Evaluación de materiales para el apoyo de la fecundación in vitro

• Autores: Ramses Belda Pérez
• Directores de la Tesis: Nicola Bernabo (dir. tes.), María Pilar Coy Fuster (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Número de páginas: 230
• Tribunal Calificador de la Tesis: Annunziata Mauro (presid.), Tullia Maraldi (secret.), Sebastián Cánovas Bernabé (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
• Resumen
  • español

    n las últimas décadas, las técnicas de reproducción asistida (ARTs, por sus siglas en inglés) han revolucionado el tratamiento de la infertilidad. Además, representan una importante herramienta en la producción animal, mejorando la eficiencia de la misma y el bienestar animal. Sin embargo, a pesar de su uso generalizado, las ART, aún enfrentan desafíos y resultados subóptimos en término de número y calidad de los embriones producidos in vitro en comparación con los embriones producidos in vivo. Con el objetivo de resolver este problema, se ha intentado imitar al máximo el ambiente fisiológico del órgano donde naturalmente ocurre la fecundación, el oviducto. Para ello, se ha abordado la cuestión desde diferentes enfoques, imitando los parámetros físicos fisiológicos o añadiendo fluidos reproductivos como suplementos en los medios de cultivo. Aunque han demostrado mejorar el sistema de producción embrionaria in vitro, siguen existiendo diferencias epigenéticas, morfológicas, de desarrollo o de viabilidad entre los embriones producidos in vitro y los producidos in vivo. Una opción para mejorar esta situación ha sido construir un dispositivo que ha permitido realizar la fecundación in vitro (FIV) en presencia de células oviductales diferenciadas, disminuyendo las diferencias entre los embriones producidos in vivo y los producidos in vitro. En esta tesis exploramos, con el objetivo futuro de construir un oviducto artificial, la compatibilidad de diferentes materiales con gametos y embriones y la arquitectura del oviducto. En el Capítulo I se investiga la compatibilidad de varios materiales para la construcción de un dispositivo de FIV mediante impresión 3D. Se utiliza un “Bovine embryo assay” para evaluar el desarrollo embrionario cuando estos materiales han estado presentes durante la FIV, considerando parámetros clave como las tasas de división y blastocistos (a día 7 y 8), número de células, la proporción entre masa celular interna y trofectodermo, y el índice de células apoptóticas. En el capítulo II se estudia la compatibilidad y efecto del disulfuro de molibdeno (MoS2), que podría ser utilizado para la funcionalización de los scaffolds. A su vez, para solubilizar este material, se emplea la funcionalización con catequina. Además, se evalúa su impacto en los espermatozoides porcinos durante la capacitación, midiendo parámetros como integridad acrosomal, la estabilidad de la membrana, niveles de calcio intracelular, actividad mitocondrial, fluidez de la membrana y fosforilación de proteínas. En última instancia, se comprueban los efectos que estos compuestos tienen en la capacitación de los espermatozoides realizando FIV. Por último, en el capítulo III, se caracteriza la estructura interna del oviducto porcino, mediante imágenes obtenidas por microtomografía computarizada (MicroCT, por sus siglas en inglés). En este trabajo, se realiza una reconstrucción 3D de la sección del oviducto donde ocurre la fecundación y los primeros estados de desarrollo, la región ampolla-istmo. En conclusión, esta tesis doctoral establece las bases para la construcción de un nuevo dispositivo por impresión 3D que pueda tener en cuenta la arquitectura interna del oviducto, creando un modelo más realista de los construidos hasta la fecha

  • English

    In recent decades, assisted reproductive techniques (ARTs), have revolutionized the treatment of infertility. Additionally, ARTs represent a significant tool in animal production, improving production efficiency and enhancing animal welfare. However, despite their widespread use, ARTs still face challenges and suboptimal outcomes in terms of the number and quality of embryos produced in vitro compared to those produced in vivo. With the aim of addressing this issue, attempts have been made to mimic the physiological environment of the organ where fertilization naturally occurs, the oviduct. This has been approached from various angles, imitating physiological and physical parameters or adding reproductive fluids as supplements in culture media. Although these approaches have shown improvements in the in vitro embryonic production system, epigenetic, morphological, developmental and viability differences persist between embryos produced in vitro and those produced in vivo. One option to improve this situation has been to construct a device that allows in vitro fertilization (IVF) in the presence of differentiated oviductal cells, reducing differences among the in vivo derived and in vitro produced embryos. In this thesis, we explore, with the future goal of constructing an artificial oviduct, the compatibility of different materials with gametes and embryos, as well as the architecture of the oviduct. In Chapter I, the compatibility of various materials for the construction of an IVF device using 3D printing is investigated. A "Bovine embryo assay" is used to assess embryonic development when these materials have been present during IVF, considering key parameters such as division and blastocyst rates (on days 7 and 8), cell number, the ratio of inner cell mass to trophectoderm, and the index of apoptotic cells. In Chapter II, the compatibility and effect of molybdenum disulfide (MoS2) are studied, which could be used for the functionalization of scaffolds. In turn, to solubilize this material, functionalization with catechin is employed. Furthermore, its impact on porcine sperm during capacitation is evaluated, measuring parameters such as acrosomal integrity, membrane stability, intracellular calcium levels, mitochondrial activity, membrane fluidity, and protein phosphorylation. Ultimately, the effects of these compounds on sperm capacitation are examined through IVF. Finally, in Chapter III, the internal structure of the porcine oviduct is characterized using images obtained through micro-computed tomography (MicroCT). A 3D reconstruction of the oviduct section where fertilization and early stages of development occur, the ampulla-isthmus region, is carried out. In conclusion, this doctoral thesis lays the groundwork for the construction of a new 3D-printed device that can take into account the internal architecture of the oviduct, creating a more realistic model than those built to date.