利用微流控賦能輔助生殖，摩暢科技打造芯片上的胚胎實驗室

作為“想生不能生”家庭最后的保障，輔助生殖一直備受矚目并被予以厚望。

輔助生殖實驗室技術(shù)包括取卵取精技術(shù)、受精技術(shù)、胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎篩選技術(shù)、冷凍/解凍技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等數(shù)十項技術(shù)，且每一項技術(shù)都對妊娠率有較大的影響。然而當前各技術(shù)平臺的操作均是由胚胎師人工操作完成，整個過程存在操作繁瑣重復、操作質(zhì)量難控制、人為操作誤差等問題。

另外，胚胎師培養(yǎng)周期較長。一般胚胎師培養(yǎng)周期為2-3年，可進行ICSI（精子注射）治療的則需3-5年。

有業(yè)內(nèi)人士指出，人工操作過程增加了胚胎著床失敗的概率，這是成為試管嬰兒程序失敗的主要原因之一。同時，對人工操作的依賴也顯著增加了臨床試管嬰兒結(jié)果的差異性。

用輔助生殖智能平臺取代人工操作流程，已成為未來輔助生殖實驗室的發(fā)展趨勢。

微流控技術(shù)在以輔助生殖為典型的對珍貴單細胞的操作領(lǐng)域具有獨特優(yōu)勢。其憑借靈活的微米級細胞流道設(shè)計與流體操控，能更好地模擬生理環(huán)境，高效實現(xiàn)精細細胞操作、觀察與檢測；微流控芯片對試劑耗材的消耗量低，可大幅減少試劑耗材的使用成本；微流控技術(shù)還可以集成多個實驗步驟，具有很高的集成性。

從微流控技術(shù)角度來看，與傳統(tǒng)IVD微流控技術(shù)相比，輔助生殖微流控技術(shù)在設(shè)計上對細胞的友好性和操作的有效性上都提出了更高的要求，故而其從產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)工藝形成了系統(tǒng)的壁壘。而這重重難關(guān)關(guān)關(guān)難過，使得國內(nèi)能利用微流控技術(shù)賦能輔助生殖的企業(yè)屈指可數(shù)。

據(jù)悉，成立于2021年的摩暢科技，通過微流控技術(shù)實現(xiàn)了胚胎實驗室配子篩選、胚胎檢測、卵子冷凍和胚胎冷凍等環(huán)節(jié)的自動化操作，取代傳統(tǒng)操作流程中繁瑣、低效，高成本的人工操作步驟，一體化全流程地提供穩(wěn)定可靠、標準化和自動化的解決方案，以提高IVF（體外受精）妊娠成功率。

自研微流控芯片及搭載系統(tǒng)，革新傳統(tǒng)手工操作，提高妊娠率

摩暢科技微流智能平臺，旨在通過智能自動化，簡化胚胎學家試管嬰兒整體工作流程中繁瑣復雜的手工操作步驟，以標準化、流程化的替代方案實現(xiàn)IVF治療的現(xiàn)代化。

據(jù)悉，其首款胚胎/卵母細胞換液與凍融芯片及系統(tǒng)產(chǎn)品已開啟醫(yī)療器械注冊證申報審批。

胚胎凍存手動流程（左）與 卵母凍存手動流程（圖右），

操作步驟繁瑣，對胚胎師操作要求極高

公司創(chuàng)研的自動化凍存載桿芯片配合配套智能系統(tǒng)，可實現(xiàn)對試劑用量和濃度數(shù)字化的操縱及芯片內(nèi)的精準化流動控制。不同于傳統(tǒng)人工流程的繁復操作，胚胎師只需將胚胎/卵母細胞放置于內(nèi)含微流孔道及細胞篩設(shè)計的載桿芯片中，系統(tǒng)即可實現(xiàn)自動化地冷凍/解凍換液流程。同時，系統(tǒng)可精確控制試劑用量，能降低約75%玻璃化冷凍液/解凍液用量，大幅降低凍融流程試劑成本。此外，芯片本身也能夠放入-196℃液氮中冷凍保存，實現(xiàn)傳統(tǒng)載桿作為冷凍載體的功能。

整個操作全流程在封閉設(shè)備內(nèi)一體化完成，無需進行任何細胞顯微轉(zhuǎn)移操作，最大程度降低了人工操作對細胞的損傷以及丟胚等操作失誤的可能性，保留了卵母/胚胎的活性和發(fā)育潛能，并最終提升了復蘇率。據(jù)摩暢科技介紹，當前鼠胚實驗胚胎復蘇率接近100%。

同時，工作人員可實時在線觀察細胞狀態(tài)，靈活掌控各環(huán)節(jié)自動化操作流程。并且整個過程數(shù)據(jù)自動記錄，便于醫(yī)生用于妊娠率預(yù)測及狀態(tài)分析。此外，該平臺適配市場上所有試劑，后續(xù)二代產(chǎn)品可升級將試劑預(yù)裝于芯片中。

摩暢科技自研的微流智能系統(tǒng)及自動化凍存載桿芯片

4大獨門技術(shù)護航

極端溫差下的樣本安全性

為確保珍貴樣本的安全性，摩暢科技從芯片系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)工藝兩方面切入進行了系列創(chuàng)新。

