全球近一半的怀孕是意外怀孕，主要是由于避孕失败，对女性健康造成负面影响。男性避孕技术，主要是避孕套和输精管结扎术，在节育中发挥着至关重要的作用，但不能同时高效和可逆。
年3月30日，哈尔滨医科大学徐万海，王浩，王璐和国家纳米科学技术中心乔增莹共同通讯在ACSNano（IF=16）在线发表题为“AnUltrasound-InducedSelf-ClearanceHydrogelforMaleReversibleContraception”的研究论文，该研究实时监测的超声（US）诱导的自我清除水凝胶被用于原位注射到输精管中，从而在需要时实现有效的避孕和无创再通。该水凝胶由(i)海藻酸钠(SA)与活性氧(ROS)可裂解的硫缩酮(SA-tK)结合，(ii)二氧化钛(TiO2)组成，在US处理后可产生特定水平的ROS和(iii)氯化钙(CaCl2)，它会触发水凝胶的形成。
避孕方面，将上述合剂一次性注入输精管内，可在s内从液体转变为水凝胶，从而在物理上显著阻断输精管，抑制精子活动。当需要生育能力时，非侵入性超声治疗可以使TiO2产生ROS，从而切割SA-tK以破坏水凝胶的网络。由于再通，生育率恢复到%。同时，诊断超声（D-US，22MHz）可以实时监测闭塞和再通过程。总之，提出的水凝胶避孕可以是一种可靠、安全和可逆的男性避孕策略，可以解决男性控制生育能力的未满足需求。
由于计划生育不足或缺乏计划生育而导致的意外怀孕使妇女面临巨大的负面影响和增加的死亡风险。尽管避孕技术有所改进，但避孕失败仍然是全世界意外怀孕的主要因素。目前，女性仍承担着避孕的主要负担。许多可逆的避孕方法被广泛使用，包括药丸、宫内节育器和植入物。然而，这些选择也带来了一些副作用，如静脉血栓栓塞和子宫内膜血管生成异常。
男性避孕方法，主要是避孕套和输精管结扎术，近年来没有出现任何明显的突破。尽管输精管结扎术显示出接近%的避孕效果，但在需要生育能力时，由于输精管吻合术的可逆性差仍然是一个挑战。因此，迫切需要制定一种简单可行、可被公众接受的可逆性男性避孕策略。
近年来，水凝胶材料被应用于一种可逆的男性避孕方法，称为“指导下可逆性抑制精子（RISUG）”，并已在男性中进行临床试验。RISUG策略的原理是使用水凝胶物理阻断输精管，防止精子通过，避孕率达97.3%。不能令人满意的是，RISUG水凝胶只能通过原位注射二甲基亚砜(DMSO)去除，二甲基亚砜是一种剧*有机溶剂，会对人体造成一些副作用。Bao等人提出了一种可被近红外光逆转的鸡尾酒型男性避孕材料，其中将四层试剂依次注入输精管。但这种方法需要多次注射，导致输精管内的剂量大，操作复杂。
文章模式图（图源自ACSNano）
此外，热敏凝胶材料也是一种可注射的水凝胶材料，广泛应用于人体。但是，凝胶材料会随着环境温度的变化而发生一定的相变（从凝胶状到溶胶状），如果无意中发生输精管再通，会大大增加意外妊娠的发生。相反，超声响应性水凝胶材料可以根据人们的意愿随时接受超声控制输精管的再通，可以彻底消除人们对意外怀孕的担忧。此外，与光热法等响应方法相比，超声具有穿透能力强、无组织损伤等优点，可触发声敏剂产生活性氧，可有效实现无创和可逆的男性避孕。
鉴于上述推测，该研究开发了一种安全、无*的男性可逆避孕水凝胶材料，可以一次性注入输精管，实现有效避孕和在超声下可逆清除。水凝胶材料包括(i)海藻酸钠(SA,FDA认证的食品级原材料)，与ROS可裂解的硫缩酮基团(SA-tK)结合，(ii)二氧化钛(TiO2,声敏剂可以在超声处理后产生一定水平的ROS，和(iii)氯化钙(CaCl2)，它触发水凝胶的形成。
tK基团与SA在半流体状态下形成轻微交联的SA-tK，然后将含有TiO2的SA-tK水溶液（SA-tK/TiO2）与CaCl2混合形成水凝胶（SA-tK-Ca2+/TiO2），由于水凝胶中TiO2的超声响应特性，无创治疗超声（R-US，2W/cm2）可使TiO2产生ROS，裂解SA-tK破坏水凝胶的结构,实现输精管的再通。对于体内评估，将SA-tK/TiO2和CaCl2溶液直接注射到青春期SD大鼠的双侧输精管中以实现有效避孕。在此期间，生育需求可以通过R-US治疗自由控制。此外，D-US可以实时监测阻塞和再通情况。总之，提出的水凝胶避孕可以是一种可靠、安全和可逆的男性避孕策略，可以解决男性控制生育能力的未满足需求。
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