个性化宫颈栓（CervPlug）：提升试管婴儿成功率的创新策略

《Matter》：Personalized cervical plug combines mechanical and biological regulation for enhanced embryo implantation and live births

本研究介绍了一种个性化3D打印的宫颈栓（CervPlug），通过物理和生物调节相结合的方式，显著提高了胚胎植入率，为辅助生殖技术（ART）提供了新的解决方案。

　　全球人口危机背景下，不孕不育问题日益严重，辅助生殖技术（ART）的需求不断攀升。然而，试管婴儿（IVF）等技术的成功率受限于低胚胎植入率，主要原因是子宫收缩和胚胎-子宫内膜相互作用不足。本研究开发了一种个性化宫颈栓（CervPlug），通过3D打印技术根据个体宫颈尺寸定制，非侵入性地延长胚胎在子宫内的停留时间，增强胚胎-子宫内膜接触，从而提高胚胎植入率。

研究背景

全球人口危机以出生率下降和广泛不孕不育为特征，尤其在面临显著人口减少前景的发达地区，已成为一个核心社会经济问题和政策困境。不孕不育影响全球约六分之一的人口，环境因素和推迟生育加剧了这一问题。试管婴儿（IVF）等辅助生殖技术（ART）的需求因此迅速增加。IVF胚胎移植是ART的关键组成部分，但其效果因胚胎植入率低而大打折扣，主要原因是子宫收缩和母体-胎儿界面相互作用不足。

研究方法

研究团队开发了一种个性化3D打印的宫颈栓（CervPlug），由生物相容性聚乳酸（PLA）制成，根据个体宫颈尺寸定制。该设备通过结合超分子酚醛纳米复合材料（由绿茶多酚（-）表儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG）和Zn²⁺离子组成）和负载黄体酮的水凝胶，实现了物理支持与生物增强的结合。黄体酮作为黄体支持剂，在胚胎植入中发挥关键作用，通过防止子宫收缩、增加子宫内膜厚度和减少母体-胎儿排斥反应，为胚胎植入创造了适宜的子宫环境。EGCG以其抗炎、抗氧化和抗癌特性而闻名，可保护生殖细胞和卵子，从而减少不孕不育。此外，Zn²⁺离子对正常生殖功能和胚胎发育至关重要。

实验结果

实验中，研究团队通过3D彩色超声成像测量宫颈尺寸，并据此设计和3D打印CervPlug。该设备的外径和长度与测量的宫颈尺寸精确匹配，内径约为0.5厘米。CervPlug通过结合机械支持和生物增强，显著提高了胚胎植入率。实验结果表明，CervPlug的使用使胚胎在子宫内的停留时间显著延长，植入率从45%提高到65%，活产率也显著提高，且对生殖系统无显著不良影响。

关键结论

CervPlug通过物理屏障和生物调节的协同作用，有效防止了胚胎通过宫颈的排出，同时通过释放EGCG、Zn²⁺离子和黄体酮，增强了胚胎发育和植入潜力。此外，CervPlug还表现出抗氧化、抗菌和抗炎特性，为胚胎发育提供了更安全的环境。体外实验确认了CervPlug的高生物安全性，对胚胎发育过程中的细胞分裂和形态无不良影响。体内实验进一步证实了CervPlug在提高胚胎植入率和活产率方面的有效性，为辅助生殖技术提供了一种安全、非侵入性的新策略。

未来展望

未来的研究将集中于优化CervPlug的设计，探索其在临床上的广泛应用，以支持更广泛的患者群体。此外，研究还将整合先进的药物递送系统和实时监测能力，以进一步提升其治疗潜力。这一创新策略有望在辅助生殖技术领域取得重大突破，为改善生殖医学成果提供新的方向。