תודה שביקרת ב-Nature.com.לגרסת הדפדפן שבה אתה משתמש יש תמיכת CSS מוגבלת.לקבלת החוויה הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או להשבית את מצב תאימות ב-Internet Explorer).בינתיים, כדי להבטיח תמיכה מתמשכת, נעבד את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
הפוריות של ציפורים תלויה ביכולתן לאחסן מספיק זרע בר-קיימא לפרק זמן ממושך בצינוריות אגירת הזרע (SST).המנגנון המדויק שבו זרעונים נכנסים, שוכנים ויוצאים מה-SST נותר שנוי במחלוקת.הזרע של תרנגולות שרקאסי הראה נטייה גבוהה לאגלוטינציה, ויצרו צרורות חוטים ניידים המכילים תאים רבים.בשל הקושי להתבונן בתנועתיות ובהתנהגות של זרעונים בחצוצרה אטומה, השתמשנו במכשיר מיקרופלואידי עם חתך מיקרו-ערוץ דומה לזה של זרעונים כדי לחקור את אגלוטינציה ותנועתיות של זרעונים.מחקר זה דן כיצד נוצרות צרורות זרע, כיצד הם נעים ותפקידם האפשרי בהארכת תושבות הזרע ב-SST.חקרנו את מהירות הזרע ואת ההתנהגות הראוולוגית כאשר זרימת נוזל נוצרה בתוך תעלה מיקרופלואידית על ידי לחץ הידרוסטטי (קצב זרימה = 33 מיקרון לשנייה).הזרעונים נוטים לשחות נגד הזרם (ריאולוגיה חיובית) ומהירות צרור הזרע מופחת משמעותית בהשוואה לזרעונים בודדים.צרורות זרע נצפו לנוע בספירלה וגדלים באורך ובעובי ככל שמספרים יותר זרעונים בודדים. צרורות זרע נצפו מתקרבים ונצמדים לדפנות התעלות המיקרו-נוזליות כדי למנוע סחיפה במהירות זרימת נוזלים מעל 33 מיקרומטר/שניה. צרורות זרע נצפו מתקרבים ונצמדים לדפנות התעלות המיקרו-נוזליות כדי למנוע סחיפה במהירות זרימת נוזלים מעל 33 מיקרומטר/שניה. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюидных, микрофлюидных етания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. נצפו צרורות זרע מתקרבות ונצמדות לדפנות הצדדיות של התעלות המיקרו-נוזליות כדי להימנע מהיסחפות בקצבי זרימת נוזלים מעל 33 מיקרון לשנייה.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>/33 ש'33 µm/s 扫过. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрожидкостног, боковым стенкам микрожидкостног метания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. נצפו צרורות זרע מתקרבות ונצמדות לדפנות הצדדיות של התעלה המיקרופלואידית כדי להימנע מהיסחפות על ידי זרימת נוזלים ב->33 מיקרומטר לשנייה.סריקה ומיקרוסקופ אלקטרונים שידור גילו שצרורות הזרע נתמכו על ידי חומר צפוף בשפע.הנתונים שהתקבלו מדגימים את הניידות הייחודית של זרעוני עוף שרקאזי, כמו גם את יכולתם של זרעונים להצטבר וליצור צרורות ניידות, מה שתורם להבנה טובה יותר של האחסון לטווח ארוך של זרעונים ב-SMT.
כדי להשיג הפריה בבני אדם וברוב בעלי החיים, הזרע והביציות חייבים להגיע למקום ההפריה בזמן הנכון.לכן, ההזדווגות חייבת להתרחש לפני או בזמן הביוץ.מצד שני, יונקים מסוימים, כמו כלבים, וכן מינים שאינם יונקים, כמו חרקים, דגים, זוחלים וציפורים, אוגרים זרע באיברי הרבייה שלהם למשך זמן ממושך עד שהביציות שלהם מוכנות להפריה (הפריה אסינכרונית 1 ).ציפורים מסוגלות לשמור על הכדאיות של זרעונים המסוגלים להפרות ביציות במשך 2-10 שבועות2.
זוהי תכונה ייחודית המבדילה ציפורים מבעלי חיים אחרים, שכן היא מספקת סבירות גבוהה להפריה לאחר הזרעה בודדת למשך מספר שבועות ללא הזדווגות וביוץ בו זמנית.איבר אגירת הזרע הראשי, הנקרא צינור אחסון הזרע (SST), ממוקם בקפלי הרירית הפנימיים בצומת הרחם.עד כה, המנגנונים שבהם זרע נכנסים, שוהים ויוצאים מבנק הזרע אינם מובנים במלואם.בהתבסס על מחקרים קודמים, השערות רבות הועלו, אך אף אחת מהן לא אוששה.
Forman4 שיער שזרעונים שומרים על מגוריהם בחלל ה-SST באמצעות תנועה נדנדת מתמשכת כנגד כיוון זרימת הנוזל דרך תעלות חלבון הממוקמות על תאי אפיתל SST (ריולוגיה).ה-ATP מתרוקן עקב פעילות הדגלים המתמדת הדרושה לשמירה על הזרע בלומן ה-SST והתנועתיות יורדת בסופו של דבר עד שהזרע מבוצע מבנק הזרע על ידי זרימת נוזלים ומתחיל מסע חדש במורד החצוצרה העולה כדי להפרות את הזרע.ביצה (פורמן4).מודל זה של אחסון זרע נתמך על ידי זיהוי על ידי אימונוציטוכימיה של אקוופורינים 2, 3 ו-9 הקיימים בתאי אפיתל SST.עד כה, חסרים מחקרים על ריאולוגיה של זרע עוף ותפקידו באחסון SST, בחירת זרע נרתיק ותחרות זרע.בתרנגולות, הזרע חודר לנרתיק לאחר ההזדווגות הטבעית, אך יותר מ-80% מהזרעונים נפלטים מהנרתיק זמן קצר לאחר ההזדווגות.זה מצביע על כך שהנרתיק הוא האתר העיקרי לבחירת זרע בציפורים.בנוסף, דווח שפחות מ-1% מהזרעונים המופריים בנרתיק מגיעים ל-SSTs2.בהזרעה מלאכותית של אפרוחים בנרתיק, מספר הזרעונים המגיעים ל-SST נוטה לעלות 24 שעות לאחר ההזרעה.עד כה, מנגנון בחירת הזרע במהלך תהליך זה אינו ברור, ותנועתיות הזרע עשויה לשחק תפקיד חשוב בספיגת זרע SST.בשל הקירות העבים והאטומים של החצוצרות, קשה לנטר ישירות את תנועתיות הזרע בחצוצרות של ציפורים.לכן, חסר לנו ידע בסיסי כיצד עוברים זרעונים ל-SST לאחר ההפריה.
