试管婴儿成功率低？那订个钻石培养皿试试

网上流传着一张关于受精的诙谐照片：成千上万的精子细胞围绕着一个卵母细胞，其中只有一个精子的头部进入了卵母细胞，配字是“累吗？那么当初为什么要争第一！”。

最近，来自德国乌尔姆大学（Ulm University in Germany）的一项研究或许会让你更没有理由喊累。

目前，体外受精在不孕症治疗中发挥着越来越重要的作用。体外受精获得的孩子就是人们通俗上说的“试管婴儿”。这项技术一直是不能通过自然方式受孕妇女的一个福音。但目前就我国而言，各大医院试管婴儿的成功率并不高，平均仅30%左右。

最近，德国乌尔姆大学的物理学家Andrei Sommer领导的一项研究发现，人类精子细胞在钻石包被（a diamond petri dish）的培养皿上存活的时间和运动活性，都高于在传统的聚苯乙烯培养皿上，而且用近红外光照射也能提高精子的活性，两者单独或者联合使用能够提高体外受精的成功率。这对不孕症的治疗具有重要的意义。

传统的体外受精过程是分别将精子与卵母细胞取出，置于培养液内使精子钻入卵母细胞内形成受精卵，然后再将该受精卵移植回母体的子宫内。临床上通常是在培养皿上完成体外受精的，而目前常用的培养皿几乎都是以聚苯乙烯为原料生产的。

像任何类型的细胞一样，精子在代谢过程中也会产生对细胞有损害作用的活性氧类（ROS）。活性氧由于含有未配对的电子，因此化学性质非常活跃，会与细胞膜、细胞内的蛋白质、脂质等相互作用，引起一系列交联反应，对细胞甚至机体造成各种损伤。在体内，活性氧会与周围的物质相互作用，过程中会得到或失去一个电子而变成稳定的结构，失去损伤细胞的能力。

聚苯乙烯材料会在其表面形成一道胶状的纳米厚度的水膜的性质，但这层水膜会阻碍活性氧与周围物质的相互作用，因此不利于活性氧的中和消除。

图 │ 早期人类胚胎
因此，在精子和卵母细胞处于培养皿的那段时间里，精子相当于一直处于自己代谢产生的自由基包围之中（卵母细胞产生的自由基相对较少，因此比精子耐受自由基的损伤），这会对细胞造成极大的损伤，精子会很快就失去了它们的运动活性，从快速游动变成了几乎静止的状态，因此受精成功率比较低。

一般来说，样品中精子的运动活性越高，体外受精成功率越高，怀孕率也越高。

由于钻石的表面形成的是一层光滑的水膜，不会阻碍自由基与周围物质的相互作用，可以保护细胞免受自由基的伤害。因此Sommer和他的同事们好奇，将精子培养于像钻石这类材料的表面，是否会提高体外受精的成功率呢？

于是研究人员用少于一个微米的超薄钻石层包被石英培养皿，并将人的精子培养于其中，并在聚苯乙烯包被的培养皿上重复相同的实验作为对照。这些精子细胞的活性被分成从A（快速运动，最可能受精）到D（完全不动，不能受精）四个等级。

放置一个小时后，他们发现钻石包被的培养皿中A等级精子的数目是聚苯乙烯培养皿中A等级精子数目的300%。该项研究结果发表在了转化医学年报《Annalsof Translational Medicine》上了。Sommer解释说，这可能是因为在钻石包被的培养皿表面，活性氧类不能聚集，很快地就被转变为中性的物质，失去损害细胞的能力。

以前也有研究表明，特定波长的光，如波长670纳米的光（在可见光谱的红光末端），可以提高细胞内线粒体产生ATP（三磷酸腺苷）的含量，这使细胞更加具有活力。于是，该团队又测试了光照对精子活性的影响。经过三十分钟该波段光的照射下，研究人员发现，实验组A级精子的数目是对照组的两倍。

这些研究结果表明，钻石包被的培养皿和近红外光照射的联合使用，将会使精子存活时间更长，运动活性更高，进而显著提高体外受精的效率。

当然，钻石包被的培养皿的价格比较昂贵，像研究中用到的培养皿的价钱大概在100美元左右。但Sommer表示，考虑到体外受精大概要花费10,000美元甚至更多的时候，这个培养皿的价钱还是可以接受的。

美国俄亥俄州克利夫兰诊所生殖医学中心的生物学家Ashok Agarwal说，这项研究不仅有趣，而且对生殖生物学的发展有重要的意义。

但是有一些研究人员担心钻石会对精子和受精卵造成损伤。Sommer也回应说，研究中确实会涉及到纳米钻石颗粒进入精子细胞的现象，但如果精子细胞位于惰性钻石粒子表面则不会发生这种情况。尽管如此，该研究结果离临床应用还有很长的路要走。

也许未来，获得一个健康的试管婴儿是从先订购一个钻石包被的培养皿开始的。