Dankon pro via vizito al Nature.com. La retumilversio, kiun vi uzas, havas limigitan subtenon por CSS. Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu la Kongruecan Reĝimon en Internet Explorer). Dume, por certigi daŭran subtenon, ni prezentos la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
La fekundeco de birdoj dependas de ilia kapablo stoki sufiĉe da vivkapabla spermo dum plilongigita tempodaŭro en la spermstokaj tubuloj (SST). La preciza mekanismo per kiu spermatozooj eniras, loĝas en kaj forlasas la SST restas kontestata. La spermo de ŝarkasaj kokinoj montris altan tendencon al aglutinado, formante moveblajn filamentajn faskojn enhavantajn multajn ĉelojn. Pro la malfacileco observi la motilecon kaj konduton de spermatozooj en opaka salpingo, ni uzis mikrofluidan aparaton kun mikrokanala sekco simila al tiu de spermatozooj por studi spermatozoan aglutinadon kaj motilecon. Ĉi tiu studo diskutas kiel spermfaskoj formiĝas, kiel ili moviĝas kaj ilian eblan rolon en plilongigado de spermloĝado en la SST. Ni esploris spermorapidecon kaj reologian konduton kiam fluida fluo estis generita ene de mikrofluida kanalo per hidrostatika premo (flukvanto = 33 µm/s). La spermatozooj emas naĝi kontraŭ la fluo (pozitiva reologio) kaj la rapideco de la spermatozoa fasko estas signife reduktita kompare kun unuopaj spermatozooj. Spermfaskoj estis observitaj moviĝi en spiralo kaj pliiĝi en longo kaj dikeco kiam pli da unuopaj spermoj estas rekrutitaj. Spermaj faskoj estis observitaj alproksimiĝantaj kaj adherantaj al la flankmuroj de la mikrofluidaj kanaloj por eviti esti balaitaj kun fluida fluorapideco > 33 µm/s. Spermaj faskoj estis observitaj alproksimiĝantaj kaj adherantaj al la flankmuroj de la mikrofluidaj kanaloj por eviti esti balaitaj kun fluida fluorapideco > 33 µm/s. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенюрам стенкам стенкам каналов, чтобы избежать сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. Spermfaskoj estis observitaj alproksimiĝi kaj adheri al la flankmuroj de la mikrofluidaj kanaloj por eviti esti forbalaitaj ĉe fluidaj flurapidecoj >33 µm/s.观察到精子束接近并粘附在微流体通道的侧壁上，以避免被流体流速在微流体通道的侧壁上，以避免被流体流速流体流速> 33 怉迫m/s。怫迂33 µm/s 扫过。 Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стендкосом ближаются канала, чтобы избежать сметания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. Spermfaskoj estis observitaj alproksimiĝi kaj adheri al la flankmuroj de la mikrofluida kanalo por eviti esti forbalaitaj de fluida fluo je >33 µm/s.Skanada kaj transmisia elektrona mikroskopio rivelis, ke la spermfaskoj estis subtenataj de abunda densa materialo. La akiritaj datumoj montras la unikan moveblecon de kokidaj spermatozooj de Sharkazi, same kiel la kapablon de spermatozooj aglutini kaj formi moveblajn faskojn, kio kontribuas al pli bona kompreno pri la longdaŭra konservado de spermatozooj en SMT.
Por atingi fekundigon ĉe homoj kaj plej multaj bestoj, spermo kaj ovoj devas alveni al la loko de fekundigo en la ĝusta tempo. Tial, pariĝado devas okazi antaŭ aŭ dum la ovulado. Aliflanke, iuj mamuloj, kiel hundoj, same kiel ne-mamulaj specioj, kiel insektoj, fiŝoj, reptilioj kaj birdoj, stokas spermon en siaj generaj organoj dum plilongigita tempodaŭro ĝis iliaj ovoj estas pretaj por fekundigo (nesinkrona fekundigo 1 ). Birdoj kapablas konservi la viveblecon de spermatozooj kapablaj fekundigi ovojn dum 2-10 semajnoj 2 .
Ĉi tio estas unika trajto, kiu distingas birdojn de aliaj bestoj, ĉar ĝi provizas altan probablecon de fekundigo post ununura ensemado dum pluraj semajnoj sen samtempa pariĝado kaj ovulado. La ĉefa spermstoka organo, nomata la spermstoka tubulo (SST), situas en la internaj mukozaj faldoj ĉe la uterovagina kuniĝo. Ĝis nun, la mekanismoj, per kiuj spermo eniras, loĝas kaj eliras el la spermobanko, ne estas plene komprenitaj. Surbaze de antaŭaj studoj, multaj hipotezoj estis proponitaj, sed neniu el ili estis konfirmita.
Forman4 hipotezis, ke spermatozooj konservas sian restadon en la suba surfaco (SST) kavaĵo per kontinua oscila movado kontraŭ la direkto de fluida fluo tra proteinaj kanaloj situantaj sur SST-epiteliaj ĉeloj (reologio). ATP estas malplenigita pro la konstanta flagela agado necesa por teni la spermon en la SST-kavaĵo kaj motileco poste malpliiĝas ĝis la spermo estas forportata el la spermobanko per fluida fluo kaj komencas novan vojaĝon laŭ la ascendanta salpingo por fekundigi la spermon. Ovo (Forman4). Ĉi tiu modelo de spermostokado estas subtenata de la detekto per imunocitokemio de akvaporinoj 2, 3 kaj 9 ĉeestantaj en SST-epiteliaj ĉeloj. Ĝis nun, studoj pri la reologio de kokida spermo kaj ĝia rolo en SST-stokado, vagina spermoselektado kaj spermokonkurado mankas. Ĉe kokoj, spermo eniras la vaginon post natura pariĝo, sed pli ol 80% de la spermatozooj estas elĵetitaj el la vagino baldaŭ post pariĝo. Ĉi tio sugestas, ke la vagino estas la ĉefa loko por spermoselektado ĉe birdoj. Krome, oni raportis, ke malpli ol 1% de spermatozooj fekundigitaj en la vagino finas en SST-ojn2. Ĉe artefarita fekundigo de kokidoj en la vagino, la nombro da spermatozooj atingantaj SST-on emas pliiĝi 24 horojn post fekundigo. Ĝis nun, la mekanismo de spermselektado dum ĉi tiu procezo estas neklara, kaj spermmotileco povas ludi gravan rolon en SST-sperma sorbado. Pro la dikaj kaj opakaj muroj de la salpingoj, estas malfacile rekte monitori spermmotilecon en la salpingoj de birdoj. Tial, al ni mankas baza scio pri kiel spermatozooj transiras al SST post fekundigo.