ריאולוגיה הוכרה לאחרונה כגורם חשוב השולט בהובלת זרע באיברי המין של היונקים.בהתבסס על היכולת של זרעונים תנועתיים לנדוד נגד זרם, Zaferani et al8 השתמשו במערכת מיקרופלואידית Corra כדי לבודד באופן פסיבי זרעונים תנועתיים מדגימות זרע עטו.סוג זה של מיון זרע חיוני לטיפול בפוריות רפואית ולמחקר קליני, ומועדף על פני שיטות מסורתיות הדורשות זמן ועבודה ויכולות לפגוע במורפולוגיה של הזרע ובשלמות המבנית.עם זאת, עד כה לא נערכו מחקרים על השפעת הפרשות מאיברי המין של תרנגולות על תנועתיות הזרע.
ללא קשר למנגנון השומר על הזרע המאוחסן ב-SST, חוקרים רבים הבחינו שזרעונים תושבים מתקבצים ראש בראש ב-SST של תרנגולות 9, 10, שליו 2 ותרנגולי הודו 11 ויוצרים צרורות זרע צבורים.המחברים מציעים כי קיים קשר בין צבירה זו לבין אחסון לטווח ארוך של spermatozoa ב-SST.
Tingari ו-Lake12 דיווחו על קשר חזק בין זרעונים בבלוטת הזרע של התרנגולת ושאלו האם זרעונים של עופות מתקבצים באותו אופן כמו זרע של יונקים.הם מאמינים שהקשרים העמוקים בין זרעונים בצינור הזרע עשויים לנבוע מהלחץ הנגרם מנוכחות של מספר רב של זרעונים בחלל קטן.
כאשר מעריכים את ההתנהגות של זרעונים על שקופיות זכוכית תלויות טריות, ניתן לראות סימנים חולפים של אגלוטינציה, במיוחד בקצוות של טיפות הזרע.עם זאת, האגלוטינציה הופרעה לעתים קרובות על ידי הפעולה הסיבובית הקשורה לתנועה מתמשכת, מה שמסביר את האופי החולף של תופעה זו.החוקרים גם שמו לב שכאשר הוסף המדלל לזרע, הופיעו צבירי תאים "דמויי חוט" מוארכים.
ניסיונות מוקדמים לחקות זרע נעשו על ידי הסרת חוט דק מטיפה תלויה, מה שהביא לשלפוחית ​​מוארכת דמוית זרע שבלטה מתוך טיפת הזרע.הזרעונים התייצבו מיד בצורה מקבילה בתוך השלפוחית, אך היחידה כולה נעלמה במהירות עקב מגבלת התלת-ממד.לכן, כדי לחקור אגלוטינציה של זרעונים, יש צורך לבחון את התנועתיות וההתנהגות של הזרע ישירות באבובות אחסון זרע מבודדות, דבר שקשה להשיג.לכן, יש צורך לפתח מכשיר המחקה זרעונים כדי לתמוך במחקרים על תנועתיות זרע והתנהגות צבירה.Brillard et al13 דיווחו כי האורך הממוצע של צינוריות אחסון זרע בגוזלים בוגרים הוא 400-600 מיקרומטר, אך חלק מה-SSTs יכולים להיות ארוכים עד 2000 מיקרון.Mero ו-Ogasawara14 חילקו את בלוטות הזרע לצינוריות אחסון זרע מוגדלות ולא מוגדלות, שתיהן זהות באורך (~500 מיקרומטר) ורוחב הצוואר (~38 מיקרומטר), אך קוטר הלומן הממוצע של הצינוריות היה 56.6 ו-56.6 מיקרומטר.., בהתאמה 11.2 מיקרומטר, בהתאמה.במחקר הנוכחי, השתמשנו במכשיר מיקרופלואידי בגודל ערוץ של 200 מיקרומטר × 20 מיקרומטר (W × H), שחתך הרוחב שלו קרוב במקצת לזה של ה-SST המוגבר.בנוסף, בדקנו את תנועתיות הזרע והתנהגות אגלוטינציה בנוזל זורם, מה שעולה בקנה אחד עם ההשערה של פורמן לפיה נוזל המיוצר על ידי תאי אפיתל SST שומר על זרע בלומן בכיוון זרם נגדי (ריאולוגי).
מטרת מחקר זה הייתה להתגבר על הבעיות של התבוננות בתנועתיות של הזרע בחצוצרה ולהימנע מהקשיים של לימוד הריאולוגיה וההתנהגות של זרעונים בסביבה דינמית.נעשה שימוש במכשיר מיקרופלואידי שיוצר לחץ הידרוסטטי כדי לדמות תנועתיות זרע באיברי המין של תרנגולת.
כאשר הועלתה טיפה מדגימת זרע מדוללת (1:40) למכשיר המיקרו-ערוץ, ניתן היה לזהות שני סוגים של תנועתיות זרע (זרע מבודד וזרע קשור).בנוסף, זרעונים נטו לשחות נגד הזרם (ריולוגיה חיובית; סרטון 1, 2). למרות שלצרורות הזרע הייתה מהירות נמוכה מזו של זרע בודד (p < 0.001), הם הגדילו את אחוז הזרעים המציגים ריאוטקסיס חיובית (p < 0.001; טבלה 2). למרות שלצרורות הזרע הייתה מהירות נמוכה מזו של זרע בודד (p < 0.001), הם הגדילו את אחוז הזרעים המציגים ריאוטקסיס חיובית (p < 0.001; טבלה 2). Хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), Хотя пучки сперматозоидов (p < 0,001), озоидов, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001; таблица 2). למרות שלצרורות הזרעונים הייתה מהירות נמוכה מזו של זרעונים בודדים (p < 0.001), הם העלו את אחוז הזרעונים המציגים ראוטאקסיס חיובי (p < 0.001; טבלה 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 显倧示 昳分比 （p <0.001 ； 2。。。。。。）)））)) Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увелитичив положительной реологией (p < 0,001; таблица 2). למרות שמהירות צרורות הזרע הייתה נמוכה מזו של זרעונים בודדים (p < 0.001), הם העלו את אחוז הזרעונים עם ריאולוגיה חיובית (p < 0.001; טבלה 2).ראוולוגיה חיובית עבור זרעונים בודדים וציצים מוערכת בכ-53% ו-85%, בהתאמה.
