2025 年 3 月 4 日,華南理工大學施雪濤教授、王迎軍院士及哥倫比亞大學梁錦榮院士等人在 Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 上發表了題為:3D-printed perfused models of the penis for the study of penile physiology and for restoring erectile function in rabbits and pigs 的研究論文。
該研究通過 3D 打印了一種基於水凝膠的仿生陰莖海綿體,其中包含一層可限制拉伸的白膜,可通過靜脈阻塞使其充血。在兔子和豬海綿體缺損模型中,植入 3D 打印的海綿體(經過內皮細胞修飾)後,電刺激海綿體神經可恢復正常的勃起功能,且在植入幾周後可恢復自發勃起功能,從而恢復交配和繁殖能力。這項研究展示了 3D 打印技術在陰莖生理學研究和功能修復領域的突破性進展,支持了進一步開發用於移植的血管化 3D 打印器官。
在這項研究中,研究團隊構建了陰莖海綿體的仿生生理模型和仿生病理模型,並基於陰莖勃起機制在體外重現了勃起過程。研究團隊借助與陰莖勃起動力學相兼容的水凝膠以及數字光處理(DLP) 3D 打印技術,重建了復雜的陰莖血管網絡結構,對典型生理和病理勃起狀態下不同海綿體結構和體液的相互作用進行了可視化呈現,並在此基礎上,對整個陰莖的構造進行了進一步的探究。
近年來,心臓和肺泡等具有復雜循環網絡的動態器官的 3D 體外功能模型的開發越來越受到重視。然而,這些動態器官的體外研究大多尚未在大型動物實驗中進行,以進一步推廣其應用。在這項研究中,研究團隊建立了兔和豬陰莖海綿體動態模型,該模型不僅在體外重現了陰莖勃起功能,而且在原位植入後恢復了正常的陰莖勃起形態和生殖功能。