Toekomst van vruchtbaarheid: controle over spermacellen

woensdag 3 september 2025

Een team onderzoekers van het TechMed Centrum van de Universiteit Twente heeft echte spermacellen getransformeerd in piepkleine, magnetisch gestuurde microrobots. Deze spermacellen kunnen nu in realtime gevolgd worden met behulp van röntgenbeelden, een doorbraak in de medische microrobotica. Deze ontwikkeling zou nieuwe deuren kunnen openen in de voortplantingsgeneeskunde, de toediening van medicijnen en de diagnostiek van onvruchtbaarheid.

Spermacellen zijn van nature snelle, flexibele zwemmers die door de complexe omgeving van het vrouwelijke voortplantingskanaal kunnen navigeren. Dit maakt ze veelbelovende kandidaten voor gebruik in medische microrobotica. Spermacellen zijn bijna onmogelijk te zien in het menselijk lichaam met traditionele beeldvormingsmethoden zoals röntgenstraling. Ze zijn klein, hebben een lage dichtheid en zijn bijna transparant voor straling. "Tot nu toe was het bijna onmogelijk om spermacellen in het lichaam zichtbaar te maken," zegt UT-onderzoeker Islam Khalil, hoofdauteur van het onderzoek.

Coaten van spermacellen

Samen met onderzoekers en medici van het Radboud Universitair Medisch Centrum en de Universiteit van Waterloo (Canada) hebben onderzoekers van de Universiteit Twente echte spermacellen gecoat met magnetische nanodeeltjes. Hierdoor werden ze zichtbaar onder röntgenstraling en reageerden ze op externe magnetische velden. Voor het eerst zijn deze microrobots die gebruik maken van spermacellen nu gevolgd en gestuurd binnen een anatomisch model op ware grootte.

Eenmaal binnen kunnen ze medicijnen afleveren op moeilijk bereikbare plaatsen zoals de baarmoeder of eileiders. De medicijnen worden rechtstreeks in de spermacellichamen gebracht. "We veranderen de eigen celdonorsystemen van de natuur in programmeerbare microrobots," zegt Khalil. Dit is mogelijk een belangrijke vooruitgang voor gerichte behandelingen van aandoeningen zoals baarmoederkanker, endometriose of vleesbomen, die op dit moment geen precieze mogelijkheden hebben om medicijnen toe te dienen.

Veilig gluren naar bevruchting

Naast het nauwkeurig toedienen van medicijnen zou de technologie ook nieuwe inzichten kunnen bieden in het mysterie van wat er in het lichaam precies gebeurt tijdens de bevruchting. Door de beweging van spermacellen op een niet-invasieve manier in het voortplantingssysteem te volgen, hopen onderzoekers een beter inzicht te krijgen in onverklaarbare onvruchtbaarheid, de transportmechanismen van spermacellen en zelfs IVF-technieken te verbeteren.

Tests toonden aan dat de sperma-nanopartikelclusters biocompatibel bleven en zelfs na 72 uur blootstelling geen significante toxiciteit veroorzaakten voor menselijke baarmoedercellen. Dit maakt ze geschikte kandidaten voor toekomstige in-vivo toepassingen.

Meer informatie

De onderzoekers publiceerden hun artikel met de titel "Sperm Cell Empowerment: X-Ray-Guided Magnetic Fields for Enhanced Actuation and Localization of Cytocompatible Biohybrid Microrobots", in het wetenschappelijke tijdschrift npj Robotics, een Nature Partner Journal. Het is open access en kan online worden gelezen.

Dr. Islam Khalil is universitair hoofddocent in de onderzoeksgroep RAM—Robotics and Mechatronics (Faculteit EEMCS / TechMed Centrum). Zijn onderzoeksinteresses omvatten het modelleren en ontwerpen van bewegingscontrolesystemen voor zachte microrobots, biologisch geïnspireerde microrobots, mechatronisch systeemontwerp en ongebonden magnetische micro/nanorobotica met toepassingen op micro/nanomanipulatie, micro-assemblage en gerichte medicijnafgifte.

Dit onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met de University of Waterloo (Canada) en Radboud UMC (Nederland), en ondersteund door de Nederlandse Onderzoeksraad (NWO), Health~Holland, en het UT-Radboud TURBO programma (HealthTech Nexus).

DOI: 10.1038/s44182-025-00044-1

Tags: gezondheidstechnologie