近日，南昌大学传来一个大喜讯！
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ACSnano（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。
图源：ACSnano网站截图
据研究人员介绍，此项避孕技术是以鸡尾酒为灵感来源，开发出的四层双效光敏凝胶避孕体系，具有可逆性。
嗯？小编已经感觉看不懂了，立功的居然是鸡尾酒吗？这到底是个什么神奇技术？
21新健康综合自：南昌大学公众号（id：ncdxncu）、丁香园（id：dingxiangwang）、新华网、南昌新闻、医谷
图片来源：视觉中国
01
男性避孕技术之“难”
在介绍这项新型光控男性避孕技术之前，我们还是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。
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。然而，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。
目前，男性避孕的方法局限于避孕套和输精管切除，但前者公众依从性不高，后者避孕不可逆。同时值得一提的是，国际上还有几项较受认可的技术提案，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。
图源：《Science Daily》
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。”
图源：《Live Science》
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，只需要通过简单的光热处理，就能方便地解除避孕。”
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，这样才可以有效地停留在正确的位置，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，这样就可以方便地从体内排出，而不用再进行任何手术。”
图源：IFL Science
02
光控男性避孕如何实现？
1、技术灵感
“该项技术的灵感，来自‘汽车之家’的一篇大理自驾游记。”
图源：汽车之家
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（论文共同第一作者）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，那时他刚好看到汽车之家编辑李昊鹏写的一篇大理游记，游记末尾提到了一种叫“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。
2、结构原理
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，使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。
图源：ACSnano网站期刊截图
据论文报告，需要避孕时，把注射液注入输精管，液体变成凝胶，封堵游动的精子；当不需要避孕的时候，局部给予红外线简单照射，凝胶可以变回液体以解除避孕，液体可以从体内排出。
目前，该技术已经在大鼠模型上完成实验，被证明有效。研究人员利用雄性大鼠开展实验，依次向大鼠输精管注入四层材料，包括一层可阻挡精子通过的水凝胶，一层用近红外光照射会升温的金纳米粒子，一层能分解水凝胶并杀死精子的化学物质以及另一层金纳米粒子。结果显示，接受过注射的雄鼠无法让雌鼠受孕，避孕有效时间超过2个月。
然而，用近红外灯照射接受过注射的雄鼠几分钟后，它们输精管内的多层材料就会混合、分解，让雄鼠重新获得生育能力。
研究人员认为，虽然看到了此项技术的希望，但尚未进行人体试验，且需要更多的研究来验证凝胶材料的安全性。
拓展阅读：其他男性避孕新法
首个“男性避孕凝胶”临床试验开启 称有效率高于90%
男士只需每天在肩部涂抹适量凝胶，就可以有效避孕？
日前，一项由美国国立卫生研究院（NIH）资助的“男性避孕凝胶”大规模临床试验已正式启动并进入2b阶段，这也是全球首个“男性避孕凝胶”临床试验，若该凝胶确实安全有效，将为避孕带来新的选择方式，也让控制生育的责任变得更加平等。
