет в Казахстане были внедрены практически все доступные репродуктивные технологии. Однако, несмотря на достижения в области вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ), основные методы и методологии в клинической эмбриологии остаются в значительной степени неизменными долгие годы. Данный проект направлен на исследование потенциала микрофлюидики в имитации условий in vivo для оплодотворения человеческих ооцитов, тем самым потенциально улучшая результаты ВРТ.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Әйелдер мен ерлердің бедеулігі тек Қазақстанда ғана емес, сонымен қатар бүкіл әлемде кең таралған мәселе болып табылады. 2018 жылы Қазақстанда бедеуліктің таралуы 12%-дан 15,5%-ға дейін болды. Соңғы 25 жылда Қазақстанда барлық қолжетімді репродуктивті технологиялар енгізілді. Дегенмен, көмекші репродуктивті технологиялардағы (ҚРТ) жетістіктерге қарамастан, клиникалық эмбриологиядағы негізгі әдістер мен әдіснамалар көптеген жылдар бойы өзгеріссіз қалды. Бұл жоба адам ооциттерін ұрықтандыру үшін in vivo жағдайларын имитациялау үшін микрофлюидиктердің әлеуетін зерттеуге, осылайша ҚРТ нәтижелерін жақсартуға бағытталған.

Aim of work (in Russian) : Цель проекта — разработать модульную микрофлюидную платформу под названием «оплодотворение на чипе», способную моделировать микрофизиологические условия для сортировки сперматозоидов и последующего успешного оплодотворения человеческих ооцитов (женских развивающихся яйцеклеток) с использованием отсортированных сперматозоидов в единой платформе, дополненной продвинутым программным обеспечением и средствами мониторинга на основе ИИ. Это ускорит и продвинет технологии репродуктивной медицины.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты - сперматозоидтарды сұрыптау және кейіннен адам ооциттерін (дамитын аналық жұмыртқа жасушаларын) бір платформада сұрыпталған сперматозоидтарды пайдаланып сәтті ұрықтандыру үшін қажетті микрофизиологиялық жағдайларды модельдеуге қабілетті, озық бағдарламалық жасақтамамен және жасанды интеллект негізіндегі бақылау құралдарымен толықтырылған «чиптегі ұрықтандыру» деп аталатын модульдік микрофлюидтік платформаны әзірлеу. Бұл репродуктивті медицина технологияларын жеделдетеді және дамытады.

Методы исследования (на русском) : Основные исследовательские подходы включают создание и проектирование микрофлюидной платформы для сортировки сперматозоидов, оплодотворения и инкубации ооцитов в платформе с эмуляцией температуры, вязкости, pH и других in vivo условий, применяемых в традиционных методах ЭКО.

Методы исследования (на казахском) : Негізгі зерттеу тәсілдеріне дәстүрлі ЭКҰ әдістерінде қолданылатын температураны, тұтқырлықты, рН-ты және басқа да in vivo жағдайларын эмуляциялайтын платформада сперматозоидтарды сұрыптау, ұрықтандыру және ооциттерді инкубациялау үшін микрофлюидтік платформаны жасау және жобалау кіреді.

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе работы был разработан и изготовлен микрофлюидный чип для процедуры сортировки сперматозоидов с целью их дальнейшего применения в технологиях экстракорпорального оплодотворения. Экспериментальные испытания разработанного устройства подтвердили результаты численного моделирования, продемонстрировав улучшение показателей подвижности сперматозоидов, целостности ДНК и морфологии клеток. Предварительные расчёты, выполненные в среде COMSOL Multiphysics, показали, что более подвижные сперматозоиды склонны мигрировать к стенкам канала, достигая примерно 53 % разделения за 100 с при слабом, почти нулевом потоке. Полученная модель подтверждает возможность сортировки по подвижности без механического воздействия, что обеспечивает эффективный отбор сперматозоидов высокого качества.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу барысында болашақта экстракорпоральды ұрықтандыру технологияларында пайдалану үшін сперматозоидтарды сұрыптауға арналған микрофлюидті чип жасалып, өндірілді. Әзірленген құрылғыны эксперименттік сынау сандық модельдеу нәтижелерін растады, сперматозоидтардың қозғалғыштығының, ДНҚ тұтастығының және жасуша морфологиясының жақсарғанын көрсетті. COMSOL Multiphysics-те жүргізілген алдын ала есептеулер қозғалғыш сперматозоидтардың канал қабырғаларына қарай жылжуына бейім екенін және төмен, дерлік нөлдік ағын кезінде 100 секунд ішінде шамамен 53% бөлінуге қол жеткізетінін көрсетті. Алынған модель механикалық әсерсіз қозғалғыштықты сұрыптаудың орындылығын растайды, бұл жоғары сапалы сперматозоидтарды тиімді таңдауды қамтамасыз етеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработанный микрофлюидный чип представляет собой устройство из полиметилметакрилата (ПММА) с системой микроканалов шириной и высотой менее чем 500 мкм. Конструкция предусматривает одновременный ввод суспензии сперматозоидов и буферного раствора, обеспечивая ламинарное течение без внешнего насоса. Изготовление чипа осуществлялось методом лазерной резки и термического соединения слоёв, что делает технологию низкозатратной и воспроизводимой. Себестоимость одного чипа оценивается менее чем в 10 USD при лабораторном производстве и может быть значительно снижена при серийном изготовлении. Испытания показали, что применение чипа позволяет увеличить долю подвижных сперматозоидов на 40–50 % по сравнению с исходной пробой, при этом сохраняется высокая целостность ДНК и морфология клеток.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Әзірленген микрофлюидті чип - ені мен биіктігі 500 мкм-ден аз микроканалдар жүйесі бар полиметилметакрилат (PMMA) құрылғысы. Дизайн сперматозоид суспензиясы мен буферлік ерітіндіні бір уақытта енгізуге мүмкіндік береді, бұл сыртқы сорғысыз ламинарлық ағынды қамтамасыз етеді. Чип лазерлік кесу және қабаттарды термиялық байланыстыру арқылы жасалған, бұл технологияны арзан және қайталанатын етеді. Зертханалық өндіріс үшін бір чиптің құны 10 доллардан аз деп бағаланады және жаппай өндіріс үшін айтарлықтай төмендетілуі мүмкін. Сынақ чиптің ДНҚ тұтастығы мен жасуша морфологиясының жоғары деңгейін сақтай отырып, бастапқы үлгімен салыстырғанда қозғалмалы сперматозоидтардың үлесін 40-50%-ға арттыратынын көрсетті.