נצפה כי הזרעונים של תרנגולות שרקסי מיד לאחר שפיכה יוצרים צרורות ליניאריים, המורכבים מעשרות פרטים.קוביות אלו מתגברות באורך ובעובי עם הזמן ועשויות להישאר במבחנה במשך מספר שעות לפני התפוגגות (וידאו 3).צרורות חוטיים אלה מעוצבים כמו spermatozoa echidna הנוצרים בקצה האפידידימיס.לזרע תרנגולת שרקאשי נמצאה נטייה גבוהה להצטבר וליצור צרור מרושת תוך פחות מדקה לאחר האיסוף.קורות אלו דינמיות ומסוגלות להיצמד לכל קירות סמוכים או חפצים סטטיים.למרות שצרורות זרע מפחיתים את מהירות תאי הזרע, ברור שמקרוסקופית הם מגבירים את הליניאריות שלהם.אורך הצרורות משתנה בהתאם למספר הזרע שנאסף בצרורות.שני חלקים של הצרור בודדו: החלק הראשוני, כולל הראש החופשי של הזרע הצבור, והחלק הסופני, כולל הזנב וכל הקצה המרוחק של הזרע.באמצעות מצלמה מהירה (950 פריימים לשנייה), נצפו ראשים חופשיים של זרעונים צבורים בחלק הראשוני של הצרור, האחראים לתנועת הצרור עקב תנועתם הנדנודתית, וגוררים את הנותרים לתוך הצרור בתנועת סליל (וידאו 4).עם זאת, בציצים ארוכים, נצפה שחלק מראשי הזרע החופשיים נדבקו לגוף והחלק הסופי של הציצית פועלים כשבשבים המסייעים להניע את הציצית.
בעוד בזרימה איטית של נוזל, צרורות הזרע נעים במקביל זה לזה, אולם הם מתחילים לחפוף ולהיצמד לכל מה שדומם, כדי לא להיסחף בזרימת הזרם ככל שמהירות הזרימה עולה.הצרורות נוצרים כשקומץ תאי זרע מתקרבים זה לזה, הם מתחילים לנוע בסינכרוני ולעטוף זה את זה, ואז נצמדים לחומר דביק.איורים 1 ו-2 מראים כיצד הזרע מתקרב זה לזה, ויוצר צומת כאשר הזנבות עוטפים זה את זה.
החוקרים הפעילו לחץ הידרוסטטי כדי ליצור זרימת נוזלים במיקרו-ערוץ כדי לחקור ריאולוגיה של הזרע.נעשה שימוש במיקרו-תעלה בגודל של 200 מיקרומטר × 20 מיקרומטר (W × H) ואורך של 3.6 מיקרומטר.השתמש במיקרו ערוצים בין מיכלים עם מזרקים מותאמים בקצוות.צבעי מאכל שימשו כדי להפוך את הערוצים לגלויים יותר.
קשרו כבלים ואביזרים לקיר.הסרטון צולם עם מיקרוסקופ ניגודיות פאזה.עם כל תמונה, מוצגות מיקרוסקופ ניגודיות פאזה ומיפוי תמונות.(א) החיבור בין שני זרמים מתנגד לזרימה עקב תנועה סלילנית (חץ אדום).(ב) החיבור בין צרור הצינור לדופן התעלה (חצים אדומים), במקביל הם מחוברים לשני צרורות נוספים (חצים צהובים).(ג) צרורות זרע בערוץ המיקרופלואידי מתחילות להתחבר זו לזו (חצים אדומים), ויוצרות רשת של צרורות זרע.(ד) יצירת רשת של צרורות זרע.
כאשר הועלתה טיפת זרע מדולל לתוך המכשיר המיקרופלואידי ונוצרה זרימה, נצפתה קרן הזרע נעה נגד כיוון הזרימה.הצרורות מתאימים היטב לקירות המיקרו-ערוצים, והראשים הפנויים בחלק הראשוני של הצרורות מתאימים היטב אליהם (סרטון 5).הם גם נצמדים לכל חלקיקי נייחים בדרכם, כגון פסולת, כדי להתנגד להיסחף בזרם.עם הזמן, גדילים אלה הופכים לחוטים ארוכים הלוכדים זרעונים בודדים אחרים וציצים קצרים יותר (וידאו 6).כאשר הזרימה מתחילה להאט, שורות ארוכות של זרע מתחילות ליצור רשת של קווי זרע (וידאו 7; איור 2).
במהירות זרימה גבוהה (V > 33 µm/s), תנועות הספירלה של החוטים מוגברות כניסיון לתפוס הרבה צרורות יוצרות זרע בודדים, להתנגד טוב יותר לכוח הסחף של הזרימה. במהירות זרימה גבוהה (V > 33 µm/s), תנועות הספירלה של החוטים מוגברות כניסיון לתפוס הרבה צרורות יוצרות זרע בודדים, להתנגד טוב יותר לכוח הסחף של הזרימה. При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) спиралевидные движения нитей усиливаются, поскольку опыва отдельных сперматозоидов, образующих пучки, которые лучше противостоят дрейфующей силе потока. בקצבי זרימה גבוהים (V > 33 µm/s), תנועות הסליל של הגדילים מתגברות כאשר הם מנסים לתפוס צרורות בודדים היוצרים זרעונים בודדים המסוגלים יותר להתנגד לכוח הסחף של הזרימה.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在高流速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 形仲 坟 形仲 坟 形成 ​​缌更 地 抵抗 的 漂移力。。。。。。。。。。 При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/с) спиральное движение нитей увеличивается в попытке захн сперматозоидов, образующих пучки, чтобы лучше сопротивляться силам дрейфа потока. בקצבי זרימה גבוהים (V > 33 µm/s), התנועה הסלילנית של החוטים גוברת בניסיון ללכוד צרורות רבים של זרעונים בודדים היוצרים כדי להתנגד טוב יותר לכוחות הסחף של הזרימה.הם גם ניסו לחבר מיקרו-ערוצים לדפנות.
צרורות זרע זוהו כצבירים של ראשי זרע וזנבות מתפתלים באמצעות מיקרוסקופ אור (LM).צרורות זרע עם אגרגטים שונים זוהו גם כראשים מעוותים ואגרגטים דגלניים, זנבות זרע מרובים התמזגו, ראשי זרע המחוברים לזנב וראשי זרע עם גרעינים מכופפים כגרעינים מרובים.מיקרוסקופ אלקטרונים העברה (TEM).מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM) הראתה שצרורות הזרע היו אגרגטים עטופים של ראשי זרע וצבירי הזרע הראו רשת מחוברת של זנבות עטופים.
