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南昌大学突破世界公认生物医学难题 鸡尾酒立功


来源:南昌发布

继光照无创溶栓以及光照无损美白后,南昌大学在光健康材料领域再次实现技术突破。光健康新材料技术方向负责人王小磊教授以鸡尾酒为灵感,率先开发出光控男性避孕技术。

近日南昌大学传来一个大喜讯!究竟是什么呢~一起来看看吧!

继光照无创溶栓以及光照无损美白后,南昌大学在光健康材料领域再次实现技术突破。光健康新材料技术方向负责人王小磊教授以鸡尾酒为灵感,率先开发出光控男性避孕技术。相关论文在国际知名学术期刊ACS nano(影响因子13.709)中发表,南昌大学为论文的唯一通讯单位,同时也是唯一的专利持有单位。

天哪!立功的居然是鸡尾酒!能想出这种点子的王小磊教授也是神人了……

在了解光控男性避孕技术之前,让我们先来了解一下传统的男性避孕技术吧↓↓↓

男性避孕技术一直是世界公认的生物医学难题,古斯塔夫阿道夫学院就曾在第53届诺贝尔大会,对于这项全球范围的技术挑战,进行过专题研讨。

男性避孕技术被列为2017年诺贝尔大会的研讨主题之一

美国的比尔盖茨也曾经设立专项基金,鼓励世界各地的科研机构解决这一难题。目前,虽然国际各大机构相继提出了一些解决方案,但依旧存在成本较高,失败风险大等问题,因此难以真正走向临床。而且,值得一提的是,目前国际上较为认可的几项技术提案,尽管都具备抑制精子活性的特点,但使用对象依旧是女性,不能称之为真正意义上的“男性”避孕技术。

基于这一问题,王小磊教授从鸡尾酒得到灵感,提出了一条全新的四层双效光敏凝胶技术方案,从而在国际上率先实现了真正由男性使用的兼具物理化学双重效果的光照无损可逆男性避孕技术。该项技术提出后,立刻引起诸多国际媒体的广泛关注,美国科学促进会(AAAS,Science杂志隶属出版社),美国化学会(ACS),英国广播公司(BBC),国际科学日报(Science Daily),生活科学(Live Science),等国际著名新闻媒体先后对于该项技术进行了专题报道。

来自《ScienceDaily》

同时一些国际知名的专家学者也对于这项技术予以高度评价。例如美国加州国家灵长类动物研究中心(National Primate Research Center)生殖内分泌学和不孕不育科室的主任凯瑟琳·范·德沃特(Catherine VandeVoort)教授,她在接受Live Science访谈时指出:“(南昌大学)近期利用近红外光实现男性避孕的想法‘非常有吸引力’。” VandeVoort教授还告诉记者:“这项技术的问世,意味着男人只需一次简单的注射(就可以达到长效避孕的效果),而且,当他不再需要避孕时,还可以在无需二次手术前提下,随时通过光照来达到目的。”

英国剑桥大学生殖生理学教授Bill Colledge 对于该项技术同样予以了高度评价,他指出“目前,除了使用(一次性)避孕套或(永久性的)输精管切除术外,男性避孕的选择很少。中国的(王小磊)研究小组开发一种新的男性避孕方法,这项技术的新颖之处是其可逆性。虽然,以前也有一些研究小组试图用类似的方法堵塞管道,但那些方法通常是不可逆的。而王小磊以鸡尾酒为灵感开发的这种方法,我认为是非常非常新颖的(I think it's a very very novel and innovative approach),只需要通过简单的光热处理,就能方便的解除避孕”。

在接受旧金山IFL Science西海岸编辑Kristy Hamilton采访时,王小磊教授指出:“这项技术的难点,在于如何实现注射剂在体内的自动变化:一开始,我们希望它是以液体形式存在的,这样就可以方便的通过注射打入输精管;进入输精管之后,它又要马上变成凝胶,这样才可以有效的停留在正确的位置,并封堵游动的精子。最后,当不需要避孕的时候,我们又希望它可以变回液体,这样就可以方便的从体内排出,而不用再进行任何手术。” 

来自《IFL Science

王小磊教授分享有关本项工作的有趣故事:“这个项目刚开始的时候,如何才能实现可靠的无创可逆避孕,确实很让我头疼。还好,我有一个业余爱好,就是喜欢出去自驾游。偶尔休息的时候,也喜欢看自驾游记,比如你们BBC曾经的Top Gear,还有我们国家的汽车之家以及萝卜报告。”

听起来就觉得很厉害的样子有木有~

接下来让我们来详细了解一下这项技术吧!

