近些年，人們越來越認識到性生活對人類健康和社會整體福祉的重要性。適當的性生活不僅能緩解個人壓力，維持家庭和諧，還能保持女性生殖器官健康。然而，意外懷孕是全球范圍內頻繁產生的問題，后續的墮胎會對婦女、家庭和社會具有嚴重影響。全世界每年大約有8500萬例意外懷孕和4000-6000萬例墮胎。墮胎不可避免地會損害女性子宮內膜，這可能會導致月經紊亂、子宮粘連、宮內感染、習慣性流產，甚至終身不孕。雖然現有的避孕策略在人們的生活中得到了廣泛的應用，但并沒有得到太多令人滿意的反饋。長期服用激素避孕藥會導致內分泌紊亂、糖耐量受損、肝功能異常，甚至增加患血栓性疾病的風險。避孕套使用不當可能導致避孕失敗，使用乳膠可能導致過敏癥狀。根據世界衛生組織關于2020年避孕方法有效性調查的報告，僅靠精卵融合阻斷、緊急藥物避孕和標準日期計算等傳統療法在避孕方面都是無效的。此外，盡管男性和女性絕育的再孕率都很低，但它們不符合避孕后生殖和保護未來兒童死亡風險的要求。因此，長效可逆避孕的設計和開發正在成為解決上述問題的一種有希望的策略。
近日，青島大學/康復大學（籌）周祺惠團隊在期刊《Journal of Nanobiotechnology》發表了題為“Recent progress in advanced biomaterials for long-acting reversible contraception”的綜述。該綜述首先介紹了男女性生殖系統與受精過程，之后詳細討論了具有長效可逆避孕的先進生物材料設計與特點，包括穩定釋放、殺精、可控降解和光熱反應。此外，該綜述根據不同的給藥途徑對各種避孕生物材料進行了分類。最后，作者總結了長效可逆避孕先進生物材料的主要問題，并提出了該領域的未來發展前景。
1. 生殖系統與受精過程
圖1.（A）男性的下丘腦-腦垂體-性腺軸，（B）女性的下丘腦-腦垂體-性腺軸
2. 用于多種途徑避孕的先進生物材料
根據世界衛生組織發布的2020年避孕方法有效性調查報告，目前僅靠精卵融合阻斷和緊急藥物避孕等傳統避孕療法效果不理想。此外，盡管男性和女性絕育后的再孕率很低，但這不滿足避孕后再生殖和預防未來兒童死亡風險的要求。因此，長效可逆避孕的研究和發展正成為解決上述問題的發展前景廣闊的策略。
圖2. 先進生物材料通過不同人體途徑避孕的應用示意圖
經皮給藥系統：最近，可溶性微針貼片（DMN）已經發展成為一種微米級的藥物載體用于進入皮膚的給藥通道，通過只刺穿角質層允許大分子藥物進入，而不接觸神經末梢，因此沒有明顯疼痛。DMN由生物相容性好和可生物降解的聚合物組成，可在體內降解，以恒定的速度在皮膚中溶解，并逐漸釋放包裹的藥物。然而，如何提高藥物的溶解能力和載藥率仍是一個亟待解決的難題。
圖3. 可溶解微針的微觀結構、快速分離特點與性能檢測
新型口服給藥系統：傳統的口服避孕藥需要在一個月經周期內連續服用21天，這大大增加了漏服藥物的風險和對人體的傷害。以生物材料為基礎的口服避孕預計將實現自我給藥，一次給藥效果最長可達1個月。由于生物材料的結構設計優越性，會極大地降低對胃腸道的損傷。
圖4. PDMS基六邊V型聚合物臂口服給藥骨架的設計
可逆性輸精管閉塞：在傳統的男性避孕方法中，避孕套、激素避孕和輸精管結扎術已經得到了廣泛的應用。但是，類固醇的雌激素副作用和不可逆性輸精管結扎術后，出現了一種新的男性避孕方法。其特點是一次性干預，出現長效，副作用低，可逆轉性。輸精管閉塞允許單一干預，易于管理，良好的避孕效果和可逆生育。而且這種方法對身體幾乎沒有副作用，對性體驗的影響也很小。更重要的是，生物材料的選擇和設計使得這種方法可以避免使用激素。光和熱刺激是實現非侵入性生育恢復的替代手術選擇。
圖5. 長效復合避孕水凝膠系統用于可逆性輸精管閉塞
磁靶向與熱療：近紅外光照射造成的組織損傷限制了光熱療法在男性避孕的臨床應用。因此，為了減小甚至避免損傷，用于男性避孕的納米納米還需要繼續優化。氧化鐵納米顆粒由于其良好的生物相容性和生物降解性，可作為潛在的替代醫用納米顆粒。此外，氧化鐵納米顆粒還具有獨特的磁性和靶向特性，目前已廣泛應用于癌癥治療和藥物載體平臺。
