O05 利用溶氧感測晶片量化單一囊胚的呼吸活性

Using Oxygen Consumption Rate to Quantify the Respiratory Activity of Single Blastocyst with Dissolved-Oxygen Sensing Chips

作者：楊秉豐*1 鄭恩惠2 林羿萍2 蔡漢霓2 李宗賢2,3,4 李俊逸2,3,4 李茂盛2,3,4 唐品琦5 Huynh Thi Ngoc Tham5 吳靖宙1
中興大學生物產業機電工程學系[1] 茂盛醫院生殖醫學中心[2] 中山醫學大學醫學研究所[3] 中山醫學大學附設醫院婦產部[4] 中興大學動物科學系[5]
 

研究問題：

胚胎發育的不確定性導致體外受精（IVF）妊娠率能達到中等水平的原因之一。現在臨床使用胚胎形態學評估、整倍體基因檢測以及昂貴且耗時的人工智能影像培養系統來輔助評估胚胎的健康狀，但這些方法成本高、耗費時間，且無法能真正量化胚胎的發育程度。因此，將無侵入性的呼吸活性測量技術應用於選擇最優胚胎，對於不孕症患者來說尤為重要。
 

研究設計、規模、持續時間：

本研究旨在開發一種無標記的電化學晶片，用來測量胚胎的呼吸情況，期望藉此提供臨床植入胚胎的參考標準。該晶片透過擴散模型分析，利用溶解氧（DO）微電極來測量和量化胚胎的氧氣消耗率（OCR）。我們進行了小鼠胚胎的臨床前測試，測量了17顆不同形態胚胎的氧氣消耗率，並對其中4顆胚胎施加過氧化氫（H2O2）來改變氧氣壓力，觀察它們的氧氣消耗率變化，從而驗證這套測量模型的可行性。。  

材料、設置、方法：

本研究經中山醫學大學實驗動物管理小組審核通過，IACUC審核編號為2727。感測晶片由中興大學生物產業機電工程學系的生物微分析系統實驗室，使用微加工技術製造。小鼠胚胎則由中興大學動物科學系提供，不同胚胎形態的分級或以過氧化氫（H2O2）處理的實驗，由茂盛醫院生殖醫學中心負責進行。
 

主要結果：

結果顯示，胚胎的形態學分類與其OCR之間存在明顯的正相關（Pearson相關係數r=0.71）。此外，良好級別的囊胚與一般或較差等級的囊胚可以通過ROC曲線顯著區分，當OCR值大於58.3 fmol/s時，區分的靈敏度達到100%。
 

結論：

這項技術開發了一種可檢測胚胎品質的並可快速量化OCR的晶片。此晶片的三維微結構能精確定位囊胚，固態鹽橋則穩定了參比電極的電位。研究結果顯示，晶片測得的胚胎OCR與形態學分類呈現正相關，且具備高靈敏度，這為選擇高品質胚胎並提高單一囊胚植入成功率提供了良好的前景。未來將進一步在人類囊胚上進行臨床測試。