Reologio estis ĵus agnoskita kiel grava faktoro kontrolanta spermotransporton en la mamulaj genitaloj. Bazite sur la kapablo de motilaj spermatozooj migri kontraŭflue, Zaferani kaj aliaj8 uzis mikrofluidan sistemon "corra" por pasive izoli motilajn spermatozoojn el ensekigitaj spermospecimenoj. Ĉi tiu tipo de spermosortigo estas esenca por medicina malfekundeco-traktado kaj klinika esplorado, kaj estas preferata super tradiciaj metodoj, kiuj estas tempo- kaj laborintensaj kaj povas kompromiti spermomorfologion kaj strukturan integrecon. Tamen, ĝis nun, neniuj studoj estis faritaj pri la efiko de sekrecioj el la genitaloj de kokoj sur spermomotilecon.
Sendepende de la mekanismo, kiu konservas la stokadon de spermo en la suba tavolo (SST), multaj esploristoj observis, ke loĝantaj spermatozooj aglutinas unu kontraŭ la alia en la SST de kokoj 9, 10, koturnoj 2, kaj meleagroj 11 por formi aglutinitajn spermfaskojn. La aŭtoroj sugestas, ke ekzistas ligo inter ĉi tiu aglutinado kaj longdaŭra stokado de spermatozooj en la SST.
Tingari kaj Lake12 raportis fortan asocion inter spermatozooj en la sperm-ricevanta glando de la koko kaj pridubis ĉu birdaj spermatozooj aglutinas same kiel mamulaj spermatozooj. Ili kredas, ke la profundaj ligoj inter spermo en la vas deferens povas ŝuldiĝi al la streso kaŭzita de la ĉeesto de granda nombro da spermo en malgranda spaco.
Kiam oni taksas la konduton de spermatozooj sur freŝaj pendantaj vitrolamenoj, oni povas vidi pasemajn signojn de aglutinado, precipe ĉe la randoj de la spermgutoj. Tamen, aglutinado ofte estis ĝenata de la rotacia ago asociita kun kontinua movado, kio klarigas la paseman naturon de ĉi tiu fenomeno. La esploristoj ankaŭ rimarkis, ke kiam la diluilo estis aldonita al la spermo, aperis plilongigitaj "fadenecaj" ĉelagregaĵoj.
Fruaj provoj imiti spermatozoon estis faritaj per forigo de maldika drato de pendanta guto, kio rezultigis plilongigitan spermosimilan veziketon, kiu elstaradis el la spermoguto. La spermatozooj tuj viciĝis paralele ene de la veziketo, sed la tuta unuo rapide malaperis pro la 3D-limigo. Tial, por studi spermatozoan aglutinadon, necesas observi la motilecon kaj konduton de spermatozooj rekte en izolitaj spermstokaj tubuloj, kion malfacilas atingi. Tial necesas disvolvi instrumenton, kiu imitas spermatozoojn, por subteni studojn pri spermmotileco kaj aglutina konduto. Brillard et al13 raportis, ke la averaĝa longo de spermstokaj tubuloj en plenkreskaj kokidoj estas 400-600 µm, sed iuj sub-ŝtopaj surfacoj (SST) povas esti tiel longaj kiel 2000 µm. Mero kaj Ogasawara14 dividis la seminiferajn glandojn en pligrandigitajn kaj nepligrandigitajn spermstokajn tubulojn, ambaŭ samlonge (~500 µm) kaj kololarĝe (~38 µm), sed la averaĝa lumena diametro de la tubuloj estis 56,6 kaj 56,6 µm, respektive 11,2 μm. En la nuna studo, ni uzis mikrofluidan aparaton kun kanalgrandeco de 200 µm × 20 µm (L × A), kies sekco estas iom proksima al tiu de la plifortigita SST. Krome, ni ekzamenis sperman motilecon kaj aglutinan konduton en fluanta fluido, kio kongruas kun la hipotezo de Foreman, ke fluido produktita de SST-epiteliaj ĉeloj tenas spermon en la lumeno en kontraŭflua (reologia) direkto.
La celo de ĉi tiu studo estis superi la problemojn de observado de la motileco de spermatozooj en la salpingoj kaj eviti la malfacilaĵojn de studado de la reologio kaj konduto de spermatozooj en dinamika medio. Mikrofluida aparato estis uzata, kiu kreas hidrostatikan premon por simuli la motilecon de spermatozooj en la genitaloj de kokido.
Kiam guto de diluita spermo-specimeno (1:40) estis ŝarĝita en la mikrokanalan aparaton, oni povis identigi du tipojn de spermo-motileco (izolita spermo kaj ligita spermo). Krome, spermatozooj emis naĝi kontraŭ la fluo (pozitiva reologio; video 1, 2). Kvankam spermfaskoj havis pli malaltan rapidecon ol tiu de solaj spermoj (p < 0,001), ili pliigis la procenton de spermoj montrantaj pozitivan reotakson (p < 0,001; Tabelo 2). Kvankam spermfaskoj havis pli malaltan rapidecon ol tiu de solaj spermoj (p < 0,001), ili pliigis la procenton de spermoj montrantaj pozitivan reotakson (p < 0,001; Tabelo 2). Хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматочных сперматозо1 (), < 0, низкую скорость увеличивали процент сперматозоидов, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001; цтабл). Kvankam la spermatozoaj faskoj havis pli malaltan rapidecon ol tiu de unuopaj spermatozooj (p < 0,001), ili pliigis la procenton de spermatozooj montrantaj pozitivan reotakson (p < 0,001; Tabelo 2).尽管精子束的速度低于孤独精子的速度（p < 0.001），但它们增加了显示阳性流变性的精子百分比（p < 0.001；表2）。尽管 精子束 的 速度 低于 孤独 的 速度 （p <0.001） ， 但 增加 了 显礧 昳座 昳怏 昳怏百分比 （p <0.001 ； 2。。。。。。）））））） Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), процент сперматозоидов с положительной реологией (p < 0,001; таблица 2). Kvankam la rapido de spermfaskoj estis pli malalta ol tiu de unuopaj spermatozooj (p < 0,001), ili pliigis la procenton de spermatozooj kun pozitiva reologio (p < 0,001; Tabelo 2).Pozitiva reologio por unuopaj spermatozooj kaj tufoj estas taksita je proksimume 53% kaj 85%, respektive.
