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華南理工大學施雪濤教授團隊 Matter：仿生人造陰莖白膜

2023-01-06 來源：高分子科技

陰莖中沒有骨骼存在，由白膜和充血的海綿體共同作用，構成流體靜力學骨骼系統，從而抵抗外界壓力，以完成性交，健康且完整的白膜在勃起過程中發揮著至關重要的作用。然而，外傷、陰莖癌、退行性病變等均可能造成白膜損傷，進而導致陰莖彎曲，勃起疼痛等問題，嚴重者還會導致勃起功能障礙。目前臨床上相關治療方法有限，藥物治療只是延緩病程，手術治療效果也不理想。

針對這一難題，華南理工大學材料科學與工程學院施雪濤教授研究團隊報道了一種微結構仿生的人造白膜補片，通過合成水凝膠模擬了天然白膜雙層彎曲取向的纖維結構，其具有與天然白膜相似的力學特性，并在巴馬豬陰莖白膜缺損模型中取得了良好的修復效果。相關論文“Bionic Artificial Penile Tunica Albuginea”發表于材料學知名期刊《Matter》。

圖1、相關研究論文

白膜中雙層的卷曲而取向的膠原纖維結構在勃起中起到至關重要的作用，這也是構建人造白膜的最大難點。如圖2所示，在陰莖勃起前，白膜的纖維呈卷曲狀態，這使得陰莖可以彎曲和扭曲，具有很大的靈活性。隨著陰莖的充血和勃起，白膜的纖維被拉直，從而限制陰莖的形狀變化，并提供抵抗外界變形的能力，從而順利完成性交。本工作采用了一種簡單的誘導相分離-拉伸取向-化學交聯方法，將無規、多孔的聚乙烯醇（PVA）水凝膠構建成具有彎曲且定向纖維結構的水凝膠片，隨后將兩層各向異性PVA片垂直交叉堆疊并粘貼，得到了結構仿生的人工白膜（artificial tunica albuginea, ATA）。ATA具有與白膜類似的應變硬化特性，其拉伸應力應變曲線呈典型的J型。同時ATA擁有良好的耐穿刺性，可以用縫合線縫合。ATA在巴馬豬陰莖白膜缺損模型中取得了極好的效果，通過注射生理鹽水使豬陰莖勃起，植入ATA組與正常對照組幾乎沒有明顯差異，這一結果說明ATA可以立即恢復正常的勃起功能。

圖2、陰莖勃起時白膜微觀結構的變化以及人工白膜在白膜損傷修復中的應用方法

圖3、各向異性的PVA補片的制備過程和結構變化。

圖4、人工白膜在巴馬豬陰莖缺損模型中的修復效果。

該工作是施雪濤團隊近期關于男性生殖修復的最新成果之一。施雪濤團隊長期致力于生物材料在男性生殖健康修復中的應用，曾在首次報道了用于海綿體重建的3D打印生物支架，并將其作為有效再生療法實現陰莖海綿體的功能修復（Nature Communication, 2020, 11(1):2687.），也曾經發表生物材料策略應用于生殖組織工程相關綜述（Bioactive Materials, 14, (2022) 86-96.）。

閱讀論文原文：https://cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00663-4

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（責任編輯：xu）

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