一·创意来源

“该项技术的灵感,来自‘汽车之家’的一篇大理自驾游记。”

王小磊表示这个项目前后做了近三年,最初一年多的瓶颈期其实很煎熬,那时和鲍伟伟商量课题也有想过降低技术标准,不用光照而是通过再次手术或者微创注射来解除避孕,但心里实在是不甘心。幸运的是,那个时候,他刚好看到汽车之家编辑李昊鹏写的一篇大理游记,游记的末尾提到了一种叫“星空”的鸡尾酒:一开始层次分明,但搅拌(或者加热)之后就会瞬间融于一体,并出现繁星点点的感觉。这段有趣的描述突然给了他灵感,随后设计了一种类似结构的四层双效光敏凝胶避孕体系,然后又经过一年多的实验摸索与优化,在转化医学研究院、化学学院、生命科学研究院、基础医学院、生命学院等老师同学的共同努力下,这个想法终于得以实现。

 二·结构原理

四层双效光敏凝胶避孕体系的结构示意图

四层双效光敏,名字有点长,但机理其实不复杂,最下面一层是可以物理阻隔精子的水凝胶(可以把它理解为比较黏的果冻,精子是难以在这里游动的),中间层是这个凝胶的溶解剂EDTA(还兼顾抑杀精子活性的作用),在EDTA的两端,我们用含金纳米颗粒的温敏层进行封堵。这样,在经过局部红外照射后,首先体内的金纳米颗粒响应升温,温敏层被融化,EDTA开始接触并溶解底层的凝胶,最终整个体系全部变成液体,排出体外。

 三·协作完成

“光照可逆避孕技术由南昌大学校内的五个单位协力完成。”

本项技术是南昌大学校内转化医学(辛洪波)、生殖学(曾旭辉)、生物学(邓柯玉)与化学材料(王小磊)交叉融合的一次成功案例。

王小磊,南昌大学赣江特聘教授,博导,九三学社青工委委员,百千万人才,青年井冈学者,2009年毕业于中科院长春应化所(导师杨秀荣院士),现任南昌大学转化医学研究院(南昌大学生物工程药物及其技术国家地方联合工程研究中心)院长助理,南昌大学光健康新材料技术国家双一流学科特区方向负责人,现已在Advanced Materials (IF=21.9), ACS Nano (IF=13.7), Advanced Functional Materials (IF=13.3)等SCI国际期刊发表一作或通讯作者论文31篇,申请专利12项。

鲍伟伟(南昌大学转化医学研究院,生物材料实验室硕士研究生):避孕作为人类生存与发展的重要课题,一直深受学者的关注。从全世界范围看,女性承担了主要的避孕责任,而人流,输卵管结扎等避孕方式对女性的身体健康都会产生不利的影响。因此,男性同胞们应该主动站出来,承担起避孕的责任。使用避孕套虽然能提供一次性的避孕,但存在较高的失败率;输精管结扎虽能长期避孕,但是手术后男性也基本失去了生育功能,因而难以普及。与其他避孕方式相比,我们的水凝胶材料具备安全有效,避孕时长可控,以及无创复孕等诸多优势。因此,这种新型水凝胶避孕方式在未来有望造“福”人类。

另外,从实验操作来说,这项课题相关的动物实验其实也是比较有技术含量的。因为老鼠的输精管其实非常细小,直径不到1mm,想要准确的把药物打进去,真的是不太容易(一些国际专家也曾特意来信询问我们的相关技术细节),还好我们研究院有省内一流的模式动物中心(负责人邓柯玉教授),尤其是心灵手巧的谢琳师姐,在实验操作方面,给了我很多帮助。

谢琳(南昌大学转化医学研究院,转基因动物中心博士研究生):和王教授的这次非常愉快的跨学科合作,带我走进了水凝胶的神秘世界。水凝胶实际上是一种亲水性的高分子,通过物理或者化学方式进行交联,在吸收了大量水分之后形成水凝胶。实际上,天然高分子在自然界中广泛存在,我们研究中使用的海藻酸,就是从海藻中提取的。水凝胶材料来源广、种类多,除了天然高分子,也可以人工合成,将其应用于生物医学领域将大有可为。2013年,水凝胶材料被首次报道应用于软骨修复手术,美国约翰·霍普金斯大学医学院报告称水凝胶能帮助病人产生新的软骨,而且大大降低术后疼痛。随后有报道将水凝胶用于减少炎症和修复组织的研究,而将新型水凝胶材料运用到男性避孕中,在国际尚属首例,不得不佩服王教授的神奇“脑洞”,以及最终将想法付诸实践的执着。

来源:综合南昌新闻、南昌大学、王小磊教授科研团队

[责任编辑:张愉]

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