Oni observis, ke la spermatozooj de ŝarkaŝiaj kokinoj tuj post ejakulado formas liniajn faskojn, konsistantajn el dekoj da individuoj. Ĉi tiuj tufoj plilongiĝas kaj dikiĝas laŭlonge de la tempo kaj povas resti in vitro dum pluraj horoj antaŭ ol disipiĝi (video 3). Ĉi tiuj filamentaj faskoj havas la formon de eĥidnaj spermatozooj, kiuj formiĝas ĉe la fino de la epididimo. Oni trovis, ke la spermo de ŝarkaŝia kokino havas altan tendencon aglutini kaj formi retecan faskon en malpli ol unu minuto post kolekto. Ĉi tiuj faskoj estas dinamikaj kaj kapablaj algluiĝi al iuj ajn proksimaj muroj aŭ senmovaj objektoj. Kvankam spermfaskoj reduktas la rapidon de spermoĉeloj, estas klare, ke makroskope ili pliigas ilian linearecon. La longo de la faskoj varias depende de la nombro da spermo kolektitaj en faskoj. Du partoj de la fasko estis izolitaj: la komenca parto, inkluzive de la libera kapo de la aglutinita spermo, kaj la fina parto, inkluzive de la vosto kaj la tuta distala fino de la spermo. Uzante altrapidan fotilon (950 kadroj po sekundo), liberaj kapoj de aglutinitaj spermatozooj estis observitaj en la komenca parto de la fasko, respondecaj pri la movado de la fasko pro sia oscila movo, trenante la ceterajn en la faskon per helikforma movo (Video 4). Tamen, en longaj tufoj, oni observis, ke kelkaj liberaj spermokapoj adheris al la korpo kaj la fina parto de la tufo agas kiel paletoj por helpi propulsi la tufon.
Dum malrapida fluo de fluido, la spermofaskoj moviĝas paralele unu al la alia, tamen ili komencas interkovriĝi kaj algluiĝi al ĉio, kio estas senmova, por ne esti forlavitaj de la kurento dum la flurapido pliiĝas. La faskoj formiĝas kiam manpleno da spermoĉeloj alproksimiĝas unu al la alia, ili komencas moviĝi sinkrone kaj volviĝi unu ĉirkaŭ la alia, kaj poste algluiĝas al glueca substanco. Figuroj 1 kaj 2 montras kiel la spermo alproksimiĝas unu al la alia, formante kuniĝon dum la vostoj volviĝas unu ĉirkaŭ la alia.
La esploristoj aplikis hidrostatikan premon por krei fluidfluon en mikrokanalo por studi spermreologion. Mikrokanalo kun grandeco de 200 µm × 20 µm (L × A) kaj longo de 3.6 µm estis uzata. Uzu mikrokanalojn inter ujoj kun injektiloj ĉe la finoj. Manĝaĵkolorigo estis uzata por igi la kanalojn pli videblaj.
Ligu interkonektajn kablojn kaj akcesoraĵojn al la muro. La filmeto estis prenita per fazkontrasta mikroskopo. Kun ĉiu bildo, fazkontrasta mikroskopio kaj mapaj bildoj estas prezentitaj. (A) La konekto inter du fluoj rezistas la fluon pro helikforma movo (ruĝa sago). (B) La konekto inter la tubfasko kaj la kanala muro (ruĝaj sagoj), samtempe ili estas konektitaj al du aliaj faskoj (flavaj sagoj). (C) Spermfaskoj en la mikrofluida kanalo komencas konektiĝi unu kun la alia (ruĝaj sagoj), formante reton de spermfaskoj. (D) Formado de reto de spermfaskoj.
Kiam guto da diluita spermo estis ŝarĝita en la mikrofluidan aparaton kaj fluo estis kreita, oni observis, ke la spermofasko moviĝis kontraŭ la direkto de la fluo. La faskoj perfekte alkroĉiĝas al la muroj de la mikrokanaloj, kaj la liberaj kapoj en la komenca parto de la faskoj perfekte alkroĉiĝas al ili (video 5). Ili ankaŭ algluiĝas al iuj ajn senmovaj partikloj sur sia vojo, kiel ekzemple derompaĵoj, por rezisti esti forbalaitaj de la fluo. Kun la tempo, ĉi tiuj tufoj fariĝas longaj filamentoj kaptantaj aliajn unuopajn spermatozoojn kaj pli mallongajn tufojn (Video 6). Kiam la fluo komencas malrapidiĝi, longaj vicoj de spermo komencas formi reton de spermolinioj (Video 7; Figuro 2).
Ĉe alta fluorapideco (V > 33 µm/s), la spiralaj movoj de fadenoj pliiĝas kiel provo kapti multajn individuajn spermojn, kiuj formas faskojn por pli bone rezisti la drivantan forton de la fluo. Ĉe alta fluorapideco (V > 33 µm/s), la spiralaj movoj de fadenoj pliiĝas kiel provo kapti multajn individuajn spermojn, kiuj formas faskojn por pli bone rezisti la drivantan forton de la fluo. При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) спиралевидные движения нитей усиливаются, постонькпы поймать множество отдельных сперматозоидов, образующих пучки, которые лучше перматозоидов силе потока. Ĉe altaj flukvantoj (V > 33 µm/s), la helikformaj movoj de la fadenoj pliiĝas dum ili provas kapti multajn individuajn spermatozoojn, formante faskojn, kiuj pli bone kapablas rezisti la drivantan forton de la fluo.在高流速(V > 33 µm/s)时，螺纹的螺旋运动增加，以试图捕捉许多形成束的单个精子，从而更好地抵抗流动的漂移力。在 高 流速 (v> 33 µm/s) 时 ， 的 螺旋 运动 增加 ， 以 试图 许多 形成 束 形成 束 形成 束 动 增加 ，从而 更 地 抵抗 的 漂移力。。。。。。。。。。 При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/с) спиральное движение нитей увеличивается в потьватка множество отдельных сперматозоидов, образующих пучки, чтобы лучше сопротивлше сопротивлятьа сопротивлятьа мася. Ĉe altaj flukvantoj (V > 33 µm/s), la helikforma movo de la filamentoj pliiĝas por provi kapti multajn individuajn spermatozoojn, kiuj formas faskojn por pli bone rezisti la drivajn fortojn de la fluo.Ili ankaŭ provis alkroĉi mikrokanalojn al la flankmuroj.
Spermofaskoj estis identigitaj kiel aretoj de spermokapoj kaj krispiĝantaj vostoj uzante lummikroskopion (LM). Spermofaskoj kun diversaj agregaĵoj ankaŭ estis identigitaj kiel torditaj kapoj kaj flagelaj agregaĵoj, multoblaj kunfanditaj spermovostoj, spermokapoj ligitaj al vosto, kaj spermokapoj kun fleksitaj nukleoj kiel multoblaj kunfanditaj nukleoj. transmisia elektrona mikroskopio (TEM). Skananta elektrona mikroskopio (SEM) montris, ke la spermofaskoj estis eningigitaj agregaĵoj de spermokapoj kaj la spermoagregaĵoj montris fiksitan reton de volvitaj vostoj.
