Bionische Kraft für Männer: Synthetisches Gewebe stellt die erektile Funktion bei Schweinen wieder her

Apr 28, 2023

Von Cell Press, 27. Januar 2023

Bionischer künstlicher Penis. Weißer Mantel. Bildnachweis: Matter/Chai et al.

In einer am 4. Januar in der Fachzeitschrift Matter veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler in einem Schweinemodell ein synthetisches Gewebe entwickelt, das Verletzungen repariert und die normale Erektionsfunktion wiederherstellt. Die Ergebnisse legen nahe, dass die künstliche Tunica albuginea (ATA), die eine faserige Gewebehülle nachahmt, die zur Aufrechterhaltung der Erektion notwendig ist, vielversprechend für die Reparatur von Penisverletzungen beim Menschen ist.

„Wir haben die Probleme und Ergebnisse des ATA-Konstruktionsprozesses weitgehend vorhergesehen, waren aber dennoch von den Ergebnissen der Tierversuche überrascht, bei denen der Penis unmittelbar nach der Verwendung von ATA wieder eine normale Erektion erlangte“, sagte Xuetao Shi, ein Forscher am South China University of Technology in Guangzhou, China, und Autor der Studie.

„Der größte Vorteil des ATA, über den wir berichten, besteht darin, dass er gewebeähnliche Funktionen erreicht, indem er die Mikrostruktur natürlicher Gewebe nachahmt“, fügte er hinzu. „Dieser Designansatz ist nicht auf das biomimetische Design von Tunica albuginea-Geweben beschränkt, sondern kann auf viele andere tragende Gewebe ausgeweitet werden.“

Shi sagte, dass sich der Forschungsschwerpunkt seines Teams kürzlich auf die Herstellung von Biomaterialien verlagert habe, um Probleme der männlichen Fortpflanzungsgesundheit anzugehen, darunter erektile Dysfunktion, Unfruchtbarkeit und Peyronie-Krankheit, eine Bindegewebsstörung, die vermutlich als Folge von Verletzungen beim Sex auftritt. Berichten zufolge leidet etwa die Hälfte der Männer im Alter zwischen 40 und 70 Jahren an irgendeiner Form von erektiler Dysfunktion, während schätzungsweise 5 % an der Peyronie-Krankheit leiden, bei der sich Narbengewebe in der Tunica albuginea bildet, das Schmerzen und eine Reihe anderer Auswirkungen verursacht.

„Wir haben festgestellt, dass dies ein Bereich ist, der wenig Beachtung gefunden hat, der damit verbundene Bedarf jedoch enorm ist“, sagte Shi.

Dem Corpus spongiosum des Schweins wird normale Kochsalzlösung injiziert, um den Penis zu erigieren, und die Form des Penis nach der Erektion wird beobachtet. Bildnachweis: Matter Chai et al.

Während sich viele frühere Studien auf die Reparatur der Harnröhre konzentrierten, sagte Shi, dass sich weniger Forschung auf die Wiederherstellung der erektilen Funktion konzentriert habe. Und obwohl Ärzte Patienten mit beschädigtem Tunica albuginea-Gewebe behandeln können, indem sie Pflaster aus anderen Geweben im Körper des Patienten in Kombination mit extrazellulärer Matrix herstellen, haben diese Pflaster Nachteile. Manchmal stößt das Immunsystem sie ab oder es treten an der Spenderstelle Komplikationen auf. Da sich ihre Mikrostrukturen von denen natürlicher Tunica albuginea unterscheiden, ist es für diese Pflaster schwierig, das natürliche Gewebe perfekt zu ersetzen.

Um dieses Problem anzugehen, entwickelten Shi und Kollegen ATA auf Basis von Polyvinylalkohol, das eine gekräuselte Faserstruktur aufweist, die der des natürlichen Gewebes ähnelt. Dadurch weist das synthetische Material biomechanische Eigenschaften auf, die denen von Tunica albuginea ähneln. Die Forscher führten Laborexperimente durch, um die Toxizität und Blutverträglichkeit des künstlichen Gewebes zu untersuchen, da es für eine lange Zeit im Körper verbleiben soll, und stellten fest, dass es für andere Gewebe nicht schädlich sein sollte.

Als nächstes testeten sie die ATA an Bama-Minischweinen mit Verletzungen an der Tunica albuginea. Die Forscher fanden heraus, dass aus dem künstlichen Gewebe hergestellte Pflaster die Erektionsfunktion wiederherstellten, so dass sie der von normalem Penisgewebe ähnelte, was darauf hindeutet, dass das Pflaster die Funktion des natürlichen Gewebes erfolgreich ersetzte. Die Forscher analysierten die Wirkung der ATA-Pflaster nach einem Monat und stellten fest, dass das künstliche Gewebe zwar die Mikrostruktur des umgebenden natürlichen Gewebes nicht wiederherstellte, jedoch eine mit normalem Gewebe vergleichbare Fibrose entwickelte und eine normale Erektion erreichte, nachdem dem Penis Kochsalzlösung injiziert wurde .

„Die Ergebnisse einen Monat nach dem Eingriff zeigten, dass die ATA-Gruppe gute, wenn auch nicht perfekte Reparaturergebnisse erzielte“, sagte Shi.

Shi stellte fest, dass bei Penisverletzungen die Tunica albuginea normalerweise nicht das einzige geschädigte Gewebe ist. Umliegende Nerven und das Corpus Cavernosum, das schwammartige Gewebe, das durch den Penisschaft verläuft, werden häufig ebenfalls beschädigt, was Reparaturen noch schwieriger macht.

„Unsere Arbeit in dieser Phase konzentriert sich auf die Reparatur eines einzelnen Gewebes im Penis, und die nächste Phase wird darin bestehen, die Reparatur des gesamten Penisdefekts oder die Konstruktion eines künstlichen Penis aus einer ganzheitlichen Perspektive zu betrachten“, sagte Shi.

Er fügte hinzu, dass die Forscher auch Techniken zur Reparatur anderer Gewebe, einschließlich Herz und Blase, untersuchen wollen.

Referenz: „Bionischer Kunststift Tunica albuginea“ von Muyuan Chai, Zhichen Zhai, .2022.11.032

Diese Arbeit wurde vom National Key Research and Development Program of China, der National Natural Science Foundation of China, dem Key Research and Development Program of Guangzhou, Open Funding of Guangdong Provincial Key Laboratory of Biomedical Engineering, NERC, Science and Technology Program of Guangdong Province unterstützt , herausragendes Jugendprojekt der Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation, Wissenschafts- und Technologieprogramm von Guangzhou, Hong Kong ITC und Hong Kong Research Grant Council.