המורפולוגיה והמבנה האולטרה של spermatozoa, יצירת צרורות spermatozoa נחקרו באמצעות מיקרוסקופ אור (חצי חתך), מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) ומיקרוסקופ אלקטרונים העברה (TEM), מריחות זרע נצבעו בכתום אקרידין ונבדקו באמצעות מיקרוסקופיה אפיפלואורסצנטית.
צביעת מריחת זרע בתפוז אקרידין (איור 3B) הראתה שראשי הזרע היו דבוקים זה לזה ומכוסים בחומר מפריש, מה שהוביל להיווצרות של ציצים גדולים (איור 3D).צרורות הזרע היו מורכבים מאגרגטים של זרע עם רשת של זנבות מחוברים (איור 4A-C).צרורות זרע מורכבים מזנבות של זרעונים רבים הדבוקים זה לזה (איור 4D).סודות (איור 4E,F) כיסו את ראשי צרורות הזרעונים.
היווצרות צרור הזרעונים באמצעות מיקרוסקופ ניגודיות פאזה ומריחות זרע מוכתמות בכתום אקרידין, הראו שראשי הזרע נדבקים זה לזה.(א) יצירת ציצית זרע מוקדמת מתחילה בזרע (עיגול לבן) ושלושה זרעונים (עיגול צהוב), כשהספירלה מתחילה בזנב ומסתיימת בראש.(ב) צילום מיקרוסקופ של כתם זרע מוכתם בכתום אקרידין המראה ראשי זרע נצמדים (חצים).ההפרשה מכסה את הראש/ים.הגדלה × 1000. (C) פיתוח קרן גדולה המועברת בזרימה בתעלה מיקרופלואידית (באמצעות מצלמה במהירות גבוהה ב-950 fps).(ד) מיקרוסקופ של מריחת זרע מוכתמת בכתום אקרידין מראה ציצים גדולים (חצים).הגדלה: ×200.
מיקרוסקופ אלקטרוני סורק של קרן זרע ומשטח זרע מוכתם בכתום אקרידין.(A, B, D, E) הם צילומי אלקטרונים דיגיטליים סורקים צבעוניים של זרעונים, ו-C ו-F הם צילומי מיקרו של מריחות זרע מוכתמות בכתום אקרידין המראות התקשרות של מספר זרעונים העוטפים את הרשת הזנב.(AC) אגרגטים של זרע מוצגים כרשת של זנבות מחוברים (חצים).(ד) הידבקות של מספר זרעונים (עם חומר דבק, קו מתאר ורוד, חץ) העוטפים את הזנב.(E ו-F) אגרגטים ראשי זרע (מצביעים) מכוסים בחומר דבק (מצביעים).הזרעונים יצרו צרורות עם כמה מבנים דמויי מערבולת (F).(C) ×400 ו-(F) ×200 הגדלות.
באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית העברה, מצאנו שלצרורות זרע היו זנבות מחוברים (איור 6A, C), ראשים מחוברים לזנב (איור 6B), או ראשים מחוברים לזנב (איור 6D).ראשי הזרעונים בצרור מעוקלים, ומציגים בחתך שני אזורים גרעיניים (איור 6D).בצרור החתך, לזרעונים היה ראש מעוות עם שני אזורים גרעיניים ואזורי דגל מרובים (איור 5A).
מיקרוסקופ אלקטרוני צבעוני דיגיטלי המראה את זנבות החיבור בצרור הזרע ואת החומר המתאגרף המחבר את ראשי הזרע.(א) זנב מחובר של מספר רב של זרעונים.שימו לב איך הזנב נראה בהקרנות לאורך (חץ) וגם בהקרנות לרוחב (חץ).(ב) ראש (חץ) של הזרע מחובר לזנב (חץ).(ג) מחוברים מספר זנבות זרע (חצים).(ד) חומר צבירה (AS, כחול) מחבר ארבעה ראשי זרע (סגול).
מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת שימשה לאיתור ראשי זרע בצרורות זרע מכוסים בהפרשות או ממברנות (איור 6B), מה שמצביע על כך שצרורות הזרע היו מעוגנות על ידי חומר חוץ תאי.החומר הצבור רוכז בראש הזרע (מכלול דמוי ראש מדוזה; איור 5B) והתרחב באופן מרוחק, והעניק מראה צהוב מבריק במיקרוסקופ פלואורסצנטי כאשר הוא נצבע בכתום אקרידין (איור 6C).חומר זה נראה בבירור תחת מיקרוסקופ סורק ונחשב לחומר מקשר.חלקים דקים למחצה (איור 5C) ומריחות זרע מוכתמות בכתום אקרידין הראו צרורות זרע המכילים ראשים צפופים וזנבות מסולסלים (איור 5D).
צילומים שונים המציגים הצטברות של ראשי זרע וזנבות מקופלים בשיטות שונות.(א) מיקרוסקופ אלקטרוני של שידור אלקטרוני צבעוני בחתך רוחב של צרור זרע המראה ראש זרע מפותל עם גרעין שני חלקים (כחול) ומספר חלקים דגלניים (ירוק).(ב) מיקרוסקופ אלקטרוני סריקת צבע דיגיטלית המראה מקבץ של ראשי זרע דמויי מדוזה (חצים) שנראה מכוסה.(ג) קטע דק למחצה המראה ראשי זרע מצטברים (חצים) וזנבות מסולסלים (חצים).(ד) מיקרוסקופ של כתם זרע מוכתם בכתום אקרידין המראה אגרגטים של ראשי זרע (חציים) וזנבות צמודים מסולסלים (חצים).שימו לב שחומר דביק (S) מכסה את ראש הזרע.(ד) הגדלה של 1000.
באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית העברה (איור 7A), צוין גם שראשי הזרע היו מעוותים ולגרעינים צורת ספירלה, כפי שאושר על ידי מריחות זרע שנצבעו באקרידין כתום ונבדקו באמצעות מיקרוסקופיה פלואורסצנטית (איור 7B).
(א) מיקרוסקופ אלקטרוני שידור צבעוני דיגיטלי ו-(ב) כתם זרע מוכתם בצבע אקרידין המראה ראשים מפותלים וחיבור של ראשי זרע וזנבות (חצים).(ב) הגדלה של 1000.
ממצא מעניין הוא שהזרע של שרקזי מתקבץ ויוצר צרורות חוטים ניידים.המאפיינים של צרורות אלה מאפשרים לנו להבין את תפקידם האפשרי בספיגה ואחסון של spermatozoa ב-SST.
