摘要：每年全球有约4200万至6000万男性选择输精管结扎作为避孕方式，其中约6%–10%的人后续需要通过输精管吻合术（vasovasostomy）来恢复生育能力。然而，传统显微外科手术存在吻合效率低、愈合延迟、术后狭窄等难题，手术时间长达3–4小时，且约5%–16

每年全球有约4200万至6000万男性选择输精管结扎作为避孕方式，其中约6%–10%的人后续需要通过输精管吻合术（vasovasostomy）来恢复生育能力。然而，传统显微外科手术存在吻合效率低、愈合延迟、术后狭窄等难题，手术时间长达3–4小时，且约5%–16%的患者会出现愈合不良、疤痕形成或管腔狭窄等并发症。现有支架材料易引发纤维化、与组织顺应性差，亟需开发一种兼具良好生物相容性、可降解性和力学强度的新型支架材料。

近日，宁波大学吴科荣主任医师、张华博士和卧龙岗大学陈俊教授、中山大学付俊教授合作，成功开发出一种可直接同轴打印的可降解抗狭窄水凝胶支架（PCB hydrogel stent），显著提升了输精管再通手术的效率和成功率。该支架通过光聚合聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯（mPEG-ac）与丙烯酰化α-环糊精（α-CD-ac）之间的主客体包合物，并引入可降解交联剂BACA，形成具有纳米自组装结构的聚伪轮烷网络。该支架具备优异的力学性能（弹性模量1.3 MPa，断裂强度2.5 MPa，韧性480.4 kJ·m⁻³），能在28天内完全降解，有效防止管腔狭窄，促进组织愈合。相关论文以“Biodegradable Anti-Stenosis Microsurgical Implantable Hydrogel Stent for Efficient Vas Deferens Recanalization”为题，发表在

研究团队首先通过主客体自组装构建了可用于直接挤出的支架墨水。核磁共振和等温滴定量热分析证实了mPEG-ac与α-CD-ac之间的有效包合作用，形成了具有剪切稀化和自愈合特性的物理凝胶。随着α-CD-ac比例增加，溶液逐渐转变为不透明凝胶，透射电镜显示其形成约22.9 nm的纳米聚集体，确保了打印过程的连续性和稳定性。

图1 PCB水凝胶支架的制备流程及其在输精管再通中的应用示意图。展示了通过主客体包合、自组装、光交联制备高强度、低膨胀、抗细胞黏附、生物相容性佳的可降解支架，用于输精管再吻合与再通。

图2 α-CD-ac与mPEG-ac分子相互作用的表征。a) 二维NOESY NMR谱；b) ITC热图；c) 滴定曲线；d) 不同摩尔比例混合物的照片；e) 核磁谱图；f) XRD图谱；g) TEM图像；h) 应变扫描；i) 自恢复行为；j) 通过30G针头连续挤出的凝胶照片。

PCB水凝胶在光引发聚合后20秒内即可转变为高强度凝胶，其压缩强度显著高于普通PEG水凝胶，且具备良好的回弹性能和能量耗散能力。同时，支架在体液环境中膨胀度适中，降解行为可控，避免了因过度膨胀导致的吻合口损伤，也无需二次手术取出。

图3 PCB水凝胶的力学性能。a) 光聚合流变曲线；b) 压缩应力-应变曲线；c) 模量与韧性对比；d) 循环压缩测试；e) 体外膨胀曲线；f) 降解曲线。

通过同轴微挤出打印技术，研究人员成功制备出长度可达40厘米的空心支架，壁厚均匀、表面光滑，具备良好的抗打结和抗弯曲性能。有限元模拟进一步证实，支架在输精管收缩应变范围内仍能保持结构完整，且不会对管壁造成损伤。

图4 3D打印同轴PCB支架的表征。a) 同轴针头连续挤出；b) SEM图像；c) 抗打结；d) 抗反复弯曲；e) 不同压缩应变下的形变；f) 有限元模拟应变分布。

体外实验显示，PCB支架与人输精管平滑肌细胞共培养后细胞存活率超过96%，且几乎无细胞黏附，表现出优异的生物相容性和抗黏附特性。与人类精子共培养后，精子存活指数与对照组无显著差异，证明其对精子无毒性影响。溶血实验也表明其血液相容性良好。

图5 PCB水凝胶的细胞相容性与抗细胞黏附性能。a) 活/死染色图像；b) 细胞存活率；c) 细胞增殖；d) 细胞黏附图像；e) 细胞数量统计；f) 细胞铺展面积；g) 人类精子活力图像；h) 精子存活指数。

在兔子模型中，PCB支架辅助的输精管吻合术将单侧手术时间从76.4分钟显著缩短至34.6分钟。术后超声监测显示支架在28天内完全降解，且未引起全身炎症或肝肾毒性。精子浓度和活力在术后保持正常，雌兔受孕率高达100%，成功产出健康幼兔。

图6 PCB支架辅助的输精管吻合术在兔子模型中的效果。a) 手术时间线；b) 再吻合照片；c) 手术时间对比；d) 血液指标；e) 超声监测支架降解。

图7 PCB支架对雄性兔子生育能力的影响。a) 精子显微镜图像；b) 精子活力；c) 精子浓度；d) 胚胎超声图像；e) 新生兔子；f) 怀孕率对比。

术后微CT和组织学分析表明，支架组输精管管腔通畅、形态规整，胶原沉积显著少于传统手术组，有效避免了管腔狭窄和结构扭曲。通水实验进一步证实支架组流量更高，显示出优越的管腔通畅性。

图8 PCB支架辅助吻合术的预后分析。a) 微CT图像；b) 通水实验照片；c) 流量对比；d) H&E与Masson染色；e) 管腔面积与胶原比例统计。

综上所述，该研究开发的可打印、高强度、抗黏附、可降解的PCB水凝胶支架，在输精管再通手术中展现出显著优势，不仅提升了手术效率，还有效促进了组织愈合与功能恢复，为男性生育力恢复提供了新的解决方案，并有望拓展至其他微外科吻合应用领域。

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来源：科学培训