由來自中國、日本和美國的研究人員組成的國際團隊在器官 3D 打印方面邁出了重要一步，這是生物醫學工程中一個有趣但極具挑戰性的方面。選擇的器官是陰莖，其中一部分是在實驗室中使用具有真實功能的水凝膠重建的。然後將人造器官植入患有陰莖問題的兔子和豬體內，這些動物隨後能夠在幾週內交配和繁殖。
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的關鍵挑戰之一從其基本組織來看，與其血管網絡有關。構成器官的細胞需要血液到達它們，以便帶來它們發揮功能和生存所需的氧氣和營養。對於陰莖來說，血管網絡具有產生勃起的特定功能；血液被困在海綿體中，導致陰莖勃起。
研究作者表示：“我們的研究是希望為因受傷或疾病而患有海綿體功能障礙的患者提供創新的解決方案。”Professor Xuetao Shi告訴IFLScience。
“通過開發先進的 3D 打印仿生模型，我們的目標是恢復勃起功能並提高這些患者的生活質量。這種方法不僅可以解決功能恢復問題，還為再生醫學的個性化治療開闢了新的可能性。”
研究小組能夠使用水凝膠來 3D 打印陰莖模型，其中包括主要結構：海綿體和海綿體及其尿道結構，以及覆蓋它們的白膜。這種方法使研究人員能夠研究可能的缺陷和乾預措施體外，這樣就可以在沒有動物或人類的情況下研究正常陰莖功能的特性和缺陷。
白膜和海綿體的損傷可能導致醫療狀況。特別是，該團隊想要創建體外模型為佩羅尼氏病是一種陰莖皮膚下形成疤痕組織的疾病，可導致勃起彎曲且疼痛。
水凝膠模型用於演示血液如何流入海綿體，使器官充血，以及海綿竇如何作為阻塞血流的閥門，從而實現和維持勃起。
該團隊還能夠創建一個可以移植到豬和兔子身上的模型版本。他們製作了海綿體的動態模型，其中接種了內皮細胞，內皮細胞是排列在所有血管中的單層細胞。然後將其植入有陰莖缺陷的兔子和豬體內。
“植入後，3D打印的海綿體模型在接種的內皮細胞的支持下與宿主組織整合。幾週內，動物在電神經刺激下恢復了勃起功能。MRI成像證實了海綿體的結構恢復。值得注意的是，動物能夠成功交配和繁殖，證明生殖功能完全恢復，”石解釋道。
“這些發現強調了仿生海綿體 (BCC) 在治療陰莖損傷方面的潛在臨床應用。此外，這項研究推進了 3D 打印人造組織器官的臨床應用，”作者在詳細介紹該模型的論文中寫道。
“未來，我們的目標是改善3D打印模型與宿主組織的整合，包括神經再生和血管網絡連接，同時利用誘導多能幹細胞（iPSC）等技術來降低免疫排斥風險，”Shi說。
根據該研究，超過一半的 40 至 70 歲順性別男性患有輕度至中度勃起功能障礙。馬薩諸塞州男性衰老研究。佩羅尼氏病的患病率明顯較低（1% 至 13%）。該模型未來的人類分級版本可以用於治療這些疾病，或者用於跨性別男性的性別確認手術。
該研究發表於自然生物醫學工程。
本文經過修改，添加了史教授的引述以及該研究的更多細節。
