奈米技術在動物繁殖之應用 - 農業知識入口網

文章來源：畜產試驗所 2018/05/16

奈米技術(nanotechnology)定義為用於科學、工程或任何技術上，其空間或大小範圍介於1-100 nm者，皆可稱之。此技術在電子、能源生產及生物醫藥方面之應用已經相當廣泛，之於農業上的應用則有與日俱增之趨勢。在動物生殖之應用上，主要是利用經由物理或化學的方法所產製，直徑介於1-100 nm之奈米顆粒(nanoparticle)進行。

許多研究發現，不正常精子表面常可發現存在有特殊的生物特徵，而此些物質在正常精子並不存在，此等差異便成為判斷精子好壞之重要依據。市面上亦已經有許多利用這些原理開發而來的疾病、生殖功能及生育率檢測產品問世。近來有多篇報告闡述，如何利用奈米顆粒為介質，建立篩選精子之奈米純化方法(如圖)。此等研究中發現，在公牛精子檢測到的缺陷，例如：型態異常、DNA斷裂及與生育相關之蛋白質失調，都會伴隨著精子表面產生泛素化(ubiquitination)的現象。於是，研究團隊設計了一種鍵接著綠色螢光 Fluorescein isothiocyanate (FITC)之抗體，將此抗體與產生泛素化現象之精子共同培養後，抗體會與精子表面之泛素結合，如此則可以輕易分辨出精子是否有缺損的情況。另外，亦有研究利用凝集素(lectin PNA/PSA)可與頭帽破損而裸露之糖蛋白結合的特性，應用於辨別精子頭帽完整與否。此兩種生物性奈米指標顆粒在與精子表面或頭帽結合後，可進一步經由流氏細胞儀或磁珠純化系統來鑑別或分離精子。使用經過上述篩選方法處理後之精子來進行人工授精之受胎率，均明顯高於未篩選者。另一個表現於精子膜表面的蛋白質(fertility-associated antigen, FAA)亦被證實可作為精子篩選之生物指標，有研究團隊利用牛的精子FAA 表現為指標進行試驗，結果顯示精子表面呈現FAA 反應者，其於人工授精後之母牛受胎率顯著高於未呈現FAA反應者。

由上述結果得知，奈米顆粒已開始被研發應用在精液純化的用途，其可搭配沉澱、過濾、離心或磁珠純化的方法，更有效地區分精子之良窳。未來之研究重點除著重於更多生物性指標的發現外，更須了解各種指標間以及其與生殖效能之關聯性，以求找出評估精子性能之最佳化依據，以提昇動物人工授精效能與繁殖效率。

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單位(或姓名)：行政院農業委員會畜產試驗所 康定傑副研究員
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