多数情况下，避孕似乎都是女性需要承担的重任。从1960年5月9日，平卡斯的避孕药Enovid获得FDA批准上市至今，随着医疗水平的发展，诞生了一系列如长效避孕药、宫内节育器、阴道环、输卵管结扎、皮下植入、孕激素注射针、避孕贴等避孕方法，女性在避孕方面诚然有了更多选择，但这些方法多半繁琐，或者需要专业医护人员操作，且几乎无一例外会对女性的健康、生活带来一定的副作用和困扰。
虽然，就在1月初，来自美国佐治亚理工学院和密歇根大学团队开发出了一种可由女性自行使用的新型“微针避孕贴片”技术，即通过微针皮肤贴片来提供避孕药左炔诺孕酮，目前该技术在动物实验中，一次贴片使用提供了超过一个月的治疗水平的避孕激素，但总的而言，研究主要还是围绕着女性展开，是否有更新型的技术或者产品让男性也可以在避孕这件事上顶“半边天”？
事实上，目前男性的避孕方式主要是安全套和输精管结扎术，但因各种原因而发生“意外”的事件依然不少，因此，近年来科学家一直在寻求更低创、更方便、效果更好的男性避孕方式，而目前NIH组织开展的这项“男性避孕凝胶”试验，将无疑带来新的希望。
该“避孕凝胶”——Nestorone（NES/T）为一组合方案：Nestorone（NES，一种黄体酮化合物）+睾酮（T，testosterone），由美国人口委员会和NIH下属国家儿童健康与人类发展研究所(NICHD)共同研发。NIH的一份声明表示，Nestorone可阻碍男性体内自然产生的睾丸激素，将精子数量降到较低水平，而睾酮则确保男性仍有正常的性冲动，并抵消Nestorone引起的血液中激素失衡。此外，在剂型选择上NES/T采用了凝胶形式，避免口服途径中睾酮被人体清除。在使用上，男性只需将该凝胶涂抹于上臂或肩部，一分左右钟即可被吸收，使用一段时间后精子数量就会保持在低水平，进而有效避孕。
NICHD避孕发展项目负责人Diana Blithe表示，“这种凝胶将是避孕套问世以来的第一种由用户控制的男性避孕方法，我们希望它能成为大家愿意使用的可接受的避孕方式。”
目前，该项目计划在全球7个国家的9个不同研究点招募420对健康的年轻夫妻进行试验，其第一批临床试验已在美国洛杉矶、西雅图、堪萨斯城三处同时展开。
在研究的第一阶段，男性将每天涂抹这种凝胶5ml（含62mg睾酮和8mg Nestorone），持续4-12周，以评估是否有任何的副作用；继续使用至大约第20周左右（期间受试男性的伴侣需要其他的避孕手段辅助），当精子数量减少到每毫升100万颗以下时被认为没有生育能力；此后，受试夫妻将采用此凝胶为唯一的避孕手段，进行为期一年的试验，以检验凝胶的避孕效果；之后，男性将停止使用凝胶，并接受24周的监测，以确保凝胶对精子的控制是可逆的。除了随访跟踪男性精子数量和身体健康状况外，研究团队还将通过定期问卷调查，密切关注受试夫妻在整个试验过程中的表现。
Blithe表示，由于男性避孕方法十分有限，有几对夫妻在研究开始前就主动提出要求参与。“另外，有些男性可能希望控制自己的生育能力，无论他们是否处于一对一的关系中，这也为他们提供了一个选择。”
根据已有的研究结果显示，该避孕凝胶可以持续约72小时抑制男性体内精子，使其保持在低水平。洛杉矶生物医学研究所研究员、该试验首席调查员Christina Wang表示，该凝胶在预防怀孕方面的效果可达90%或更高，甚至可高于最普遍的避孕套避孕，这取决于男性对剂量指示的遵守程度。
不过它并不能像避孕套一样阻止和预防性病的传播，“避孕套很好，可以防止性传播感染，但日常使用避孕套的失败率依然非常高。”Wang表示，研究发现，现实中18%的使用安全套避孕的夫妻仍会出现意外怀孕。
目前，该临床试已在美国展开，未来也将扩展到智利、英国、意大利、瑞典和肯尼亚等国，项目预计结束时间为2021年9月。研究人员表示，如果试验结果良好，将依然需要进行更多、更大规模的研究。预计该避孕凝胶可在未来5到10年内上市。
此外，由于该研究是由美国联邦政府、美国人口委员会等共同参与展开的，Wang认为NES/T凝胶的最终价格将在人们可接受支付的范围内。
让男性像女性几十年来所做的一样，承担起避孕的责任，这无疑是一种进步。该凝胶也许不是最好的方式——至少目前还不是——但是人们正在正确的轨道上，让男性更全面地参与其中。CBS医疗撰稿人Tara Narula指出：“相比于每月一到两个的卵子，要控制每天产生的数亿精子，难度确实很大，但现在是性别平等的时候了，男性需要在控制生育方面分担更多的责任。”
参考文献：
《The First Clinical Trial of a Male Birth Control Gel Is Under Way》
《Male Birth Control Gel Might Become a Thing–Here's What You Need to Know》