La morfologio kaj ultrastrukturo de spermatozooj, la formado de spermatozoaj faskoj estis studitaj per lummikroskopio (duonsekcio), skana elektrona mikroskopio (SEM) kaj transmisia elektrona mikroskopio (TEM), spermaj ŝmiraĵoj estis koloritaj per akridina oranĝo kaj ekzamenitaj per epifluoreska mikroskopio.
Spermoŝmiraĵo kolorigita per akridina oranĝo (Fig. 3B) montris, ke la spermokapoj estis kungluitaj kaj kovritaj per sekrecia materialo, kio kondukis al la formado de grandaj tufoj (Fig. 3D). La spermofaskoj konsistis el spermagregaĵoj kun reto de ligitaj vostoj (Fig. 4A-C). Spermofaskoj konsistas el la vostoj de multaj spermatozooj kungluitaj (Fig. 4D). Sekretoj (Fig. 4E,F) kovris la kapojn de la spermofaskoj.
Formado de la spermatozoa fasko Uzante fazkontrastan mikroskopion kaj spermajn ŝmiraĵojn makulitajn per akridina oranĝo, oni montris, ke la kapoj de spermatozooj algluiĝas. (A) Frua formado de spermatozoaj tufoj komenciĝas per unu spermatozoo (blanka cirklo) kaj tri spermatozooj (flava cirklo), kun la spiralo komenciĝanta ĉe la vosto kaj finiĝanta ĉe la kapo. (B) Mikrofoto de spermoŝmiraĵo makulita per akridina oranĝo montranta alkroĉitajn spermokapojn (sagoj). La elfluo kovras la kapon(j)n. Pligrandigo × 1000. (C) Disvolviĝo de granda fasko transportata per fluo en mikrofluida kanalo (uzante alt-rapidan fotilon je 950 kadroj po sekundo). (D) Mikrofoto de spermoŝmiraĵo makulita per akridina oranĝo montranta grandajn tufojn (sagoj). Pligrandigo: ×200.
Skananta elektrona mikrofoto de spermofasko kaj spermoŝmiraĵo kolorita per akridina oranĝo. (A, B, D, E) estas ciferecaj koloraj skanaj elektronaj mikrofotoj de spermatozooj, kaj C kaj F estas mikrofotoj de akridina oranĝo koloritaj spermoŝmiraĵoj montrantaj alkroĉiĝon de pluraj spermatozooj ĉirkaŭ la kaŭda reto. (AC) Spermagregaĵoj estas montritaj kiel reto de alkroĉitaj vostoj (sagoj). (D) Adhero de pluraj spermatozooj (kun gluaĵo, rozkolora konturo, sago) ĉirkaŭ la vosto. (E kaj F) Spermokapaj agregaĵoj (montriloj) kovritaj per gluaĵo (montriloj). La spermatozooj formis faskojn kun pluraj vorticosimilaj strukturoj (F). (C) ×400 kaj (F) ×200 pligrandigoj.
Uzante transmisian elektronan mikroskopion, ni trovis, ke spermfaskoj havis alligitajn vostojn (Fig. 6A, C), kapojn alligitajn al vostoj (Fig. 6B), aŭ kapojn alligitajn al vostoj (Fig. 6D). La kapoj de la spermatozooj en la fasko estas kurbaj, prezentante en sekco du nukleajn regionojn (Fig. 6D). En la inciza fasko, la spermatozooj havis torditan kapon kun du nukleaj regionoj kaj multoblaj flagelaj regionoj (Fig. 5A).
Cifereca kolora elektrona mikroskopo montranta la konektajn vostojn en la spermfasko kaj la aglutinan materialon konektantan la spermokapojn. (A) Alkroĉita vosto de granda nombro da spermatozooj. Rimarku kiel la vosto aspektas en kaj portreta (sago) kaj pejzaĝa (sago) projekcioj. (B) La kapo (sago) de la spermo estas ligita al la vosto (sago). (C) Pluraj spermovostoj (sagoj) estas alkroĉitaj. (D) Aglutina materialo (AS, blua) konektas kvar spermokapojn (viola).
Skananta elektrona mikroskopio estis uzata por detekti spermokapojn en spermofaskoj kovritaj per sekrecioj aŭ membranoj (Figuro 6B), indikante ke la spermofaskoj estis ankritaj per eksterĉela materialo. La aglutinita materialo koncentriĝis en la spermokapo (meduzkap-simila asemblaĵo; Fig. 5B) kaj disetendiĝis distale, donante brile flavan aspekton sub fluoreska mikroskopio kiam kolorigita per akridina oranĝo (Fig. 6C). Ĉi tiu substanco estas klare videbla sub skana mikroskopo kaj estas konsiderata ligilo. Duonmaldikaj sekcoj (Fig. 5C) kaj spermoŝmiraĵoj kolorigitaj per akridina oranĝo montris spermofaskojn enhavantajn dense pakitajn kapojn kaj krispajn vostojn (Fig. 5D).
Diversaj mikrofotoj montrantaj agregiĝon de spermokapoj kaj falditaj vostoj uzante diversajn metodojn. (A) Transversa cifereca kolora transmisia elektrona mikrografo de spermfasko montranta volvitan spermokapon kun duparta nukleo (blua) kaj pluraj flagelaj partoj (verda). (B) Cifereca kolora skana elektrona mikrografo montranta areton de meduzsimilaj spermokapoj (sagoj), kiuj ŝajnas esti kovritaj. (C) Duonmaldika sekco montranta agregitajn spermokapojn (sagoj) kaj krispajn vostojn (sagoj). (D) Mikrografo de spermoŝmiraĵo makulita per akridina oranĝo montranta agregaĵojn de spermokapoj (sagoj) kaj krispajn adherajn vostojn (sagoj). Notu, ke glueca substanco (S) kovras la kapon de la spermatozoo. (D) × 1000-pligrandigo.
Per transmisia elektrona mikroskopio (Fig. 7A), oni ankaŭ rimarkis, ke la spermokapoj estis torditaj kaj la nukleoj havis spiralan formon, kiel konfirmite per spermoŝmiraĵoj makulitaj per akridina oranĝo kaj ekzamenitaj per fluoreska mikroskopio (Fig. 7B).
(A) Cifereca kolora transmisia elektrona mikroskopo kaj (B) Akridinoranĝa spermomakulo montranta spiralitajn kapojn kaj alkroĉiĝon de spermokapoj kaj vostoj (sagoj). (B) × 1000-pligrandigo.