לאחר ההזדווגות, הזרע נכנס לנרתיק ועובר תהליך בחירה אינטנסיבי, וכתוצאה מכך רק מספר מצומצם של זרע נכנס ל-SST15,16.נכון להיום, המנגנונים שבהם זרע נכנס ויוצא מה-SST אינם ברורים.בעופות, זרעונים מאוחסנים ב-SST לתקופה ממושכת של 2 עד 10 שבועות, תלוי במין6.נותרה מחלוקת לגבי מצב הזרע במהלך האחסון ב-SST.האם הם בתנועה או במנוחה?במילים אחרות, איך תאי זרע שומרים על מיקומם ב-SST כל כך הרבה זמן?
Forman4 הציע שניתן להסביר את השהייה והפליטה של ​​SST במונחים של תנועתיות הזרע.הכותבים משערים שזרעונים שומרים על מיקומם על ידי שחייה נגד זרימת הנוזלים שנוצרת על ידי אפיתל SST ושהזרע נפלט מה-SST כאשר מהירותם יורדת מתחת לנקודה בה הם מתחילים לנוע אחורה עקב חוסר אנרגיה.Zaniboni5 אישר את נוכחותם של אקוופורינים 2, 3 ו-9 בחלק העליון של תאי אפיתל SST, מה שעשוי לתמוך בעקיפין במודל אחסון הזרע של Foreman.במחקר הנוכחי, מצאנו שכמעט מחצית מהזרעונים של שרקאשי מציגים ריאולוגיה חיובית בנוזל הזורם, ושצרורות זרע צמודים מגדילים את מספר הזרעונים המציגים ריאולוגיה חיובית, למרות שהאצטוניות מאטה אותם.כיצד תאי זרע נעים במעלה החצוצרה של הציפור אל מקום ההפריה אינו מובן במלואו.אצל יונקים, הנוזל הזקיק מושך את הזרעונים.עם זאת, מאמינים כי כימו-משכיות מכוונים זרעונים להתקרב למרחקים ארוכים7.לכן, מנגנונים אחרים אחראים להובלת זרע.דווח כי יכולת הזרע להתמצא ולזרום כנגד נוזל החצוצרה המשתחרר לאחר ההזדווגות מהווה גורם מרכזי במיקוד לזרע בעכברים.פרקר 17 הציע שזרעונים חוצים את הביציות על ידי שחייה נגד זרם הריסי בציפורים וזוחלים.למרות שזה לא הוכח בניסוי בציפורים, Adolphi18 היה הראשון שגילה שזרע של עופות נותן תוצאות חיוביות כאשר נוצרת שכבה דקה של נוזל בין כיסוי למגלשה עם רצועה של נייר סינון.ריאולוגיה.Hino ו-Yanagimachi [19] הניחו קומפלקס שחלות-חצוצרות-רחם של עכבר בטבעת זלוף והזריקו 1 μl של דיו לאיסטמוס כדי לדמיין את זרימת הנוזל בחצוצרות.הם הבחינו בתנועה אקטיבית מאוד של כיווץ והרפיה בחצוצרה, שבה כל כדורי הדיו נעו בהתמדה לעבר האמפולה של החצוצרה.המחברים מדגישים את החשיבות של זרימת נוזל החצוצרות מהחצוצרות התחתונות אל העליונות להעלאת זרע ולהפריה.Brillard20 דיווח כי בתרנגולות ובתרנגולי הודו, זרעונים נודדים בתנועה אקטיבית מהכניסה לנרתיק, שם הם מאוחסנים, לצומת הרחם-נרתיק, שם הם מאוחסנים.עם זאת, תנועה זו אינה נדרשת בין צומת הרחם והאינפונדיבולום מכיוון שהזרעונים מועברים בעקירה פסיבית.בהכרת ההמלצות הקודמות הללו והתוצאות שהתקבלו במחקר הנוכחי, ניתן להניח שהיכולת של זרעונים לנוע במעלה הזרם (ריולוגיה) היא אחת התכונות עליהן מתבסס תהליך הבחירה.זה קובע את המעבר של spermatozoa דרך הנרתיק ואת כניסתם לתוך CCT לאחסון.כפי שהציע פורמן4, זה עשוי גם להקל על תהליך כניסת הזרע ל-SST ולבית הגידול שלו למשך פרק זמן ואז יציאה כאשר המהירות שלהם מתחילה להאט.
מצד שני, Matsuzaki ו-Sasanami 21 הציעו שזרעונים של עופות עוברים שינויים בתנועתיות מתרדמה לתנועתיות בדרכי הרבייה הזכריות והנקבות.עיכוב תנועתיות הזרע התושב ב-SST הוצע כדי להסביר את זמן האחסון הארוך של הזרע ולאחר מכן התחדשות לאחר עזיבת ה-SST.בתנאים היפוקסיים, Matsuzaki et al.1 דיווח על ייצור ושחרור גבוהים של לקטט ב-SST, מה שעלול להוביל לעיכוב של תנועתיות הזרע המקומית.במקרה זה, החשיבות של ריאולוגיית הזרע באה לידי ביטוי בבחירה ובספיגה של זרעונים, ולא באגירתם.
דפוס צמיחת הזרע נחשב להסבר מניח את הדעת לתקופת האחסון הארוכה של הזרע ב-SST, שכן זהו דפוס נפוץ של שימור זרע בעופות2,22,23.בקסט וחב'.2 הבחינו שרוב הזרעונים נדבקו זה לזה, ויצרו אגרגטים פאסקולריים, ורק לעתים נדירות נמצאו זרעונים בודדים ב-CCM שליו.מצד שני, Wen et al.24 צפו יותר זרעונים מפוזרים ופחות ציצי זרע בלומן SST אצל תרנגולות.בהתבסס על תצפיות אלו, ניתן להניח שהנטייה לאגלוטינציה של זרע שונה בין ציפורים ובין זרעונים באותה שפיכה.בנוסף, Van Krey et al.9 הציע כי ניתוק אקראי של spermatozoa agglutinated אחראי לחדירה הדרגתית של spermatozoa לתוך לומן של החצוצרה.לפי השערה זו, יש להוציא תחילה זרעונים בעלי יכולת צבירה נמוכה יותר מה-SST.בהקשר זה, היכולת של זרעונים להצטבר עשויה להיות גורם המשפיע על התוצאה של תחרות זרע בציפורים מלוכלכות.בנוסף, ככל שהזרע הצבור מתנתק זמן רב יותר, כך נשמרת הפוריות ארוכה יותר.
