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Questa tecnica è simile alla precedente fino alla fase del laboratorio, dove la inseminazione si realizza per mezzo della "microiniezione intracitoplasmatica dello spermatozoide" o in inglese “Intracytoplasmic Sperm Injection” (ICSI).
La microiniezione si realizzerà nei ovociti que presentano una maturazione corretta (circa 80%), cioè, quelli che si trovano nello stadio di “Metafase II”. Per questo bisogna liberarli delle cellule che li circondano. Questo processo è conosciuto come "denudazione".
Per mezzo di un micromanipolatore realizzeremo la microiniezione spermatica. Il microiniettore consiste di un microscopio invertito (con il quale possiamo osservare gli ovociti e gli spermatozoidi fino a 400 aumenti) e di braccia microiniettrici. Con uno di questi si sostiene l'ovocito, mentre che con l'altro braccio idraulico si cattura lo spermatozoide e si introduce nell' ovocito, facilitando cosí l'inseminazione.
Successivamente gli ovociti microiniettati si mantengono nelle condizioni più simili possibile a quelle fisiologiche. Ciò si ottene mantenendo gli ovociti in una incubatrice, con una temperatura stabile di 37º C e 6% di CO2, fino a verificare l'inseminazione 16-18 ore dopo la microiniezione.
Passati due o tre giorni (giorni +2 o +3) dall'inseminazione si realizzerá il trasferimento dei preembrioni all'interno dell'utero, e nel caso che esistano preembrioni oltrenumero, questi possono essere congelati per realizzare un altro transferimento, evitando così di sottomettersi a un'altra stimolazione.
In entrambe le tecniche, nel caso di aver ottenuto preembrioni oltrenumero, questi si possono mantenere "in coltura prolungata" fino alla fase di blastocisto espanso, realizzando il trasferimento nel giorno +5 o +6, concedendoci una selezione embrionale migliore, e quindi un numero più grande di gravidanze.