Interesa trovo estas, ke la spermo de Sharkazi agregiĝas por formi moveblajn filamentajn faskojn. La ecoj de ĉi tiuj faskoj permesas al ni kompreni ilian eblan rolon en la sorbado kaj stokado de spermatozooj en la suba tavolo de surfaco (SST).
Post pariĝado, la spermo eniras la vaginon kaj spertas intensan selektadprocezon, rezultante en nur limigita nombro da spermo eniranta la SST15,16. Ĝis nun, la mekanismoj per kiuj spermo eniras kaj eliras la SST estas neklaraj. Ĉe kokbirdoj, spermatozooj estas stokitaj en la SST dum plilongigita periodo de 2 ĝis 10 semajnoj, depende de la specio6. Konflikto restas pri la stato de la spermo dum stokado en la SST. Ĉu ili moviĝas aŭ ripozas? Alivorte, kiel spermoĉeloj konservas sian pozicion en la SST tiel longe?
Forman4 sugestis, ke la restado kaj elĵeto de la suba fluido (SST) povus esti klarigitaj per spermomotileco. La aŭtoroj hipotezas, ke spermo konservas sian pozicion naĝante kontraŭ la fluida fluo kreita de la SST-epitelio, kaj ke spermo estas elĵetita el la SST kiam ilia rapido falas sub la punkton, kie ili komencas moviĝi malantaŭen pro manko de energio. Zaniboni5 konfirmis la ĉeeston de akvaporinoj 2, 3 kaj 9 en la apeksa parto de SST-epiteliaj ĉeloj, kio povas nerekte subteni la spermostokadan modelon de Foreman. En la nuna studo, ni trovis, ke preskaŭ duono de la spermatozooj de Sharkashi montras pozitivan reologion en la fluanta fluido, kaj ke aglutinitaj spermofaskoj pliigas la nombron de spermatozooj montrantaj pozitivan reologion, kvankam aglutino malrapidigas ilin. Kiel spermoĉeloj vojaĝas supren laŭ la salpingo de la birdo al la loko de fekundigo ne estas plene komprenata. Ĉe mamuloj, la folikla fluido kemoallogas spermatozoojn. Tamen, oni kredas, kemoallogantoj direktas spermatozoojn alproksimiĝi al longaj distancoj7. Tial, aliaj mekanismoj respondecas pri spermtransporto. La kapablo de spermo orientiĝi kaj flui kontraŭ la salpinga fluido liberigita post pariĝado estis raportita kiel grava faktoro en celado de spermo en musoj. Parker 17 sugestis, ke spermatozooj transiras la oviduktojn naĝante kontraŭ la ciliara fluo en birdoj kaj reptilioj. Kvankam ĝi ne estis eksperimente montrita en birdoj, Adolphi 18 estis la unua, kiu trovis, ke birda spermo donas pozitivajn rezultojn kiam maldika tavolo de likvaĵo inter kovrovitro kaj glitplato estas kreita per strio de filtrilpapero. Reologio. Hino kaj Yanagimachi [19] metis musan ovario-tub-uteran komplekson en perfuzan ringon kaj injektis 1 µl da inko en la istmon por bildigi la fluidfluon en la salpingoj. Ili rimarkis tre aktivan movadon de kuntiriĝo kaj malstreĉiĝo en la salpingoj, en kiu ĉiuj inkbuloj konstante moviĝis al la ampolo de la salpingoj. La aŭtoroj emfazas la gravecon de la tuba fluidfluo de la malsupraj al la supraj salpingoj por spermlevo kaj fekundigo. Brillard20 raportis, ke ĉe kokoj kaj meleagroj, spermatozooj migras per aktiva movado de la vagina enirejo, kie ili estas stokitaj, al la utero-vagina kuniĝo, kie ili estas stokitaj. Tamen, ĉi tiu movado ne estas necesa inter la uterovagina kuniĝo kaj la infundibulo, ĉar la spermatozooj estas transportataj per pasiva delokiĝo. Sciante ĉi tiujn antaŭajn rekomendojn kaj la rezultojn akiritajn en la nuna studo, oni povas supozi, ke la kapablo de spermatozooj moviĝi suprenflue (reologio) estas unu el la ecoj, sur kiuj baziĝas la selektprocezo. Ĉi tio determinas la trairon de spermatozooj tra la vagino kaj ilian eniron en la CCT por stokado. Kiel Forman4 sugestis, ĉi tio ankaŭ povas faciligi la procezon de spermatozooj eniri la SST kaj ĝian vivejon dum iu tempodaŭro kaj poste eliri kiam ilia rapideco komencas malrapidiĝi.
Aliflanke, Matsuzaki kaj Sasanami [21] sugestis, ke birdaj spermatozooj spertas motilecajn ŝanĝojn de dormanto al motileco en la masklaj kaj inaj generaj vojoj. Inhibicio de motileco de loĝanta spermo en la suba tavolo (SST) estis proponita por klarigi la longan stokadotempon de spermo kaj poste rejunigon post forlaso de la SST. Sub hipoksiaj kondiĉoj, Matsuzaki et al. [1] raportis altan produktadon kaj liberigon de laktato en la SST, kio povas konduki al inhibicio de motileco de loĝanta spermo. En ĉi tiu kazo, la graveco de spermoreologio speguliĝas en la selektado kaj sorbado de spermatozooj, kaj ne en ilia stokado.
La ŝablono de sperma aglutinado estas konsiderata kredinda klarigo por la longa stokada periodo de spermo en la suba tavolo (SST), ĉar ĉi tio estas ofta ŝablono de spermoretenado ĉe kokbirdoj2,22,23. Bakst et al. 2 observis, ke la plej multaj spermatozooj adheris unu al la alia, formante fascikulajn agregaĵojn, kaj unuopaj spermatozooj malofte troviĝis en koturnaj CCM. Aliflanke, Wen et al. 24 observis pli disajn spermatozoojn kaj malpli da spermatozoaj tufoj en la SST-kavaĵo ĉe kokoj. Surbaze de ĉi tiuj observoj, oni povas supozi, ke la inklino al sperma aglutinado malsamas inter birdoj kaj inter spermatozooj en la sama ejakulaĵo. Krome, Van Krey et al. 9 sugestis, ke hazarda disiĝo de aglutinitaj spermatozooj respondecas pri la laŭpaŝa penetrado de spermatozooj en la kavaĵon de la salpingo. Laŭ ĉi tiu hipotezo, spermatozooj kun pli malalta aglutina kapacito devus esti elpelitaj el la SST unue. En ĉi tiu kunteksto, la kapablo de spermatozooj aglutini povas esti faktoro influanta la rezulton de sperma konkurenco en malpuraj birdoj. Krome, ju pli longe la aglutiniĝinta spermo disiĝas, des pli longe fekundeco estas konservata.