● 芯片設(shè)計：采用集成化設(shè)計，精準操控液體，降低75%的試劑使用

摩暢科技自研了數(shù)字微流控換液技術(shù)（MID）和數(shù)字液滴式超高速液體精確定量操縱技術(shù)（DMC）。

數(shù)字微流控換液技術(shù)（MID）可實現(xiàn)細胞換液與冷凍載體功能的集成化，同時實現(xiàn)對液體濃度數(shù)字化的操縱及芯片內(nèi)的精準化流動控制，大幅提高操控效率并節(jié)約75%的試劑成本。此外，微流控芯片內(nèi)優(yōu)化的細胞篩設(shè)計，可用于吸取細胞時的精確定位以及細胞釋放時的流暢控制。

而數(shù)字液滴式皮升級超高速液體精確定量操縱技術(shù)（DMC），實現(xiàn)可讀取和可嵌入的連續(xù)流動離散化以及液體定量操縱的微流控芯片，成功實現(xiàn)芯片內(nèi)置式的高精度超高速的流量測量。

● 生產(chǎn)工藝：實現(xiàn)自動對準和無縫鍵合

單分子層埃米級生物芯片封裝技術(shù)（UNIBond）是摩暢科技的又一技術(shù)亮點。

為攻克微流控芯片里最富挑戰(zhàn)的異質(zhì)材料鍵合的工藝，摩暢團隊開發(fā)了單分子層埃米膠水，其利用該種新型膠水可實現(xiàn)在任意材料表面形成可鍵和的分子層，再使用外部表面可激活的能量在各類異質(zhì)芯片材料表面實現(xiàn)無縫鍵合的技術(shù)，解決了鍵合難題。

為實現(xiàn)微流控芯片封裝工藝中最具挑戰(zhàn)性的自對準步驟，摩暢團隊研發(fā)了微流控芯片毛細自驅(qū)動封裝技術(shù)（CAP），適用于各種芯片基材?？蓪崿F(xiàn)高精度的校準（<10微米）和出色的粘接性能（>1000 kPa），并已完成可靠性驗證，為實現(xiàn)微流控封裝工藝自動化夯實基礎(chǔ)。

基于以上系列創(chuàng)新技術(shù)的組合拳，摩暢科技的微流控芯片能夠承受住常溫到-196°液氮的溫差驟變并能保證芯片性能完好如初不開裂，保證樣本的安全性，并解決了細胞篩結(jié)構(gòu)設(shè)計對單微米級別微加工的苛刻要求及難以實現(xiàn)批量生產(chǎn)的問題。

輔助生殖場景只是第一步，終極目標是實現(xiàn)高端核心生物芯片應(yīng)用

摩暢科技之所以能在短短2年內(nèi)接連攻下一個又一個技術(shù)山頭，離不開一支銳意進取、穩(wěn)扎穩(wěn)打的團隊。 摩暢科技創(chuàng)始人邱紅華，本碩畢業(yè)于清華管理工程學，曾在IBM和多家創(chuàng)業(yè)企業(yè)擔任副總裁級別以上高管，深耕科技、醫(yī)療、大健康行業(yè)二十余年。

公司團隊背景覆蓋生化、流體物理、機械、新材料和自動化等微流控芯片所需的綜合學科能力，具有豐富的管理經(jīng)驗及完整的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售經(jīng)驗，擁有多項核心產(chǎn)品在審發(fā)明專利。

同時，摩暢科技還與中國科學技術(shù)大學蘇州高等研究院成立了生物芯片聯(lián)合研發(fā)工程中心及實驗室，并與四川大學達成戰(zhàn)略合作共同建設(shè)校外實踐教學基地，打通并強化產(chǎn)學研產(chǎn)全環(huán)節(jié)。

此外，摩暢科技還在畜牧場景發(fā)掘新機會。

當前我國優(yōu)質(zhì)牛源不足，單牛出肉率和產(chǎn)奶率與國外先進水平仍存在較大差距。且在所有動物性食品中，牛肉和牛奶生產(chǎn)是畜牧業(yè)二氧化碳排放的主要來源，兩者的排放量分別占畜牧業(yè)排放總量的41％和20％。如何從“?！弊銎?，降低牛養(yǎng)殖的溫室氣體排放量，同時提升牛的生產(chǎn)性能，正成為一項有趣而艱巨的課題。

胚胎移植的出現(xiàn)，能夠大幅提高優(yōu)秀牛種的擴繁速度，助力牧場牛種遺傳改良。而胚胎工程智能化更是能賦能牧場增產(chǎn)增效，解決當前畜牧胚胎移植技術(shù)效率低下、熟練技術(shù)人員稀缺等問題?，F(xiàn)階段，摩暢科技正在推進微流智能平臺賦能畜牧業(yè)建設(shè)，用自動化高通量胚胎處理替代傳統(tǒng)繁瑣的替代人工操作，實現(xiàn)降本增效，加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

“摩暢團隊的核心能力在于微流控芯片設(shè)計和量產(chǎn)經(jīng)驗以及微流控自動化傳感技術(shù)，將高端微流控芯片技術(shù)‘因地制宜’地落地其合適的場景，實現(xiàn)特定場景的降本增效?！鼻窦t華表示，切入輔助生殖場景只是摩暢科技萬里長征的第一步。摩暢最終的目標，是要為更廣泛的生物醫(yī)療應(yīng)用場景提供高端微流控芯片的定制、設(shè)計與生產(chǎn)服務(wù)，實現(xiàn)高端核心生物芯片的自主知識產(chǎn)權(quán)及應(yīng)用落地。

審核編輯 ：李倩