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目前男性避孕选择有限,为解决此问题,研究人员开展新型注射用水凝胶 ADAM 用于血管阻塞避孕的临床前开发研究。结果显示该水凝胶性能良好且安全。这为男性避孕提供新选择,有望推动相关临床研究。
在全球范围内,避孕的重要性日益凸显,但现状却不容乐观。尽管避孕措施的使用有所增加,可仍有 40% - 45% 的怀孕是意外发生的。对于女性和儿童而言,意外怀孕往往伴随着更糟糕的健康后果。在避孕手段方面,女性有多种选择,像避孕药、避孕贴、植入物和宫内节育器等,但意外怀孕率在过去 30 年却一直没有下降。反观男性,他们的避孕选择十分有限。避孕套由于频繁使用不当,典型有效性仅为 87%;输精管结扎术虽然高效,但很难逆转,常被视为永久性避孕方式;体外射精则是最不靠谱的方法,可从 2002 - 2015 年,未婚男性使用这种方法的比例却翻了一倍。鉴于此,超过一半的男性表示愿意尝试新的避孕方式。
在男性避孕研究领域,血管阻塞方法成为热点。不过,此前备受关注的可逆性精子抑制引导法(RISUG)和 Vasalgel,虽有一定成效,但也存在诸多问题。比如,它们使用的有机溶剂二甲基亚砜并非惰性物质,可能对胚胎发育产生负面影响;而且在动物模型中,逆转后精子存在缺陷,其使用寿命也不明确。此外,目前还没有专门用于血管阻塞的可注射、水基且非永久性的水凝胶系统。
为了填补这一空白,来自国外的研究人员开展了关于新型注射用血管阻塞水凝胶的研究。他们致力于开发一种名为 ADAM 的可注射、双组分聚乙二醇水凝胶,用于长效且非永久性的血管阻塞避孕。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先是水凝胶合成技术,将特定的聚乙二醇聚合物(macromers)溶解在专有水性缓冲液中,通过特定装置和流速制备水凝胶。其次,使用多种检测技术对水凝胶的各项性能进行评估,如通过倾斜法测定凝胶化时间,利用扫描电子显微镜观察孔隙率,构建特定装置分析渗透率,借助力传感器、压力传感器和流变仪等研究物理性能,依据 ISO 10993 标准进行生物相容性测试,并在犬类动物模型中进行植入实验。
下面来看具体的研究结果:
- 水凝胶化学性质:以聚乙二醇为基础,利用马来酰亚胺 - 硫醇交联反应,通过调节 pH 值,使宏观凝胶化时间在 10 秒到 110 秒之间可调。最终选择 21 - 37 秒凝胶化时间的中间配方,此配方能确保水凝胶易于通过标准导管注射,且减少在输精管上皮的聚合交联。
- 水凝胶阻塞性能:优化后的水凝胶孔隙大小为 10 - 20nm,能有效阻止精子通过(精子宽度 2 - 3μm),同时允许流体和小分子扩散。显微镜观察和 Trans - well 实验都证实了这一点,如在显微镜下可见水凝胶与精子间有明显界限,精子无法穿透;1μm 磁性铁颗粒被完全阻挡,而荧光素能顺利扩散。
- 水凝胶机械性能:水凝胶注射所需平均力为 2.1±0.4N,最大不超过 3.1N,与肌肉注射力相当,便于注射。它还能承受高液压,超过 500kPa 才会被挤出,远高于人和犬的射精压力。通过流变学表征发现,水凝胶在 30 秒内凝胶化,1 小时内储能模量(G')大于 10kPa,达到平滑肌水平,且 48 小时达到溶胀平衡。
- 水凝胶安全和生物相容性:依据 ISO 10993 标准进行的生物相容性测试表明,水凝胶及其降解产物、单个大分子单体溶液均无细胞毒性,水凝胶和降解产物无致敏性、刺激性、致突变性和致断裂性。犬类输精管植入实验显示,不同时间点的组织学检查未发现不良影响,输精管管腔虽有扩张,但上皮和肌肉层正常,非靶组织(如肝脏和肾脏)也未受影响。
研究结论和讨论部分指出,目前尚无用于血管阻塞避孕的可注射水基水凝胶系统。本研究优化的新型双组分、可生物降解水凝胶,在体外实验中能有效阻止精子通过,同时允许流体和小分子扩散;ISO 10993 标准的生物相容性测试和犬类模型植入实验也证实了其安全性。这些结果表明,该水凝胶有望提供安全有效的血管阻塞避孕方式,为推进相关产品进入临床试验奠定了基础,也为新型血管阻塞避孕方法的开发提供了重要参考。这项研究成果发表在《Contraception》上,为男性避孕领域带来了新的希望,有望改善当前男性避孕的困境,为全球避孕事业做出重要贡献。