Kvankam spermatozoagregacio kaj agregacio en faskojn estis observitaj en pluraj studoj2,22,24, ili ne estis priskribitaj detale pro la komplekseco de ilia kinematika observado ene de la SST. Pluraj provoj estis faritaj por studi spermaglutinadon in vitro. Ampleksa sed pasema agregacio estis observita kiam la maldika drato estis forigita de la pendanta semguto. Ĉi tio kondukas al la fakto, ke plilongigita veziko elstaras el la guto, imitante la spermglandon. Pro 3D-limigoj kaj mallongaj gutigaj sekigtempoj, la tuta bloko rapide kadukiĝis9. En la nuna studo, uzante Sharkashi-kokojn kaj mikrofluidajn ĉipojn, ni povis priskribi kiel ĉi tiuj tufoj formiĝas kaj kiel ili moviĝas. Spermfaskoj formiĝis tuj post spermkolekto kaj oni trovis, ke ili moviĝas spirale, montrante pozitivan reologion kiam ĉeeste en la fluo. Krome, kiam makroskope rigardate, oni observis, ke spermfaskoj pliigas la linearecon de motileco kompare kun izolitaj spermatozooj. Ĉi tio sugestas, ke sperma aglutinado povas okazi antaŭ la penetro de suba kaj supra teksturo (SST) kaj ke spermproduktado ne limiĝas al malgranda areo pro streso, kiel antaŭe sugestite (Tingari kaj Lake12). Dum tufformado, la spermatozooj naĝas sinkrone ĝis ili formas kuniĝon, tiam iliaj vostoj volvas unu ĉirkaŭ la alia kaj la kapo de la spermatozoo restas libera, sed la vosto kaj la distala parto de la spermatozoo algluiĝas per glueca substanco. Tial, la libera kapo de la ligamento respondecas pri la movado, trenante la reston de la ligamento. Skananta elektrona mikroskopio de la spermofaskoj montris alligitajn spermokapojn kovritajn per multe da glueca materialo, sugestante, ke la spermokapoj estis alligitaj en ripozfaskoj, kio eble okazis post atingado de la stokloko (SST).
Kiam spermoŝmiraĵo estas kolorigita per akridina oranĝo, eksterĉela alteniĝa materialo ĉirkaŭ la spermoĉeloj videblas sub fluoreska mikroskopo. Ĉi tiu substanco permesas al spermofaskoj adheri kaj gluiĝi al iuj ajn ĉirkaŭaj surfacoj aŭ partikloj, tiel ke ili ne drivas kun la ĉirkaŭa fluo. Tiel, niaj observoj montras la rolon de spermatozoa adhero en la formo de moveblaj faskoj. Ilia kapablo naĝi kontraŭ la fluo kaj algluiĝi al proksimaj surfacoj permesas al spermo resti pli longe en la suba surfaco.
Rothschild25 uzis hemocitometrian fotilon por studi la ŝveban distribuon de bova spermo en guto de suspendo, prenante mikrofotojn per fotilo kun kaj vertikala kaj horizontala optika akso de la mikroskopo. La rezultoj montris, ke la spermatozooj estis altiritaj al la surfaco de la ĉambro. La aŭtoroj sugestas, ke eble ekzistas hidrodinamikaj interagoj inter la spermo kaj la surfaco. Konsiderante tion, kune kun la kapablo de la spermo de kokido Sharkashi formi gluecajn tufojn, tio povus pliigi la probablecon, ke spermo adheros al la subŝtofo-ŝtopa muro kaj estos stokita dum longaj periodoj.
Bccetti kaj Afzeliu26 raportis, ke la spermoglikokalikso estas necesa por gameta rekono kaj aglutinado. Forman10 observis, ke hidrolizo de α-glikozidaj ligoj en glikoproteino-glikolipidaj tegaĵoj per traktado de birda spermo per neŭraminidazo rezultigis reduktitan fekundecon sen influi sperman motilecon. La aŭtoroj sugestas, ke la efiko de neŭraminidazo sur la glikokalikso difektas sperman sekvestradon ĉe la utero-vagina kuniĝo, tiel reduktante fekundecon. Iliaj observoj ne povas ignori la eblecon, ke neŭraminidaza traktado povas redukti spermo- kaj oocitan rekonon. Forman kaj Engel10 trovis, ke fekundeco estis reduktita kiam kokinoj estis inseminitaj intravagine kun spermo traktita per neŭraminidazo. Tamen, IVF kun neŭraminidazo-traktita spermo ne influis fekundecon kompare kun kontrolkokinoj. La aŭtoroj konkludis, ke ŝanĝoj en la glikoproteino-glikolipida tegaĵo ĉirkaŭ la spermmembrano reduktis la kapablon de spermo fekundigi per difektado de sekvestrado de spermo ĉe la utero-vagina transiro, kiu siavice pliigis spermperdon pro la rapideco de la utero-vagina transiro, sed ne influas spermo- kaj ovo-rekonon.
Ĉe meleagroj, Bakst kaj Bauchan [11] trovis malgrandajn veziketojn kaj membranfragmentojn en la kavaĵo de la suba tavolo (SST) kaj observis, ke kelkaj el ĉi tiuj granuletoj kunfandiĝis kun la spermmembrano. La aŭtoroj sugestas, ke ĉi tiuj rilatoj povus kontribui al la longdaŭra stokado de spermatozooj en SST. Tamen, la esploristoj ne precizigis la fonton de ĉi tiuj partikloj, ĉu ili estas sekreciataj de CCT-epiteliaj ĉeloj, produktitaj kaj sekreciataj de la vira reprodukta sistemo, aŭ produktitaj de la spermo mem. Ankaŭ, ĉi tiuj partikloj respondecas pri aglutinado. Grützner et al [27] raportis, ke epididimaj epiteliaj ĉeloj produktas kaj sekrecias specifan proteinon, kiu estas necesa por la formado de unu-poraj spermduktoj. La aŭtoroj ankaŭ raportas, ke la disperso de ĉi tiuj faskoj dependas de la interagado de epididimaj proteinoj. Nixon et al [28] trovis, ke la aldonaĵoj sekrecias proteinon, la acidan cistein-riĉan osteonektinon; SPARC partoprenas en la formado de spermtufoj en mallongbekaj eĥidnoj kaj ornitorinkoj. La disiĝo de ĉi tiuj radioj estas asociita kun la perdo de ĉi tiu proteino.
En la nuna studo, ultrastruktura analizo uzante elektronan mikroskopion montris, ke la spermatozooj adheris al granda kvanto da densa materialo. Oni supozas, ke ĉi tiuj substancoj respondecas pri la aglutinado, kiu kondensiĝas inter kaj ĉirkaŭ la adheraj kapoj, sed je pli malaltaj koncentriĝoj en la vostregiono. Ni supozas, ke ĉi tiu aglutina substanco estas sekreciita el la vira reprodukta sistemo (epididimo aŭ vas deferens) kune kun spermo, ĉar ni ofte observas spermon disiĝantan de limfo kaj sperma plasmo dum ejakulado. Estis raportite, ke dum birdaj spermatozooj pasas tra la epididimo kaj vas deferens, ili spertas maturiĝ-rilatajn ŝanĝojn, kiuj subtenas ilian kapablon ligi proteinojn kaj akiri plasmo-lem-asociitajn glikoproteinojn. La persisto de ĉi tiuj proteinoj sur loĝantaj spermmembranoj en la suba tavolo de la supra tavolo (SST) sugestas, ke ĉi tiuj proteinoj povas influi la akiron de spermmembrana stabileco 30 kaj determini ilian fekundecon 31. Ahammad kaj aliaj32 raportis, ke spermatozooj akiritaj el diversaj partoj de la vira reprodukta sistemo (de la testikoj ĝis la distala vas deferens) montris progreseman pliiĝon de viveblo sub likvaj stokadkondiĉoj, sendepende de stokadotemperaturo, kaj viveblo ĉe kokoj ankaŭ pliiĝas en la salpingoj post artefarita fekundigo.
Spermotufoj de kokidŝarkaŝio havas malsamajn karakterizaĵojn kaj funkciojn ol aliaj specioj kiel eĥidnoj, ornitorinkoj, arbarmusoj, cervoratoj kaj kobajoj. Ĉe kokidŝarkaŝioj, la formado de spermatozoaj faskoj reduktis ilian naĝrapidecon kompare kun unuopaj spermatozooj. Tamen, ĉi tiuj faskoj pliigis la procenton de reologie pozitivaj spermatozooj kaj pliigis la kapablon de spermatozooj stabiligi sin en dinamika medio. Tiel, niaj rezultoj konfirmas la antaŭan sugeston, ke spermaglutinado en SST estas asociita kun longdaŭra spermostokado. Ni ankaŭ hipotezas, ke la inklino de spermo formi tufojn povas kontroli la rapidecon de spermoperdo en SST, kio povas ŝanĝi la rezulton de sperma konkurenco. Laŭ ĉi tiu supozo, spermatozooj kun malalta aglutina kapacito unue liberigas SST, dum spermatozooj kun alta aglutina kapacito produktas la plejparton de la idoj. La formado de unuporaj spermofaskoj estas utila kaj influas la gepatro-infanan rilatumon, sed uzas malsaman mekanismon. Ĉe eĥidnoj kaj ornitorinkoj, la spermatozooj estas aranĝitaj paralele unu al la alia por pliigi la antaŭeniran rapidon de la trabo. Faskoj de eĥidnoj moviĝas ĉirkaŭ tri fojojn pli rapide ol unuopaj spermatozooj. Oni kredas, ke la formado de tiaj spermatozooj en eĥidnoj estas evolua adaptiĝo por konservi dominecon, ĉar inoj estas multpartneraj kaj kutime pariĝas kun pluraj maskloj. Tial, spermatozooj el malsamaj ejakulaĵoj konkurencas furioze pri la fekundigo de la ovo.
Aglutinitaj spermatozooj de ŝarkasaj kokoj estas facile bildigeblaj per fazkontrasta mikroskopio, kiu estas konsiderata avantaĝa ĉar ĝi permesas facilan studon de la konduto de spermatozooj in vitro. La mekanismo per kiu la formado de spermatozooj antaŭenigas reproduktadon en ŝarkasaj kokoj ankaŭ diferencas de tiu vidata en iuj placentaj mamuloj reprezentantaj kooperan spermokonduton, kiel ekzemple arbarmusoj, kie iuj spermatozooj atingas la ovojn, helpante aliajn parencajn individuojn atingi kaj difekti siajn ovojn. pruvi vin mem. altruisma konduto. memfekundigo 34. Alia ekzemplo de koopera konduto en spermatozooj estis trovita en cervomusoj, kie spermatozooj kapablis identigi kaj kombiniĝi kun la plej genetike parencaj spermatozooj kaj formi kooperajn grupojn por pliigi sian rapidecon kompare kun senrilataj spermatozooj 35.
La rezultoj akiritaj en ĉi tiu studo ne kontraŭdiras la teorion de Foman pri longdaŭra stokado de spermatozooj en SWS. La esploristoj raportas, ke spermoĉeloj daŭre moviĝas en la fluo de epiteliaj ĉeloj kovrantaj la SST dum plilongigita tempodaŭro, kaj post certa tempodaŭro, la energirezervoj de la spermoĉeloj malpleniĝas, rezultante en malpliiĝo de la rapido, kiu permesas la elpelon de malgrand-molekulaj substancoj. La energio de spermatozooj kun la fluo de fluido el la lumeno de la SST, la kavaĵo de la salpingo. En la nuna studo, ni observis, ke duono de la unuopaj spermo montris la kapablon naĝi kontraŭ fluantaj fluidoj, kaj ilia adhero en la fasko pliigis ilian kapablon montri pozitivan reologion. Krome, niaj datumoj kongruas kun tiuj de Matsuzaki et al. 1, kiuj raportis, ke pliigita laktata sekrecio en SST povas inhibicii loĝantan spermomotilecon. Tamen, niaj rezultoj priskribas la formadon de spermomotilaj ligamentoj kaj ilian reologian konduton en la ĉeesto de dinamika medio ene de mikrokanalo, provante klarigi ilian konduton en SST. Estonta esplorado povus koncentriĝi pri determinado de la kemia konsisto kaj origino de la aglutina agento, kio sendube helpos esploristojn evoluigi novajn manierojn konservi likvan spermon kaj plilongigi la daŭron de fekundeco.
Dek kvin 30-semajnaj nudkolaj masklaj ŝarkasioj (homozigota dominanto; Na Na) estis elektitaj kiel spermdonantoj en la studo. La birdoj estis breditaj ĉe la Esplorkokejo de la Fakultato pri Agrikulturo, Universitato Aŝit, Gubernio Aŝit, Egiptujo. La birdoj estis loĝigitaj en individuaj kaĝoj (30 x 40 x 40 cm), submetitaj al lumprogramo (16 horoj da lumo kaj 8 horoj da mallumo) kaj nutritaj per dieto enhavanta 160 g da kruda proteino, 2800 kcal da metaboligebla energio, 35 g da kalcio por ĉiu. 5 gramoj da havebla fosforo por kilogramo da dieto.