למרות שהצטברות זרעונים והצטברות לצרורות נצפו במספר מחקרים2,22,24, הם לא תוארו בפירוט בשל המורכבות של התצפית הקינמטית שלהם בתוך ה-SST.נעשו מספר ניסיונות לחקור צבירה זרע במבחנה.צבירה נרחבת אך חולפת נצפתה כאשר החוט הדק הוסר מטיפת הזרע המשתלשלת.זה מוביל לעובדה שבועה מוארכת בולטת מהטיפה, המחקה את בלוטת הזרע.בשל מגבלות תלת מימד וזמני ייבוש קצרים בטפטוף, הבלוק כולו נפל במהירות 9.במחקר הנוכחי, תוך שימוש בתרנגולות שרקאשי ובשבבים מיקרופלואידיים, הצלחנו לתאר כיצד נוצרות גדילים אלו וכיצד הם זזים.צרורות זרע נוצרו מיד לאחר איסוף הזרע ונמצאו נעים בספירלה, והראו ריאולוגיה חיובית כאשר הם נמצאים בזרימה.יתר על כן, כאשר נצפתה באופן מקרוסקופי, צרורות זרע נצפו כמגבירות את הליניאריות התנועתיות בהשוואה לזרעונים מבודדים.זה מצביע על כך שאגלוטינציה של זרע עלולה להתרחש לפני חדירת SST ושייצור זרע אינו מוגבל לאזור קטן עקב לחץ כפי שהוצע בעבר (טינגארי ו-Lake12).במהלך היווצרות גדילים, הזרעונים שוחים בסינכרוני עד שהם יוצרים צומת, ואז זנבותיהם מתעטפים זה סביב זה וראש הזרע נשאר חופשי, אך הזנב והחלק המרוחק של הזרע נדבקים יחד עם חומר דביק.לכן, הראש החופשי של הרצועה אחראי על התנועה, וגורר את שאר הרצועה.מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת של צרורות הזרע הראתה ראשי זרע מחוברים מכוסים בחומר דביק רב, מה שמצביע על כך שראשי הזרע היו מחוברים בצרורות מנוחה, דבר שייתכן שהתרחש לאחר שהגיע לאתר האחסון (SST).
כאשר משטח זרע מוכתם בכתום אקרידין, ניתן לראות חומר דבק חוץ תאי סביב תאי הזרע במיקרוסקופ פלואורסצנטי.חומר זה מאפשר לצרורות זרע להיצמד ולהיצמד לכל משטחים או חלקיקים שמסביב, כך שהם לא נסחפים עם הזרימה שמסביב.לפיכך, התצפיות שלנו מראות את התפקיד של הידבקות זרעונים בצורה של צרורות ניידים.היכולת שלהם לשחות נגד הזרם ולהיצמד למשטחים סמוכים מאפשרת לזרע להישאר זמן רב יותר ב-SST.
רוטשילד25 ​​השתמש במצלמת המוציטומטריה כדי לחקור את ההתפלגות הציפה של זרע בקר בטיפה של תרחיף, תוך צילום מיקרוגרפים דרך מצלמה עם ציר אופטי אנכי ואופקי של המיקרוסקופ.התוצאות הראו שהזרעונים נמשכו אל פני השטח של החדר.המחברים מציעים כי יתכנו אינטראקציות הידרודינמיות בין הזרע לבין פני השטח.אם לוקחים זאת בחשבון, יחד עם היכולת של זרע אפרוח שרקאשי ליצור ציצים דביקים, זה עשוי להגביר את הסבירות שזרע ייצמד לקיר SST ויישמר לפרקי זמן ארוכים.
Bccetti ו-Afzeliu26 דיווחו כי glycocalyx של הזרע נדרש לזיהוי גמטות ואגלוטינציה.Forman10 ראה כי הידרוליזה של קשרים α-glycosidic בציפויים גליקופרוטאין-glycolipid על ידי טיפול בזרע העופות עם neuraminidase הביא להפחתת הפוריות מבלי להשפיע על תנועתיות הזרע.המחברים מציעים כי השפעתו של neuraminidase על הגליקוקאליקס פוגעת בריבוש הזרע בצומת הרחם-נרתיק, ובכך מפחיתה את הפוריות.התצפיות שלהם אינן יכולות להתעלם מהאפשרות שטיפול בנוירמינידאז עשוי להפחית את זיהוי הזרע והביציות.פורמן ואנגל10 מצאו כי הפוריות ירדה כאשר תרנגולות הוזרעו תוך נרתיק עם זרע שטופל ב- neuraminidase.עם זאת, הפריה חוץ גופית עם זרע שטופלו ב- neuraminidase לא השפיעה על הפוריות בהשוואה לתרנגולות בקרה.הכותבים הגיעו למסקנה ששינויים בציפוי הגליקופרוטאין-גליקוליפיד סביב קרום הזרע הפחיתו את יכולת הזרע להפרות על ידי פגיעה בריבוי הזרע בצומת הרחם-נרתיק, אשר בתורו הגביר את אובדן הזרע עקב מהירות המפגש הרחם-נרתיק, אך אינו משפיע על זיהוי זרע וביצית.
בתרנגולי ההודו Bakst ו-Bauchan 11 מצאו שלפוחיות קטנות ושברי קרום בלומן של SST וראו שחלק מהגרגירים הללו התמזגו עם קרום הזרע.המחברים מציעים כי קשרים אלה עשויים לתרום לאחסון לטווח ארוך של זרעונים ב-SST.עם זאת, החוקרים לא ציינו את מקורם של חלקיקים אלו, האם הם מופרשים על ידי תאי אפיתל CCT, מיוצרים ומופרשים על ידי מערכת הרבייה הגברית, או מיוצרים על ידי הזרע עצמו.כמו כן, חלקיקים אלה אחראים לאגלוטינציה.Grützner et al27 דיווחו שתאי אפיתל אפידידימליים מייצרים ומפרישים חלבון ספציפי שנדרש ליצירת דרכי זרע חד-נקביות.המחברים גם מדווחים שהפיזור של צרורות אלה תלוי באינטראקציה של חלבונים אפידידימליים.Nixon et al28 מצאו שהאדנקסה מפרישה חלבון, האוסטאונקטין החומצי העשיר בציסטאין;SPARC מעורב ביצירת ציצי זרע באכידנה קצרת מקור ובפלטיפוסים.פיזורן של אלומות אלו קשור לאובדן חלבון זה.
