3月16日消息，近日，華南理工大學(xué)施雪濤教授、王迎軍院士及哥倫比亞大學(xué)梁錦榮院士等領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志子刊《Nature Biomedical Engineering》上發(fā)表研究論文，公布了一種3D打印的仿生陰莖海綿體，植入后可恢復(fù)自發(fā)勃起功能，從而恢復(fù)交配、生殖能力。
這項(xiàng)研究展示了3D打印技術(shù)在陰莖生理學(xué)研究和功能修復(fù)領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，支持了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)用于移植的血管化3D打印器官。
陰莖是人體內(nèi)血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為復(fù)雜的器官之一，主要由海綿體、尿道海綿體、覆蓋它們的白膜三部分組成。
其中，海綿體由眾多海綿狀腔隙構(gòu)成，陰莖海綿體動(dòng)脈貫穿中心。
在勃起過(guò)程中，海綿竇擴(kuò)張并擠壓海綿體竇之間的靜脈叢和竇后靜脈，導(dǎo)致血流受阻，海綿體腫脹充血，這是實(shí)現(xiàn)和維持勃起所必需的。
白膜是一種堅(jiān)韌的白色纖維組織，包裹著整個(gè)海綿體，確保勃起時(shí)保持正常的形狀和硬度。
此次研發(fā)的仿生陰莖海綿體基于高強(qiáng)度、高延展性水凝膠，包含一層可限制拉伸的白膜，通過(guò)靜脈阻塞使其充血。
水凝膠的拉伸強(qiáng)度為1.2 MPa，斷裂應(yīng)變大于1400％，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的水凝膠材料，比如GelMA、PEGDA。
研究團(tuán)隊(duì)使用數(shù)字光處理(DLP) 3D打印，精確構(gòu)建了海綿體血管網(wǎng)絡(luò)，模擬靜脈閉塞效應(yīng)。
再引入超高分子量聚乙烯纖維網(wǎng)絡(luò)，模擬天然白膜的應(yīng)變限制功能，防止其局部過(guò)度膨脹。
仿生海綿體勃起時(shí)長(zhǎng)度增加45％、直徑增加30％，接近生理水平——長(zhǎng)度增加44-59％，直徑增加26-41％。
在兔子、豬的海綿體缺損模型中，植入3D打印的海綿體，并經(jīng)過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞修飾，電刺激海綿體神經(jīng)可恢復(fù)正常的勃起功能，且在植入幾周后可恢復(fù)自發(fā)勃起功能，從而恢復(fù)交配和繁殖能力。
在兔模型中，3D打印仿生海綿體植入12周后，顯著恢復(fù)了陰莖功能，80％的植入雄兔成功使雌兔受孕。
在豬模型中，植入2周后，電刺激神經(jīng)可誘導(dǎo)正常的勃起形態(tài)，8周后實(shí)現(xiàn)了顯著的組織再生和血管網(wǎng)整合，100％的植入雄豬讓雌豬受孕。
這也是首次在大型動(dòng)物中實(shí)現(xiàn)功能性海綿體修復(fù)，為陰莖損傷治療提供了新方案。
豬陰莖海綿體缺損修復(fù)模型
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