Влияние протокола криоконсервации на результаты микрохирургии блестящей оболочки эмбрионов фемтосекундными лазерными импульсами

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Объектом исследования в настоящей работе являлась блестящая оболочка эмбриона мыши, подвергнутого процедурам витрификации и разморозки (крио-эмбрион). Диссекция оболочки осуществлялась лазерными импульсами фемтосекундной длительности видимого диапазона спектра (длина волны излучения – 514 нм, длительность – 280 фс, частота следования импульсов – 2.5 кГц). Исследована зависимость ширины надреза D , формируемого лазерным излучением на блестящей оболочке эмбриона, от интенсивности I лазерных импульсов и скорости υ перемещения луча. Полученные результаты были сопоставлены с данными для эмбрионов, не подвергавшихся процедуре криоконсервации («свежие» эмбрионы). Примененный статистический метод анализа (ANCOVA, или ковариационный анализ) продемонстрировал отсутствие статистической разницы в значениях зависимостей D ( I , υ ) для двух групп: свежих и крио-эмбрионов. Таким образом, параметры лазерного излучения для микрохирургии свежих эмбрионов подходят для диссекции блестящей оболочки эмбрионов, подвергнутых процедурам витрификации и разморозки.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Д. С. Ситников

ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Author for correspondence.
Email: Sitnik.ds@gmail.com
Russian Federation, г. Москва

Д. Е. Мухдина

ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Email: Sitnik.ds@gmail.com
Russian Federation, г. Москва