במחקר הנוכחי, ניתוח אולטרה-סטרוקטורלי באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים הראה שהזרעונים נצמדים לכמות גדולה של חומר צפוף.חומרים אלו נחשבים כאחראים לאגלוטינציה שמתעבה בין ומסביב לראשים הנצמדים, אך בריכוזים נמוכים יותר באזור הזנב.אנו מניחים כי חומר מצטבר זה מופרש ממערכת הרבייה הגברית (אפידידימיס או זרע) יחד עם זרע, מכיוון שלעתים קרובות אנו רואים זרע נפרד מהלימפה והפלזמה הזרעית במהלך שפיכה.דווח שכאשר זרעונים של עופות עוברים דרך האפידדימיס והדפרנס, הם עוברים שינויים הקשורים להתבגרות התומכים ביכולתם לקשור חלבונים ולרכוש גליקופרוטאינים הקשורים ללמה בפלזמה.ההתמדה של חלבונים אלה על ממברנות הזרע השוכנות ב-SST מעידה על כך שחלבונים אלה עשויים להשפיע על רכישת יציבות ממברנת הזרע 30 ולקבוע את פוריותם 31 .Ahammad et al32 דיווחו שזרעונים המתקבלים מחלקים שונים של מערכת הרבייה הזכרית (מהאשכים ועד לדיפרן הדיסטלי) הראו עלייה מתקדמת בכדאיות בתנאי אחסון נוזלים, ללא קשר לטמפרטורת האחסון, וכדאיות בתרנגולות עולה גם בחצוצרות לאחר הזרעה מלאכותית.
לציצות זרע של עוף שרקאשי יש מאפיינים ותפקודים שונים מאלה של מינים אחרים כמו אכידנות, פלטיפוסים, עכברי עצים, חולדות צבאים וחזירי ים.בתרנגולות שרקאסי, היווצרות צרורות זרעונים הפחיתה את מהירות השחייה שלהן בהשוואה לזרעונים בודדים.עם זאת, צרורות אלו הגדילו את אחוז הזרעונים החיוביים מבחינה ריולוגית והגבירו את יכולתם של הזרעונים לייצב את עצמם בסביבה דינמית.לפיכך, התוצאות שלנו מאששות את ההצעה הקודמת שאגלוטינציה של זרע ב-SST קשורה לאחסון זרע לטווח ארוך.אנו גם משערים כי הנטייה של זרע ליצור ציצים עשויה לשלוט בקצב איבוד הזרע ב-SST, מה שעשוי לשנות את התוצאה של תחרות זרע.על פי הנחה זו, זרעונים בעלי יכולת צבירה נמוכה משחררים תחילה SST, בעוד שזרעונים בעלי יכולת צבירה גבוהה מייצרים את רוב הצאצאים.היווצרות צרורות זרע חד-נקבובית מועילה ומשפיעה על יחס הורה-ילד, אך משתמשת במנגנון שונה.באכידנה ובפלטיפוסים, הזרעונים מסודרים במקביל זה לזה כדי להגביר את המהירות קדימה של האלומה.צרורות של אכידנות נעות בערך פי שלושה מהר יותר מאשר זרעונים בודדים.מאמינים כי היווצרות של ציצי זרע כאלה באכידנה היא הסתגלות אבולוציונית לשמירה על הדומיננטיות, שכן הנקבות מופקרות ובדרך כלל מזדווגות עם מספר זכרים.לכן, זרעונים מיציאות שונות מתחרות בעוז על הפריית הביצית.
קל להמחיש זרעים צמודים של תרנגולות שרקאסי באמצעות מיקרוסקופ ניגודיות פאזה, הנחשב ליתרון מכיוון שהוא מאפשר לימוד קל של התנהגות הזרע במבחנה.המנגנון שבאמצעותו יצירת ציצית זרע מעודדת רבייה בתרנגולות שרקאסי שונה גם מזה שנראה אצל חלק מיונקי השליה המייצגים התנהגות זרע שיתופית כמו עכברי עצים, שבהם חלק מהזרעונים מגיעים לביצים, ומסייעים לפרטים קשורים אחרים להגיע ולפגוע בביציהם.להוכיח את עצמך.התנהגות אלטרואיסטית.הפריה עצמית 34. דוגמה נוספת להתנהגות שיתופית בזרעונים נמצאה בעכברי צבאים, שבהם זרעונים הצליחו לזהות ולשלב עם הזרעונים הקשורים ביותר גנטית וליצור קבוצות שיתופיות כדי להגביר את מהירותם בהשוואה לזרעונים שאינם קשורים35.
התוצאות שהתקבלו במחקר זה אינן סותרות את התיאוריה של Foman לגבי אחסון לטווח ארוך של זרעונים ב-SWS.החוקרים מדווחים כי תאי זרע ממשיכים לנוע בזרימת תאי האפיתל המצפים את ה-SST למשך פרק זמן ממושך, ולאחר פרק זמן מסוים, מאגרי האנרגיה של תאי הזרע מתרוקנים, וכתוצאה מכך ירידה במהירות, המאפשרת הוצאת חומרים בעלי משקל מולקולרי קטן.אנרגיה של spermatozoa עם זרימת הנוזל מהלומן של SST חלל החצוצרה.במחקר הנוכחי, ראינו שמחצית מהזרעונים הבודדים הראו את היכולת לשחות נגד נוזלים זורמים, וההיצמדות שלהם בצרור הגדילה את יכולתם להראות ריאולוגיה חיובית.יתר על כן, הנתונים שלנו תואמים לאלו של Matsuzaki et al.1 שדיווח כי הפרשת לקטט מוגברת ב-SST עשויה לעכב את תנועתיות הזרע התושב.עם זאת, התוצאות שלנו מתארות את היווצרות רצועות זרע תנועתיות ואת ההתנהגות הראוולוגית שלהן בנוכחות סביבה דינמית בתוך מיקרו-ערוץ בניסיון להבהיר את התנהגותם ב-SST.מחקרים עתידיים עשויים להתמקד בקביעת ההרכב הכימי והמקור של הגורם המתאגרף, מה שללא ספק יעזור לחוקרים לפתח דרכים חדשות לאחסן זרע נוזלי ולהאריך את משך הפוריות.
במחקר נבחרו כתורמי זרע 15 זכרים חשופי צוואר בן 30 שבועות (דומיננטי הומוזיגוטי; Na Na).העופות גודלו בחוות מחקר עופות של הפקולטה לחקלאות, אוניברסיטת אשית, נפת אשית, מצרים.ציפורים אוחסנו בכלובים בודדים (30 x 40 x 40 ס"מ), הועברו לתכנית אור (16 שעות אור ו-8 שעות חושך) והוזנו בתזונה המכילה 160 גרם חלבון גולמי, 2800 קק"ל של אנרגיה הניתנת לחילוף חומרים, 35 גרם סידן כל אחד.5 גרם זרחן זמין לכל קילוגרם דיאטה.
