2020年9月11日消息，近期，華南理工大學(xué)施雪濤和美國俄克拉荷馬大學(xué)毛傳斌共同通訊在Nature Communications 在線發(fā)表題為“Functional reconstruction of injured corpus cavernosa using 3D-printed hydrogel scaffolds seeded with HIF-1α-expressing stem cells”的研究論文，該研究開發(fā)出一種表面有肝素涂層的 3D 打印水凝膠支架，具備了與天然海綿體相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，通過手術(shù)注入雄兔體內(nèi)，不僅成功修復(fù)了損傷的海綿體，并在 4 個月內(nèi)成功恢復(fù)了陰莖勃起和射精功能。

更驚人的是，原本海綿體受損的雄兔在植入支架后，順利完成交配，并讓雌兔生下小兔子。這項研究使用3D打印技術(shù)修復(fù)受傷的海綿體，并有望在臨床前和臨床應(yīng)用中實現(xiàn)有效的海綿體修復(fù)。

海綿組織是陰莖的重要組成部分。具有完整海綿竇結(jié)構(gòu)的健康海綿組織是維持陰莖正常勃起功能和泌尿功能的先決條件。作為終末器官，海綿體不能通過再生來修復(fù)。由于各種解剖學(xué)，美學(xué)和功能方面的挑戰(zhàn)，修復(fù)受傷的海綿體一直很困難。因此，迫切需要探索用于海綿體重建的有效再生療法。

但是，作為海綿組織修復(fù)最理想的方法，生物工程海綿體的構(gòu)建仍需要克服一些困難。由于海綿組織的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和滿足其生理功能所必需的特殊機械性能，用于海綿組織修復(fù)的生物材料必須具有良好的加工性能，適當(dāng)?shù)臋C械性能和生物相容性，以支持黏附，遷移和大量增殖?；谶@些需求，研究人員選擇使用三維（3D）打印技術(shù)，一種有前途的工具來創(chuàng)建具有復(fù)雜仿生結(jié)構(gòu)的3D生物材料。微血管系統(tǒng)的重建在海綿體功能的恢復(fù)中起著至關(guān)重要的作用。因此，研究人員設(shè)計了具有多尺度多孔結(jié)構(gòu)的仿生3D打印水凝膠支架，并同時改進了支架和細胞，以減少缺損部位周圍的纖維化并修復(fù)海綿狀組織的血管網(wǎng)絡(luò)和生理功能。

鑒于調(diào)節(jié)血管生長因子的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄激活因子低氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）的表達對正常氧敏感，研究人員設(shè)計了HIF-1α過表達的肌肉衍生干細胞（ MDSCs），這些HIF-1α突變的MDSCs在常氧和低氧狀態(tài)下不僅穩(wěn)定，高水平地表達HIF-1α，而且在HIF-1α的調(diào)節(jié)下導(dǎo)致血管新生相關(guān)因子的表達改善，從而促進新血管形成的發(fā)展。

此外，肝素是一種對血管生成因子具有良好親和力的負電荷多糖大分子，它通過結(jié)合諸如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的血管生成蛋白并提高其穩(wěn)定性來加速新血管形成。因此，研究人員通過與聚L-賴氨酸（PLL）的逐層組裝將肝素沉積到3D打印的水凝膠支架上。然后將這些HIF-1α突變的MDSC接種到肝素涂層的支架上，然后將其進一步植入受傷的海綿體中。

令人驚訝的是，水凝膠支架中由HIF-1α和VEGF表達（通過HIF-1α突變的MDSCs）誘導(dǎo)的血管生成有效修復(fù)了受傷的海綿體，并在4個月內(nèi)恢復(fù)了體內(nèi)的陰莖勃起和射精功能。具體而言，由HIF-1α過度表達的MDSC產(chǎn)生的血管生成因子通過肝素的吸附，富集在3D打印的水凝膠支架表面，然后刺激體內(nèi)血管形成。新血管形成的增加進一步促進了受傷的海綿體的勃起和射精功能的恢復(fù)。最后，該研究進行了交配評估，以驗證重要生殖功能的恢復(fù)。這項研究使用3D打印技術(shù)修復(fù)受傷的海綿體，并有望在臨床前和臨床應(yīng)用中實現(xiàn)有效的海綿體修復(fù)。

關(guān)于海綿組織的修復(fù)

海綿組織是陰莖的重要組成部分。具有完整海綿竇結(jié)構(gòu)的健康海綿組織是維持陰莖正常勃起功能和泌尿功能的先決條件。作為終末器官，海綿體不能通過再生來修復(fù)。由于各種解剖學(xué)，美學(xué)和功能方面的挑戰(zhàn)，修復(fù)受傷的海綿體一直很困難。因此，迫切需要探索用于海綿體重建的有效再生療法。

文章來源： iNature