全球首次!广州医生利用干细胞+3D打印技术修复受损“丁丁”

3D打印资讯
2021
09/13
11:10
分享
评论
来源:南方都市报

“丁丁”受损了居然可以再生修复?近日,广州医科大学附属第三医院一项科学研究证实了这一可能性和未来临床应用的前景,该研究来自该院生殖医学中心安庚教授团队。据介绍,这是全球首次利用干细胞+3D打印技术,并在雄兔身上作实验,将“生物工程血管化阴茎海绵体”植入海绵体缺损的雄兔身上,4个月内,连续分娩了小兔子,进一步证实了其生理功能和生殖能力的恢复,完成了子代生育。

该研究成果于6月1日发表于国际期刊《Nature Communications》上。
4652d64e64724762aa8395cc43771db8.png

阴茎海绵体损伤的修复是临床医学与科学研究难题
“男性生殖器先天性发育异常占男性孕人群的5%,而中国40岁以上男性勃起功能障碍的患病率高达40%”安庚说,作为广医三院生殖医学中心男科的负责人,他在临床上看到很多男性因为海绵体损伤而失去性生活和生殖能力。

阴茎是男性生殖系统的重要组成部分,而阴茎中的“阴茎海绵体”是维持阴茎正常勃起和泌尿功能的先决条件。然而,多种先天性发育异常,肿瘤或外伤等会导致阴茎畸形或阴茎海绵体缺损,严重影响性功能和生殖功能,需要进行各种阴茎重建手术。但即便是手术,患者的勃起功能和生殖功能也很难恢复。由于各种解剖学、美学和功能上的挑战,海绵体损伤的修复一直是临床医学与科学研究的难题。

7003967dbb19487f9b696c510c5eb076.png
阴茎海绵体呈“多孔”结构,损伤后很难修复。

全球首次!干细胞+3D打印让受损海绵体再生修复
随着3D打印技术的兴起,研究人员想到,可否借助3D打印技术重建海绵体,“打印”出一模一样的海绵体?“要重建骨头、牙齿这类‘硬组织’不难,但要重建海绵体这类软组织却不容易”安庚解释:“尤其是阴茎海绵体这类能够收缩、回弹,有特殊力学性能的组织。”

为此,广州医科大学附属第三医院生殖医学中心主任安庚联合华南理工大学施雪涛教授、美国俄克拉荷马大学毛传斌教授等人,共同研究构建了具有多尺度多孔结构的仿生3D打印水凝胶支架,制备了在结构和力学上与天然海绵体匹配的生物材料。

研究人员还对该水凝胶支架进行了压缩测试和循环压缩测试,在20次循环压缩测试后,仍保持其原始机械性能,没有出现任何损坏。“通过压缩测试,我们验证了这个水凝胶支架材料与天然海绵体组织具有良好的力学匹配性,能够像海绵体一样收缩、回弹”研究人员解释。

由于阴茎海绵体里面密布大量微血管,微血管系统的重建对海绵体功能(勃起和射精)的恢复起着至关重要的作用。“如果海绵体修复是‘盖房子’,3D打印的水凝胶支架是房子的‘框架’,微血管系统重建就是房子的‘砖瓦’”安庚介绍。为此,研究人员利用干细胞技术,向其中植入了高表达缺氧诱导因子(HIF-1α)的肌源性干细胞(MDSCs),还通过肝素与聚L-赖氨酸(PLL)的逐层组装,将肝素沉积到3D打印的水凝胶支架上,刺激植入部位血管形成,制备生物工程血管化阴茎海绵体。

c260926d326347188f19fbeba5144586.png
兔海绵体损伤修复示意图。

实验兔4个月恢复生殖功能,还生育了后代
随后,研究人员将这个“生物工程血管化阴茎海绵体”植入海绵体缺损的雄兔身上。3D打印海绵体生物支架显示出良好的组织相容性,没有免疫排斥反应。由水凝胶生物支架中的诱导的新生血管有效修复海绵体的损伤部位,并促进新血管的形成,最终修复了缺损海绵体组织。经过形态学评估和海绵体内压测试,修复后的海绵体具有非常好的组织弹性和收缩能力,这意味着雄兔阴茎的“勃起和射精功能”得到了恢复。

研究人员将经历了海绵体损伤修复的雄兔和雌兔混合,在4个月内,连续分娩了小兔子,进一步证实了其生理功能和生殖能力的恢复,完成了子代生育。该研究是全球首次利用干细胞及3D打印技术成功修复阴茎海绵体缺损,使兔子恢复勃起和射精功能,并恢复生殖能力、生育子代。
59890dd4b9bb4e9fb6e5f222f9621626.png
雄兔阴茎海绵体损伤修复后,和雌兔生下小兔子。

未来十年内,有望应用于临床,造福男性“性福”
“阴茎海绵体修复对于恢复男性生殖能力具有重要意义,”安庚表示,干细胞+3D打印技术的修复策略对阴茎海绵体重建、恢复男性生殖能力具有非常重要的临床应用价值。“目前仍在动物实验阶段,我们希望未来十年内,能够应用于临床,真正帮到那些阴茎畸形、发育异常和阴茎海绵体损伤的男性。”

此外,该研究迈出了开发血管化生物工程支架库的重要一步。除了修复阴茎海绵体组织缺损外,这类3D打印生物支架还具有修复其他富含血管组织的潜力(如皮肤、心肌组织等),有广阔的应用前景。

图:广医三院提供


上一篇:数字化口腔案例:多位患者口腔扫描牙模打印同步开展
下一篇:金属3D打印服务成应用新热点
回复

使用道具 举报

推动3D打印

关注南极熊

下载手机APP

联系QQ/微信9:00-16:00

392908259

南极熊3D打印网

致力于推动3D打印产业发展

快速回复 返回列表 返回顶部