References

  1. Marco-Jiménez F., Naturil-Alfonso C., Jiménez-Trigos E., Lavara R., Vicente J.S. Influence of Zona Pellucida Thickness on Fertilization, Embryo Implantation and Birth // Anim. Reprod. Sci. 2012. V. 132. № 1–2. P. 96.
  2. Tadir Y., Douglas-Hamilton D.H. Laser Effects in the Manipulation of Human Eggs and Embryos for In Vitro Fertilization // Methods Cell Biol. 2007. V. 82. № 6. P. 409.
  3. Douglas-Hamilton D.H., Conia J. Thermal Effects in Laser-assisted Pre-embryo Zona Drilling // J. Biomed. Opt. 2001. V. 6. № 2. P. 205.
  4. Ilina I., Sitnikov D. From Zygote to Blastocyst: Application of Ultrashort Lasers in the Field of Assisted Reproduction and Developmental Biology // Diagnostics. 2021. V. 11. № 10. P. 1897.
  5. Ilina I.V., Sitnikov D.S. Application of Ultrashort Lasers in Developmental Biology: A Review // Photonics. 2022. V. 9. № 12. P. 914.
  6. Vogel A., Venugopalan V. Mechanisms of Pulsed Laser Ablation of Biological Tissues // Chem. Rev. 2003. V. 103. № 2. P. 577.
  7. Vogel A., Noack J., H ü ttman G., Paltauf G. Mechanisms of Femtosecond Laser Nanosurgery of Cells and Tissues // Appl. Phys. B. 2005. V. 81. № 8. P. 1015.
  8. Ilina I.V., Khramova Y.V., Filatov M.A., Sitnikov D.S. Femtosecond Laser is Effective Tool for Zona Pellucida Engraving and Tagging of Preimplantation Mammalian Embryos // J. Assist. Reprod. Genet. 2019. V. 36. № 6. P. 1251.
  9. Ilina I.V., Khramova Y.V., Filatov M.A., Sitnikov D.S. Application of Femtosecond Laser Microsurgery in Assisted Reproductive Technologies for Preimplantation Embryo Tagging // Biomed. Opt. Express. 2019. V. 10. № 6. P. 2985.
  10. Ситников Д.С., Ильина И.В., Пронкин А.А. Оценка теплового воздействия лазерных импульсов фемто- и миллисекундной длительности при выполнении микрохирургических процедур на эмбрионах млекопитающих // Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 5. C. 482.
  11. Ilina I.V., Khramova Y.V., Ivanova A.D., Filatov M.A., Silaeva Y.Y., Deykin A.V., Sitnikov D.S. Controlled Hatching at the Prescribed Site Using Femtosecond Laser for Zona Pellucida Drilling at the Early Blastocyst Stage // J. Assist. Reprod. Genet. 2021. V. 38. № 2. P. 517.
  12. Ilina I.V., Khramova Y.V., Filatov M.A., Semenova M.L., Sitnikov D.S. Application of Femtosecond Laser Scalpel and Optical Tweezers for Noncontact Biopsy of Late Preimplantation Embryos // High Temp. 2015. V. 53. № 6. P. 804.
  13. Choi J.K., Yue T., Huang H., Zhao G., Zhang M., He X. The Crucial Role of Zona Pellucida in Cryopreservation of Oocytes by Vitrification // Cryobiology. 2015. V. 71. № 2. P. 350.
  14. Sitnikov D.S., Filatov M.A., Ilina I.V. Optimal Exposure Parameters for Microsurgery of Embryo Zona Pellucida Using Femtosecond Laser Pulses // Appl. Sci. 2023. V. 13. № 20. P. 11204.
  15. Ситников Д.С., Мухдина Д.Е., Филатов М.А., Силаева Ю.Ю. Определение оптимальных параметров воздействия при микродиссекции блестящей оболочки эмбриона с помощью инфракрасных фемтосекундных лазерных импульсов // ТВТ. 2024. Т. 62. № 1. С. 121.
  16. Ilina I.V., Ovchinnikov A.V., Sitnikov D.S., Rakityanskiy M.M., Agranat M.B., Khramova Y.V., Semenova M.L. Application of Femtosecond Laser Pulses in Biomedical Cell Technologies // High Temp. 2013. V. 51. № 2. P. 173.
  17. Sitnikov D.S., Ovchinnikov A.V., Ilina I.V., Chefonov O.V., Agranat M.B. Laser Microsurgery of Cells by Femtosecond Laser Scalpel and Optical Tweezers // High Temp. 2014. V. 52. № 6. P. 803.
  18. O’Sullivan C., Rancourt S., Liu S., Rancourt D. A Novel Murine Tryptase Involved in Blastocyst Hatching and Outgrowth // Reproduction. 2001. V. 122. № 1. P. 61.
  19. Ma M., Zhang L., Liu Z., Teng Y., Li M., Peng X., An L. Effect of Blastocyst Development on Hatching and Embryo Implantation // Theriogenology. 2024. V. 214. P. 66.
  20. Ситников Д.С., Мухдина Д.Е., Коршунова Д.С., Силаева Ю.Ю., Филатов М.А., Ильина И.В. Влияние лазерной микродиссекции блестящей оболочки эмбрионов на динамику ее истончения при использовании протоколов криоконсервации // ТВТ. 2023. Т. 61. № 4. С. 632.
  21. Ситников Д.С., Ильина И.В., Филатов М.А., Силаева Ю.Ю. Исследование влияния микродиссекции блестящей оболочки эмбрионов млекопитающих на ее толщину // Вестн. РГМУ. 2023. Т. 1. № 1. С. 41.
  22. Shchatsinin I. Theses. Free Clusters and Free Molecules in Strong, Shaped Laser Fields. Berlin, Germany: Freie Universitat, 2009. 94 p.
  23. Vogel A., Linz N., Freidank S., Paltauf G. Femtosecond-Laser-induced Nanocavitation in Water: Implications for Optical Breakdown Threshold and Cell Surgery // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. № 3. P. 038102.
  24. Анализ ковариации (ANCOVA). 2021. https://www.ibm.com/docs/ru/spss-statistics/beta?topic=features-analysis-covariance-ancova
  25. Vallat R. Pingouin: Statistics in Python // J. Open Source Software. 2018. V. 3. № 31. P. 1026.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of the experimental setup: 1 - femtosecond laser, 2 - polarization attenuator, 3 - DKDP crystal, 4 - telescope, 5 - mechanical chopper of laser radiation, 6 - mirrors for the wavelength of laser radiation, 7 - inverted microscope, 8 - micro objective, 9 - motorized stage, 10 - Petri dish with an embryo, 11 - microscope condenser, 12 - illuminator, 13 - video camera, 14 - drop of nutrient medium, 15 - mineral oil, 16 - embryo, 17 - equatorial plane, 18 - laser beam.

Download (13KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Micrograph of a fragment of the zona pellucida of the embryo after microsurgery at different energies of laser pulses (υ = 0.01 mm/s, f = 2.5 kHz); Emin = 30 nJ, Emax = 68 nJ; scale bar – 25 µm; rectangle marks the area for plotting section profiles.

Download (8KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependences of the notch width ZP on the laser beam velocity D(υ) for different values of intensity I: 1 – fresh embryos, I = 1.4 TW/cm2; 2 – 2; 3 – 2.75; 4 – cryo-embryos, I =1.3 TW/cm2; 5 – 2.4; 6 – 2.8.

Download (14KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences