摘要：精子必须全力扭动才能与卵子相遇，这时候就可能发生受精。近日，《先进材料界面》（Advanced Materials Interfaces）发表的一项研究利用精子运动所涉及的物理学机制，开发了一种测试男性生育能力的新方法，并用公牛的精液做了检验。这项技术很巧妙，

撰文 乔安娜·汤普森（Joanna Thompson） 

翻译 王越

精子必须全力扭动才能与卵子相遇，这时候就可能发生受精。近日，《先进材料界面》（Advanced Materials Interfaces）发表的一项研究利用精子运动所涉及的物理学机制，开发了一种测试男性生育能力的新方法，并用公牛的精液做了检验。这项技术很巧妙，使生育能力测试变得更加便捷且经济高效。它同样适用于人类，有可能帮助人们在家里初步应对一些问题。

“全球近半数家庭正面临生育难题，”加拿大滑铁卢大学机械工程师苏珊塔·米特拉（Sushanta Mitra，这项研究的共同作者）说，“我们的目标是让生育能力测试变得触手可及。”

目前，生育能力测试实验室在评估男性生育状况时，通常需要借助显微镜来分析精液样本。专家会查看精子的活力，这被认为是衡量男性生育力的重要指标，因为这些配子需要快速游动超过自身长度上千倍的距离才能遇到卵子。但这类检测通常价格高昂且耗时良久。此外，现有家用测试仪的检测结果往往不够准确，一般只能识别出精子中特定的蛋白质，无法评估细胞的运动状态。

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研究者提出了一个基于柔性悬臂梁的直接测力系统。相较于传统的测试方法，这种新方法无需昂贵的设备，只需利用基础物理学原理就能检测精子活力。他们首先将公牛精液的液滴置于悬臂梁末端，然后让液滴与该测力系统的疏水基底表面接触，再把液滴拉离表面，同时测量每个液滴被拉离表面时通过弱氢键所产生的粘附力。

结果发现，假如液滴内游动着大量活跃的精子，液滴与表面之间的氢键很快就断裂，从而削弱表面对液滴的粘附力，导致液滴很容易从表面脱落。也就是说，精子越活跃，液滴与表面间的粘附力就越弱。美国斯坦福大学泌尿科医生托尼·陈（Tony Chen，未参与这项研究）评价道：“这种在家里就能测试出精子活力的方法，令人感到振奋。”

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米特拉与同事计划将这项技术转化为更经济、便捷且准确的家用生育力测试工具。“男性生育问题常常受到污名化，”米特拉指出。更加便捷的自测方法也许可以促使人们定期评估精液质量，以便他们在调整生活方式（如戒烟、少喝酒）的同时随时监测精子活力的改善状况。这样的测试方法或许也有潜力应用于家畜育种中的生育能力检测。

接下来，研究者计划使这套生育能力测试方法标准化，并为不同类型的精子建立基准，包括人类和牛。托尼·陈强调，还需要开展临床试验来评估许多不同患者的精液，以确保新方法对具有不同pH值、白细胞数量和果糖浓度的样本都有效。他提醒道，“精液中并非只有精子。”

本文选自《环球科学》杂志2025年6月刊

来源：环球科学