על פי נתוני 36, 37, נאספו זרע מגברים בעיסוי בטן.בסך הכל נאספו 45 דגימות זרע מ-15 גברים במשך 3 ימים.זרע (n = 15/יום) דולל מיד 1:1 (v:v) עם Belsville Poultry Semen Diluent, המכיל אשלגן דיפוספט (1.27 גרם), מונוסודיום גלוטמט מונוהידראט (0.867 גרם), פרוקטוז (0.5 ד') נתרן נטול מים.אצטט (0.43 גרם), טריס(הידרוקסי-מתיל)אמינו-מתאן (0.195 גרם), אשלגן ציטראט מונוהידראט (0.064 גרם), אשלגן מונופוספט (0.065 גרם), מגנזיום כלוריד (0.034 גרם) ו-H2O (100 מ"ל), pH = 7, 5, אוסמולריות 3 ק"ג/3mOs.דגימות זרע מדוללות נבדקו תחילה במיקרוסקופ אור כדי להבטיח איכות זרע טובה (לחות) ולאחר מכן אוחסנו באמבט מים ב-37 מעלות צלזיוס עד לשימוש תוך חצי שעה לאחר האיסוף.
הקינמטיקה והריאולוגיה של spermatozoa מתוארים באמצעות מערכת של מכשירים מיקרופלואידיים.דגימות זרע דוללו עוד יותר ל-1:40 ב-Beltsville Avian Semen Diluent, הועמסו למכשיר מיקרו-נוזל (ראה להלן), ופרמטרים קינטיים נקבעו באמצעות מערכת ניתוח זרע ממוחשבת (CASA) שפותחה בעבר לאפיון מיקרו-נוזליות.על ניידות זרעונים במדיה נוזלית (המחלקה להנדסת מכונות, הפקולטה להנדסה, אוניברסיטת אסיוט, מצרים).ניתן להוריד את התוסף בכתובת: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39.נמדדו מהירות עקומה (VCL, מיקרומטר/שניות), מהירות לינארית (VSL, מיקרומטר/שניות) ומהירות מסלול ממוצעת (VAP, מיקרומטר/שנייה).סרטונים של זרעונים צולמו באמצעות מיקרוסקופ ניגודיות הפוך של Optika XDS-3 (עם אובייקטיבי פי 40) המחובר למצלמת Tucson ISH1000 במהירות 30 פריימים לשנייה למשך 3 שניות.השתמש בתוכנת CASA כדי ללמוד לפחות שלושה אזורים ו-500 מסלולי זרע לכל דגימה.הסרטון המוקלט עובד באמצעות CASA תוצרת בית.הגדרת התנועתיות בפלאגין CASA מבוססת על מהירות השחייה של הזרע בהשוואה לקצב הזרימה, ואינה כוללת פרמטרים נוספים כמו תנועה מצד לצד, שכן זה נמצא אמין יותר בזרימת נוזלים.תנועה ריאולוגית מתוארת כתנועה של תאי זרע נגד כיוון זרימת הנוזל.זרעונים בעלי תכונות ריאולוגיות חולקו במספר הזרעונים התנועתיים;זרעונים שהיו במנוחה וזרעונים הנעים בהסעה לא נכללו בספירה.
כל הכימיקלים בהם נעשה שימוש התקבלו מ-Elgomhoria Pharmaceuticals (קהיר, מצרים) אלא אם צוין אחרת.המכשיר יוצר כמתואר על ידי El-sherry et al.40 עם כמה שינויים.החומרים ששימשו לייצור המיקרו-ערוצים כללו לוחות זכוכית (Howard Glass, Worcester, MA), התנגדות שלילי SU-8-25 (MicroChem, Newton, CA), דיאצטון אלכוהול (Sigma Aldrich, Steinheim, גרמניה) ופוליאצטון.-184, דאו קורנינג, מידלנד, מישיגן).מיקרו-ערוצים מיוצרים באמצעות ליטוגרפיה רכה.ראשית, הודפסה במדפסת ברזולוציה גבוהה מסיכת פנים מגן שקופה בעיצוב המיקרו-ערוץ הרצוי (Prismatic, Cairo, Egypt and Pacific Arts and Design, Markham, ON).המאסטרים נעשו באמצעות לוחות זכוכית כמצעים.הצלחות נוקו באציטון, איזופרופנול ומים מנוזלים ולאחר מכן צפו בשכבה של 20 מיקרומטר של SU8-25 על ידי ציפוי ספין (3000 סל"ד, דקה אחת).שכבות ה-SU-8 יובשו בעדינות (65 מעלות צלזיוס, 2 דקות ו-95 מעלות צלזיוס, 10 דקות) ונחשפו לקרינת UV למשך 50 שניות.לאחר החשיפה לאפות ב-65°C ו-95°C למשך דקה אחת ו-4 דקות כדי להצליב שכבות SU-8 חשופות, ולאחר מכן פיתוח באלכוהול דיאצטון למשך 6.5 דקות.אופים בחוזקה את הוופלים (200 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות) כדי לגבש עוד יותר את שכבת SU-8.
PDMS הוכן על ידי ערבוב המונומר וההקשה ביחס משקל של 10:1, ולאחר מכן הוסר גז במייבש ואקום ויוצק על המסגרת הראשית SU-8.ה-PDMS נרפא בתנור (120 מעלות צלזיוס, 30 דקות), ואז התעלות נחתכו, הופרדו מהמאסטר, ומחוררים כדי לאפשר חיבור צינורות בכניסה וביציאה של המיקרו-תעלה.לבסוף, מיקרו-ערוצי PDMS הוצמדו לצמיתות לשקופיות מיקרוסקופ באמצעות מעבד קורונה נייד (Electro-Technic Products, שיקגו, IL) כמתואר במקומות אחרים.גודל המיקרו-ערוץ המשמש במחקר זה הוא 200 מיקרומטר × 20 מיקרומטר (W × H) ואורכו 3.6 ס"מ.
זרימת הנוזל המושרה על ידי לחץ הידרוסטטי בתוך המיקרו-ערוץ מושגת על ידי שמירה על מפלס הנוזל במאגר הכניסה מעל הפרש הגובה Δh39 במאגר היציאה (איור 1).
כאשר f הוא מקדם החיכוך, המוגדר כ-f = C/Re עבור זרימה למינרית בתעלה מלבנית, כאשר C הוא קבוע בהתאם ליחס הממדים של התעלה, L הוא אורך המיקרו-ערוץ, Vav הוא המהירות הממוצעת בתוך המיקרו-ערוץ, Dh הוא הקוטר ההידראולי של התעלה, g – האצת הכבידה.באמצעות משוואה זו, ניתן לחשב את מהירות הערוץ הממוצעת באמצעות המשוואה הבאה: