让丁丁不“止”于大...《Bioactive》：华南理工大学施雪涛开发出阴茎增粗贴片，实现有效增粗，不易降解、长期稳定！
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主编 | 摩西
在男人们有关“性”的探讨中，阴茎大小常常成为一个“禁忌”的话题，它实在令人又爱又恨。但在医学领域，尤其是那些阴茎经历过畸形或因故受伤的男性由于生理上的缺陷，他们一直承受着或多或少的心理压力。
最近，华南理工大学的国家组织修复重建工程技术研究中心和材料科学与工程学院联合作出了一项重大的新突破：他们发明了一种创新的聚乙烯醇 (PVA) 贴片，经过巧妙的冻融循环和碱处理后，这款贴片不仅具备卓越的机械性能，还能够巧妙地贴合阴茎的每一次变形。让我们来看看他们是怎么实现的吧！
对于广大男性同胞来说，阴茎大小一直或多或少是他们关注的话题。甚至于，过于焦虑地对阴茎外观的不满，可能还会导致一种被称为阴茎畸形恐惧症的心理问题。
当然，除了社会和心理因素的影响，很多人由于生理上的先天因素如先天性小阴茎综合症*，也增加了对阴茎增大的需求。此外，因外伤或肿瘤治疗导致阴茎缺陷的人群也不容忽视，他们仍然拥有追求“性”福的权利。
阴茎增大贴片手术
实际上，临床上已经存在一些或保守或手术的治疗方法，比如填充剂注射或安装负压装置，但是它们虽然可以短暂增加阴茎的尺寸，但其效果通常不持久。手术植入阴茎增大贴片一直被认为是一种永久且更有效的选择，但存在手术风险略高，可能带来多种并发症的副作用。
因此，为了实现长期、稳定的阴茎增大效果，并尽量减少副作用，理想的阴茎增大贴片设计应该需要考虑阴茎独特的生理环境。
*编者注：天性小阴茎综合症（Micropenis Syndrome）是一种罕见的生殖器发育异常，指男性在出生时阴茎长度显著低于平均水平，通常定义为阴茎在勃起状态下长度小于2.5厘米（约1英寸）。
可能你想不到，阴茎的功能还涉及到高度动态的微环境。这是因为阴茎勃起的过程是一个复杂的生理反应。
首先，阴茎的勃起通常始于性刺激，这可以是身体接触、情感交流或视觉刺激等。性刺激会激活大脑皮层，释放一氧化氮（NO）促进血管平滑肌放松，这会导致导致阴茎内部的动脉血管开始扩张，血液流入阴茎海绵体的数量增加并使其充血，阴茎开始变得坚硬和挺立。
同时，海绵体的膨胀会压迫周围静脉，使之减少血液的流出，就这样像水池一样“入大于出”，阴茎从而能维持勃起的状态。随着性刺激的持续，勃起可以保持一段时间；一旦刺激减弱，神经信号减少，海绵体内的血流动态无法持续，勃起状态就会随之结束。
阴茎勃起的过程是一个复杂的生理反应
在传统的阴茎增大贴片手术中，传统阴茎贴片在勃起时容易产生应力集中，这可能会导致贴片的位移、勃起疼痛以及阴茎弯曲等问题。为了解决这些问题，人们提出了采用动态适应和响应的结构设计的NPR阴茎贴片，这能够有效避免这些不适。
设计NPR材料是一个相对复杂的过程，因此，研究者们越来越关注创造具有NPR特性的结构。例如，Chansoria及其团队曾经设计了多种NPR贴片，旨在模拟人体器官的动态运动，为未来仿生贴片的开发奠定了坚实的基础。另外，Jiang等人利用3D打印技术制作了NPR热塑性聚氨酯弹性体支架，这些支架在椎间盘置换术中显示出了良好的能量吸收和耗散特性。
尽管这些NPR结构的支架在其他医疗领域展现了潜力，但由于原材料和制备方法的限制，目前尚未在阴茎增大领域得到应用。
聚乙烯醇（PVA）
聚乙烯醇（PVA）作为一种可加工的水凝胶材料，具备可调的机械性能、抗疲劳性以及高生物相容性，已经广泛应用于血管移植、人工晶状体和人工白膜等生物医学领域。与透明质酸等其他水凝胶材料相比，PVA水凝胶因其优异的机械性能和不可降解特性，更适合用于阴茎增大贴片。
在本研究中，华南理工大学组织修复重建工程实验室的研究人员设计并构建了一种具有优异依从性和长期体内稳定性的阴茎增大贴片。他们通过将PVA溶液引入3D打印模具并进行多次冻融循环，获得了预定结构的水凝胶贴剂。随后，通过碱浸泡工艺对其进行加固，以确保与皮下筋膜组织的力学性能能得到精确匹配。
不同材质和结构的阴茎增大贴片的增大效果示意图
迁移效率显著提升：研究人员利用Transwell迁移实验检测改造后的免疫细胞通过微孔的效率。在3微米孔径的Transwell实验中，改造后的免疫细胞在蓝光照射下迁移效率显著提升，迁移细胞数是对照组的三倍以上。
为了使阴茎增大贴剂在勃起过程中的动态适应更为理想，团队选取了4种典型的NPR结构进行优化，最终确定手性桁架结构为最佳设计，并称之为NPR贴剂。同时以正泊松比（PPR）贴剂和脱细胞真皮基质（ADM）贴剂作为对照组。
研究团队深入探讨了水凝胶的生物相容性，以评估其在临床中的适用性，他们特别关注了四种类型的水凝胶：15PVA-PBS、15PVA-4 M、15PVA-5 M 和 15PVA-6 M。这些水凝胶在细胞生长的适宜性上表现都十分出色，研究团队使用扫描电子显微镜（SEM）观察了其冻干后的表面形态。结果显示，处理前后，这些水凝胶均展现出良好的多孔结构，适合细胞的生长。
生物相容性测试
03.减少并发症提高舒适度为了进一步评估其安全性，研究者们使用细胞计数试剂盒8（CCK-8）和活/死染色法检测了水凝胶的细胞毒性。结果显示，这些水凝胶对细胞的毒性极小，基本无害。
接下来，团队对15PVA-PBS和15PVA-5 M水凝胶的抗蛋白质和细胞粘附特性进行了测试。结果表明，15PVA-5 M水凝胶上的细胞粘附明显减少，这意味着它在临床应用中具有良好的抗细胞粘附性能，这对于后续的取出手术非常重要，并且可以有效降低纤维化的风险。
通过激光共聚焦显微镜，研究人员还检查了BSA-FITC在水凝胶表面的粘附情况，显示出理想的抗粘附性能。此外，使用二喹啉酸（BCA）检测试剂盒进行的定量分析也支持了这一发现。特别值得注意的是，15PVA-5 M水凝胶在抗细胞和非特异性蛋白质粘附方面的表现，明显优于对照组（在本研究中为GelMA）。这些结果为水凝胶在临床应用中的前景提供了积极的支持，尤其是在减少术后并发症和提高患者舒适度方面。
阴茎增大贴片的制备和体外模型验证
随后，科研团队进行了新西兰兔体内植入的活体实验，研究人员比较了两种材料在阴茎增大的应用效果。由于兔子的阴茎结构更接近于人类且没有阴茎骨，因此手术操作相对简单。手术过程中，研究人员将ADM和15PVA-5 M水凝胶植入兔子的阴茎中，并设置了假手术组作为对照。
04.良好的生物相容性有效增加周长结果显示，15PVA-5 M水凝胶与阴茎皮肤的结合更加无缝，主要归因于其机械性能与阴茎的相似性，而ADM则可能因其较强的机械性能导致不适感。
三个月后观察到，实验组的阴茎组织显著增厚，而对照组的阴茎外观则未见变化。进一步分析表明，15PVA-5 M水凝胶在整个研究期间有效维持了增厚效果，而ADM的效果逐渐减弱。通过对植入后的阴茎直径进行比较，确认了15PVA-5 M水凝胶能有效增加阴茎的周长。
组织切片染色结果也显示，ADM组材料出现了明显降解，导致周围组织发生轻微炎症反应，而15PVA-5 M组则未见明显纤维化或炎症反应，表明其良好的生物相容性。
此外，研究还评估了植入物对全身的影响，结果显示15PVA-5 M不会引起显著的全身毒性或炎症反应。
贴片探查的力学性能和机理
总的来说，本研究开发的新型阴茎增大贴片创新性地将NPR纳入贴片结构，有效降低了其刚度，从而在植入后减少了对阴茎的压力，最大限度地减少不适感。
初步的体外评估显示，15PVA-5M展现了良好的生物相容性，在长期使用中表现出抗降解和抗纤维化的能力，能够保持其结构完整性，并持续提供预期的增大效果。让我们期待这项创新性突破材料能够尽早登陆临床，给有需求的男性患者带来更多福音吧！
References：
Zheng R, Zhong W, Chai M, Shi X. Dynamic compliance penis enlargement patch. Bioact Mater. 2024 Sep 3;42:194-206. doi: 10.1016/j.bioactmat.2024.08.039. PMID: 39285912; PMCID: PMC11403245.
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