Level of implementation (in Russian) : Разработанный микрофлюидный чип проходит лабораторные испытания и успешно демонстрирует эффективность сортировки сперматозоидов по подвижности без механического воздействия. В настоящее время технология находится на этапе экспериментального внедрения в рамках научно-исследовательского проекта. Планируется дальнейшая оптимизация конструкции и проведение совместных испытаний с клиническими лабораториями, что позволит перейти к этапу практического применения в процедурах экстракорпорального оплодотворения.

Level of implementation (in Kazakh) : Әзірленген микрофлюидті чип зертханалық сынақтан өтуде және механикалық әсер етпей сперматозоидтарды қозғалғыштығы бойынша сұрыптаудың тиімділігін сәтті көрсетті. Технология қазіргі уақытта зерттеу жобасының бөлігі ретінде эксперименттік енгізу кезеңінде. Клиникалық зертханалармен бірлесіп сынақтан өткізу және жобалауды одан әрі оңтайландыру жоспарлануда, бұл in vitro ұрықтандыру процедураларын практикалық қолдануға көшуге мүмкіндік береді.

Efficiency (in Russian) : Использование разработанного микрофлюидного чипа обеспечивает щадящую сортировку сперматозоидов по подвижности без механического воздействия. Экспериментальные результаты показали улучшение подвижности, морфологии и целостности ДНК сперматозоидов по сравнению с традиционными методами, такими как градиентная центрифуга. Моделирование в COMSOL Multiphysics подтвердило эффективность разделения, достигая около 53 % сортировки за 100 секунд при ламинарном течении с низкой скоростью. Требуются дальнейшие исследования эффективности разработки.

Efficiency (in Kazakh) : Әзірленген микрофлюидті чип механикалық әсерсіз қозғалғыштығы бойынша сперматозоидтарды жұмсақ сұрыптауға мүмкіндік береді. Эксперименттік нәтижелер градиенттік центрифугалар сияқты дәстүрлі әдістермен салыстырғанда сперматозоидтардың қозғалғыштығының, морфологиясының және ДНҚ тұтастығының жақсарғанын көрсетті. Comsol Multiphysics модельдеулері бөлу тиімділігін растады, төмен жылдамдықты ламинарлық ағын кезінде 100 секунд ішінде шамамен 53% сұрыптауға қол жеткізді. Бұл әзірлеменің тиімділігін бағалау үшін қосымша зерттеулер қажет.

Field of application (in Russian) : Разработанная технология может быть использована в клиниках вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) для повышения эффективности процедур экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Кроме того, микрофлюидная платформа может применяться в исследовательских лабораториях, занимающихся изучением качества сперматозоидов, токсичности и мужского бесплодия.

Field of application (in Kazakh) : Азирленген микрофлюидті чип механикасы сперматозоидтарды емдеу үшін қолданылады және сперматозоидтар. Тажірибе бойынша градиенттік центрифугалық сияқты дәрі-дәрмектермен емдеу кезінде сперматозоидтардың қозғалысына төзімділігін, морфологиясын зерттейді. Сол күні. корсетти. Comsol Multiphysics моделі 100 секунд бойы қолданылады және сұйықтықтың 53%-ы қолданылады. Бұл азирлеудің тиімділігін бағалау үшін қосымша зерттеулер жүргізу қажет.