圖6. PEG@Fe3O4磁靶向睪丸避孕與亞磁熱療可逆性生育能力恢復
3. 總結與展望
原文鏈接：https://jnanobiotechnology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12951-022-01329-5
作者簡介：
“生物材料與轉化醫學”課題組負責人（PI）周祺惠博士，現為青島大學特聘教授/康復大學（籌）研究員（引進高層次人才），入選首批山東省高等學校“青創科技計劃”立項支持“材料生物學”團隊負責人和Biomedical Materials雜志優秀青年學者。受邀擔任山東生物醫學工程學會理事和中國抗癌協會基因診斷專業委員會委員、《生物醫學工程研究》副主編、《精準醫學雜志》編委、Frontiers in Bioengineering and Biotechnology和Frontiers in Chemistry客座副編輯/專題編輯、Burns & Trauma和Military Medical Research青年編委。迄今為止，共發表SCI論文67篇，以第一/通訊作者發表45篇，影響因子大于8的共15篇，包括Chemical Reviews (IF=60.622，封面論文)，Advanced Functional Materials (IF=18.808), Science Advances (IF=14.136), Journal of Nanobiotechnology (5篇，IF=10.435)等，累積影響因子超過350；其中3篇入選ESI高被引論文，2篇入選熱點論文，論文被正面引用1768次，H-index為24。主持國家和省部級科研項目6項以及橫向合作項目，總經費500余萬元。已申請世界和中國專利13項。出版專著1本&2章節。二十余本 SCI 期刊特邀審稿人，受邀為國際期刊審稿近100次。受邀擔任荷蘭科學研究組織（NOW-VIDI）評審專家、國家自然科學基金評審專家、山東省大學生科技創新大賽評審專家。
課題組招聘啟事
團隊研究方向以臨床問題和實際剛性需求為出發點，基于“生物適配理念”借助化學、材料學和工程學策略設計制備“先進生物材料”為工具，結合細胞與分子生物學、微生物學、組織工程與再生醫學、病理學和臨床醫學等多學科，重點開展生物材料與細胞的相互作用（包括對干細胞以及免疫細胞的調控）、組織修復與再生、抗菌/癌、止血和藥物可控釋放系統等方面的基礎和轉化應用研究（課題組網站：https://www.x-mol.com/groups/BMTMers, 課題組微信公眾號：生物材料與轉化醫學課題組）。
課題組優勢：（1）團隊氛圍開放、團結和充滿活力，分工明確，多勞多得，鼓勵暢所欲言，具有足夠的空間去施展才華。（2）課題組具有獨立的實驗室（150平）和休息室。（3）Idea新穎，實事求是，論文質量高、產出多。（4）本課題組崇尚“和諧”的氛圍、“積極進取”的心態、“誠實守信”的態度、“大膽質疑”的精神、“合作互助”的工作方式。希望有志之士能加入該團隊，一起享受科研的樂趣。
課題組現招聘副研究員、助理研究員、博士后和科研助理，重點招聘材料科學與工程、有機/應用化學、生物學、藥（劑）學、生物醫學工程、臨床醫學等專業。注重能力和工作態度，不在乎畢業院校和專業。鼓勵結合自己的研究經驗開展新的研究方向。 副研究員與助理研究員工作具有山東省編制，工資待遇按照國家、山東省事業單位和學校有關規定執行，年薪20-30萬，并提供相應科研啟動經費30-50萬，購房安家補貼30-50萬，課題組具有各種績效、激勵和獎勵政策（多勞多得，上不封頂）。符合青島市人才政策者，青島市發放15-25萬人才安家補貼（夫妻雙方可同時享受）。
畢業于軟科世界大學學術排名前200位高校、自然指數前100位高校和科研機構（按最新版本）的博士，首次全職來魯的，可申請“直接給予”申請方式的，直接獲得山東省自然科學基金青年基金（15萬）。
課題組與青島市多家附屬醫院保持密切科研合作關系，可獲得優質的醫療保健服務。學校協助安排子女在青島市高新區優質基礎教育學校入托入學。
