施雪涛团队开发人工白膜，修复阴茎损伤并恢复正常勃起功能
2023-01-07 生物世界 生物世界 发表于上海
据报道，大约一半的40岁到70岁之间的男性经历过某种形式的勃起功能障碍，而估计有5%的男性患有佩罗尼氏病，这种疾病表现为海绵体上白膜有纤维无弹性的瘢痕形成，引起疼痛、阴茎弯曲或畸形，从而引起机械性勃起
据报道，大约一半的40岁到70岁之间的男性经历过某种形式的勃起功能障碍，而估计有5%的男性患有佩罗尼氏病，这种疾病表现为海绵体上白膜有纤维无弹性的瘢痕形成，引起疼痛、阴茎弯曲或畸形，从而引起机械性勃起功能障碍。这是一个很少受到关注的领域，但实际需求却是巨大的。
以前的许多研究都集中在修复尿道上，很少有研究关注恢复勃起功能。尽管临床医生可以通过将患者体内其他组织与细胞外基质结合制成贴片来治疗受损的白膜组织，但这些贴片也有缺点，有时，免疫系统会排斥它们或在供体部位发生并发症，由于它们的微观结构与天然白膜不同，这些贴片很难完美替代天然白膜组织。
施雪涛团队近年来致力于通过开发生物材料来解决男性生殖健康问题，包括勃起功能障碍、不育症和佩罗尼氏病。
包裹在阴茎海绵体表面的一层纤维组织膜。由致密的胶原纤维和弹力纤维组成，紧紧包围在阴茎海绵体表面，富于伸展性
2022年1月4日，华南理工大学施雪涛团队在 Matter 期刊发表了题为：Bionic artificial penile Tunica albuginea 的研究论文。
该研究开发了一种人工合成组织作为人工白膜（ATA），可在猪模型上修复阴茎损伤并恢复正常勃起功能。这项研究结果表明，ATA能够模拟维持勃起所必需的组织纤维鞘，有望用于修复人类阴茎损伤。
论文通讯作者施雪涛教授表示，虽然在很大程度上预见了ATA构建过程中的问题和结果，但仍对动物实验结果感到惊讶，在使用ATA后，猪立即恢复了正常勃起功能。ATA最大的优势是通过模仿自然组织的微观结构实现了类似的组织功能。而且这种设计方法并不局限于模拟白膜组织，还可以扩展到许多其他承重组织。
为了解决这个问题，研究团队开发了基于聚乙烯醇的人工白膜（ATA），它具有类似于天然白膜组织的卷曲纤维结构。因此，该人工合成材料能够模拟白膜的生物力学特性。研究替代进行了实验室实验，以验证这种人工合成组织的毒性和血液相容性，因为它的设计是在体内停留很长一段时间，需要确定它不对人体组织有害。
接下来，研究团队在白膜损伤的巴马小型猪身上测试了ATA。他们发现，由人工合成组织制成的贴片恢复了勃起功能，与正常阴茎组织的功能相似，这表明贴片成功地取代了自然组织的功能。研究人员在一个月后分析了ATA贴片的效果，发现人工组织虽然不能恢复周围天然组织的微观结构，但在阴茎注射生理盐水后，它会发生与正常组织相当的纤维化，并实现正常勃起。手术后一个月的检查结果显示，ATA治疗组取得了很好的修复效果，尽管并不完美。
施雪涛指出，在阴茎损伤中，白膜通常不是唯一受损的组织，周围的神经和海绵体也经常受损，使修复变得更加困难。现阶段的工作重点是修复受损的单个组织，下一阶段将从整体角度考虑，实现整体缺陷的修复或直接重建人工阴茎。此外，团队还计划用这一技术来修复其他组织损伤，例如心脏和膀胱。
值得一提的是，早在2020年6月，施雪涛教授、俄克拉荷马大学毛传斌教授、广州医科大学附属第三医院安庚教授等就曾在 Nature Communications 期刊发表论文，在全球范围内，首次利用干细胞及3D打印技术成功修复海绵体缺损。
该研究构建了一种表面负载肝素涂层的3D打印水凝胶支架，并向其中植入了缺氧诱导因子（HIF-1α）突变的肌源性干细胞（MDSCs），以制备生物工程血管化海绵体支架。通过该组织工程支架修复了兔海绵体缺损，成功地恢复了兔阴茎的勃起和射精功能，使阴茎海绵体受伤的雄兔成功恢复了生殖能力。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.11.032
https://www.nature.com/articles/s41467-020-16192-x
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