Laŭ datumoj 36, 37, spermo estis kolektita de viroj per abdomena masaĝo. Entute 45 spermospecimenoj estis kolektitaj de 15 viroj dum 3 tagoj. Spermo (n = 15/tage) estis tuj diluita 1:1 (v:v) per Belsville Poultry Semen Diluent, kiu enhavas kalian difosfaton (1.27 g), mononatrian glutamatan monohidraton (0.867 g), fruktozon (0.5 d), anhidran natrian acetaton (0.43 g), tris(hidroksimetil)aminometanon (0.195 g), kalian citratan monohidraton (0.064 g), kalian monofosfaton (0.065 g), magnezian kloridon (0.034 g) kaj H2O (100 ml), pH = 7,5, osmolareco 333 mOsm/kg38. Diluitaj spermospecimenoj unue estis ekzamenitaj sub lummikroskopo por certigi bonan spermokvaliton (humidecon) kaj poste konservitaj en akvobano je 37°C ĝis uzo ene de duonhoro post la kolektado.
La kinematiko kaj reologio de spermatozooj estas priskribitaj uzante sistemon de mikrofluidaj aparatoj. Spermo-specimenoj estis plue diluitaj ĝis 1:40 en Beltsville Avian Semen Diluent, ŝarĝitaj en mikrofluidan aparaton (vidu sube), kaj kinetaj parametroj estis determinitaj uzante Komputiligitan Spermanalizan (CASA) sistemon antaŭe evoluigitan por mikrofluidika karakterizado. Studu la moveblecon de spermatozooj en likvaj medioj (Departemento de Mekanika Inĝenierarto, Fakultato de Inĝenierarto, Universitato Assiut, Egiptujo). La kromprogramo elŝuteblas ĉe: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39. Kurba rapido (VCL, μm/s), linia rapido (VSL, μm/s) kaj meza trajektoria rapido (VAP, μm/s) estis mezuritaj. Filmetoj de spermatozooj estis prenitaj uzante inversan fazkontrastan mikroskopon Optika XDS-3 (kun 40x objektivo) konektitan al fotilo Tucson ISH1000 je 30 kadroj por sekundo dum 3 sekundoj. Uzu la programaron CASA por studi almenaŭ tri areojn kaj 500 spermotrajektoriojn por ĉiu specimeno. La registrita filmeto estis prilaborita per memfarita CASA-programo. La difino de motileco en la kromprogramo CASA baziĝas sur la naĝrapideco de la spermo kompare kun la flukvanto, kaj ne inkluzivas aliajn parametrojn kiel ekzemple flank-al-flanka movado, ĉar ĉi tio montriĝis pli fidinda en fluida fluo. Reologia moviĝo estas priskribita kiel la movado de spermoĉeloj kontraŭ la direkto de fluida fluo. Spermatozooj kun reologiaj ecoj estis dividitaj per la nombro de motilaj spermatozooj; spermatozooj, kiuj ripozis kaj konvekte moviĝis, estis ekskluditaj de la kalkulo.
Ĉiuj uzitaj kemiaĵoj estis akiritaj de Elgomhoria Pharmaceuticals (Kairo, Egiptujo) krom se alie notita. La aparato estis fabrikita kiel priskribite de El-sherry et al. 40 kun kelkaj modifoj. La materialoj uzitaj por fabriki la mikrokanalojn inkluzivis vitroplatojn (Howard Glass, Worcester, MA), SU-8-25 negativan reziston (MicroChem, Newton, CA), diacetonan alkoholon (Sigma Aldrich, Steinheim, Germanio), kaj poliacetonon. -184, Dow Corning, Midland, Miĉigano). Mikrokanaloj estas fabrikitaj per mola litografio. Unue, klara protekta vizaĝmasko kun la dezirata mikrokanala dezajno estis presita per alt-rezolucia printilo (Prismatic, Kairo, Egiptujo kaj Pacific Arts and Design, Markham, ON). La majstraĵoj estis faritaj uzante vitroplatojn kiel substratojn. La platoj estis purigitaj en acetono, izopropanolo kaj dejonigita akvo kaj poste kovritaj per 20 µm tavolo de SU8-25 per rotacia tegaĵo (3000 rpm, 1 min). La SU-8-tavoloj estis poste milde sekigitaj (65 °C, 2 minutoj kaj 95 °C, 10 minutoj) kaj eksponitaj al UV-radiado dum 50 sekundoj. Post-ekspona bakado je 65 °C kaj 95 °C dum 1 minuto kaj 4 minutoj por krucligi la eksponitajn SU-8-tavolojn, sekvata de evoluigo en diacetona alkoholo dum 6,5 minutoj. Malforte baku la vaflojn (200 °C dum 15 minutoj) por plue solidigi la SU-8-tavolon.
PDMS estis preparita per miksado de la monomero kaj hardilo en pezproporcio de 10:1, poste sengasigita en vakua sekigilo kaj verŝita sur la ĉefan kadron de la SU-8. La PDMS estis hardita en forno (120°C, 30 min), poste la kanaloj estis eltranĉitaj, apartigitaj de la mastro, kaj truitaj por permesi al tuboj esti alkroĉitaj ĉe la eniro kaj eliro de la mikrokanalo. Fine, PDMS-mikrokanaloj estis permanente alkroĉitaj al mikroskopaj lameloj uzante porteblan koronan procesoron (Electro-Technic Products, Ĉikago, IL) kiel priskribite aliloke. La mikrokanalo uzita en ĉi tiu studo mezuras 200 µm × 20 µm (L × A) kaj estas 3.6 cm longa.
La fluidofluo induktita de hidrostatika premo ene de la mikrokanalo estas atingita per konservado de la fluidnivelo en la enira rezervujo super la altecdiferenco Δh39 en la elira rezervujo (Fig. 1).
kie f estas la koeficiento de froto, difinita kiel f = C/Re por laminara fluo en rektangula kanalo, kie C estas konstanto depende de la bildformato de la kanalo, L estas la longo de la mikrokanalo, Vav estas la averaĝa rapido ene de la mikrokanalo, Dh estas la hidraŭlika diametro de la kanalo, g - gravito-akcelo. Uzante ĉi tiun ekvacion, la averaĝa kanalrapido povas esti kalkulita per la sekva ekvacio: