Nhóm nghiên cứu khoa học Trung Quốc phát triển thể dương vật sinh học in 3D: Có thể cương cứng, giao phối và sinh sản bình thường
Gần đây, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Thí Tuyết Đào và Viện sĩ Vương Nghênh Quân từ Đại học Công nghệ Hoa Nam, cùng với Viện sĩ Lương Cẩm Vinh từ Đại học Columbia dẫn dắt, đã công bố một nghiên cứu trên tạp chí con của Nature là Nature Biomedical Engineering. Họ đã phát triển thành công một thể hang dương vật sinh học được in 3D, có khả năng khôi phục chức năng cương cứng tự phát sau khi cấy ghép, từ đó phục hồi khả năng giao phối và sinh sản.
Nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến đột phá trong việc ứng dụng công nghệ in 3D vào nghiên cứu sinh lý học dương vật và phục hồi chức năng, đồng thời mở đường cho việc phát triển thêm các cơ quan in 3D có mạch máu để cấy ghép.
Công nghệ 3D mở ra hướng đi mới trong điều trị tổn thương dương vật
Dương vật là một trong những cơ quan có cấu trúc mạng lưới mạch máu phức tạp nhất, gồm thể hang, thể xốp niệu đạo và bao trắng. Trong đó, thể hang là thành phần chính giúp dương vật đạt được và duy trì trạng thái cương cứng thông qua cơ chế tắc nghẽn tĩnh mạch, khiến máu dồn lại và làm dương vật phồng lên. Bao trắng đóng vai trò như một lớp màng bọc chắc chắn, giúp dương vật giữ được hình dạng và độ cứng khi cương dương.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển mô phỏng thể hang dương vật bằng hydrogel có độ bền và độ dẻo dai cao, với một lớp bao trắng có khả năng hạn chế giãn nở, giúp mô cương cứng nhờ cơ chế tắc nghẽn tĩnh mạch.
Thông số kỹ thuật của hydrogel:
• Độ bền kéo: 1.2 MPa
• Độ giãn đứt: >1400%
• Ưu việt hơn các vật liệu truyền thống như GelMA, PEGDA
Bằng cách sử dụng công nghệ in 3D xử lý quang kỹ thuật số (DLP), nhóm nghiên cứu đã mô phỏng chính xác mạng lưới mạch máu thể hang và hiệu ứng tắc nghẽn tĩnh mạch, đồng thời tích hợp mạng sợi polyethylene siêu phân tử để hạn chế giãn nở cục bộ, mô phỏng chức năng của bao trắng tự nhiên.
Kết quả cho thấy mô thể hang in 3D có thể đạt mức độ cương dương gần với sinh lý bình thường:
• Tăng chiều dài 45% (mức tự nhiên: 44-59%)
• Tăng đường kính 30% (mức tự nhiên: 26-41%)
Thử nghiệm trên động vật – Bước tiến lớn trong y học tái tạo
Trong mô hình thỏ và lợn, nhóm nghiên cứu đã cấy ghép mô thể hang in 3D vào những cá thể bị tổn thương thể hang. Sau đó, kích thích điện vào dây thần kinh thể hang giúp phục hồi chức năng cương dương.
• Ở thỏ: Sau 12 tuần, 80% thỏ đực cấy ghép đã giao phối thành công với thỏ cái và khiến chúng mang thai.
• Ở lợn: Sau 2 tuần, kích thích thần kinh đã tạo ra phản ứng cương dương bình thường. Sau 8 tuần, các mô ghép đã tích hợp hoàn toàn vào hệ thống mạch máu tự nhiên, 100% lợn đực cấy ghép đã khiến lợn cái mang thai.
Đây là lần đầu tiên phương pháp phục hồi thể hang bằng công nghệ in 3D được thử nghiệm thành công trên động vật lớn, mở ra hướng đi mới trong điều trị tổn thương dương vật và cải thiện khả năng sinh sản ở nam giới trong tương lai.
Công nghệ 3D mở ra hướng đi mới trong điều trị tổn thương dương vật
Dương vật là một trong những cơ quan có cấu trúc mạng lưới mạch máu phức tạp nhất, gồm thể hang, thể xốp niệu đạo và bao trắng. Trong đó, thể hang là thành phần chính giúp dương vật đạt được và duy trì trạng thái cương cứng thông qua cơ chế tắc nghẽn tĩnh mạch, khiến máu dồn lại và làm dương vật phồng lên. Bao trắng đóng vai trò như một lớp màng bọc chắc chắn, giúp dương vật giữ được hình dạng và độ cứng khi cương dương.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển mô phỏng thể hang dương vật bằng hydrogel có độ bền và độ dẻo dai cao, với một lớp bao trắng có khả năng hạn chế giãn nở, giúp mô cương cứng nhờ cơ chế tắc nghẽn tĩnh mạch.
Thông số kỹ thuật của hydrogel:
• Độ bền kéo: 1.2 MPa
• Độ giãn đứt: >1400%
• Ưu việt hơn các vật liệu truyền thống như GelMA, PEGDA
Bằng cách sử dụng công nghệ in 3D xử lý quang kỹ thuật số (DLP), nhóm nghiên cứu đã mô phỏng chính xác mạng lưới mạch máu thể hang và hiệu ứng tắc nghẽn tĩnh mạch, đồng thời tích hợp mạng sợi polyethylene siêu phân tử để hạn chế giãn nở cục bộ, mô phỏng chức năng của bao trắng tự nhiên.
Kết quả cho thấy mô thể hang in 3D có thể đạt mức độ cương dương gần với sinh lý bình thường:
• Tăng chiều dài 45% (mức tự nhiên: 44-59%)
• Tăng đường kính 30% (mức tự nhiên: 26-41%)
Thử nghiệm trên động vật – Bước tiến lớn trong y học tái tạo
• Ở thỏ: Sau 12 tuần, 80% thỏ đực cấy ghép đã giao phối thành công với thỏ cái và khiến chúng mang thai.
• Ở lợn: Sau 2 tuần, kích thích thần kinh đã tạo ra phản ứng cương dương bình thường. Sau 8 tuần, các mô ghép đã tích hợp hoàn toàn vào hệ thống mạch máu tự nhiên, 100% lợn đực cấy ghép đã khiến lợn cái mang thai.
Đây là lần đầu tiên phương pháp phục hồi thể hang bằng công nghệ in 3D được thử nghiệm thành công trên động vật lớn, mở ra hướng đi mới trong điều trị tổn thương dương vật và cải thiện khả năng sinh sản ở nam giới trong tương lai.
