杰弗里·莫著《对话》
用纳米棒加热睾丸会影响精子的产生
信用:Shutterstock 女性有多种避孕方法，但男性通常只有两种:避孕套和输精管切除术
这两种方法都有其缺点
避孕套会破裂，一些男人对标准避孕套中的乳胶过敏
输精管切除术是一种非常痛苦且难以逆转的外科手术
因此，寻找替代男性避孕方法的工作仍在继续，目前正在研究的一种方法是纳米避孕
开/关开关 纳米收缩是基于这样一种想法，即纳米粒子——这里直径约为100纳米，大约是一张纸或一缕头发宽度的千分之一——可以以某种方式传递到睾丸，在那里它们可以被加热
如果你能稍微加热一下睾丸，你就有办法随意打开和关闭精子的生产，因为它们越暖和，生育能力就越差
但这是一个微妙的过程，因为如果睾丸变得太热，它们会被不可逆地破坏；即使睾丸恢复到正常温度，组织也会死亡，不再产生精子
生物学家孙飞和他的多学科研究团队于2013年首次在老鼠身上研究了利用纳米技术来温暖睾丸
他早期的实验包括将纳米粒子直接注射到小鼠睾丸中
这些纳米粒子是金原子的长纳米棒(或纳米圆柱)——想象一根120个金原子长、直径30个金原子的管子——表面涂有一些长聚合物链
它们看起来像长有毛发的长方形细菌
然后用红外线照射老鼠的睾丸
这使得纳米粒子从30℃左右升温到37-45℃
精确的温度取决于注入的纳米粒子的浓度和辐射的强度
辐射对老鼠睾丸周围的皮肤造成了热损伤，所以人们认为这个过程对动物来说是痛苦的，尽管没有可靠的方法来测量它们的疼痛
研究人员决定寻找其他方法来注射纳米粒子
铁棒 2021年7月，孙的团队发表了一篇关于他们最新发现的论文
新方法中的纳米棒是由磁性氧化铁而不是金组成的，它们被柠檬酸而不是乙二醇包覆——但它们的大小和形状与早期的纳米棒相同
这些磁性纳米粒子被注射到小鼠的静脉中，然后动物被麻醉
然后将一块磁铁放在他们的睾丸旁边四个小时，将纳米粒子吸引到那里
这个过程——注射后磁靶向——每天进行一至四天
在治疗的最后一天，一个电线圈缠绕在睾丸上，电流通过
这引发了一个磁场，加热了纳米棒，因此也加热了睾丸
通过这种方法观察到类似的温度升高——从基线的29摄氏度到37到42摄氏度之间
老鼠注射纳米棒的时间越长，它的睾丸就变得越热
对动物来说，可行的避孕方法是动物保护和繁殖计划的一个有价值的工具
信用:Shutterstock 更热的睾丸导致了它们的萎缩和萎缩，但是只要睾丸温度没有达到45℃，它们在治疗后30天和60天都显示出逐渐恢复
治疗后7天，生育力下降——在某些情况下，生育力完全消失——但在60天后，生育力也逐渐(尽管不是完全)恢复
尽管生育力没有恢复到正常水平，但经处理的小鼠受孕的雌性小鼠的产仔数没有明显差异，在任何小鼠幼崽中都没有观察到形态缺陷
精子似乎没有什么不同
孙和他的同事们发现，与无限期停留在小鼠睾丸中的金纳米棒不同，铁纳米棒逐渐被排除到肝脏和脾脏中，后来从体内完全排除
这降低了长期毒性的风险
控制育种 手术阉割的成本和不可逆转性导致许多宠物主人寻找替代的避孕方法
孙说，纳米避孕法已经可以用于家庭宠物，并补充说，这种方法已经在中国的猫身上使用
圣路易斯动物园和水族馆协会生殖管理中心主任大卫·鲍威尔说，手术阉割在欧洲不如在北美受欢迎，因此纳米避孕在那里可能更受关注
路易斯，莫
“美国真的没有一个大的宠物避孕市场
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鲍威尔说
他补充说，避孕措施通常不用于绵羊和牛等农业动物
“它们是为了消费和屠宰而饲养的，所以农业行业在动物避孕方面没有做太多研究
" 鲍威尔说:“动物园是一个非常小的市场，因此制药公司没有太多的动力来生产动物避孕药。”
但是他们中的一些人会这样做，生殖管理中心收集数据来评估避孕药对不同物种的作用
总有一天，纳米避孕会成为动物园生殖工具箱的一部分
但是鲍威尔说，在这发生之前，需要进一步的研究来确定这有多痛苦，以及铁纳米棒可以用在哪个物种中
研究表明，一些哺乳动物——如犀牛、狐猴和海豚——可能会积累铁，而铁在大量使用时可能是有毒的
可逆选项 纳米控制的一个潜在优势是它的可逆性，因为动物园经常试图在动物的生命周期中精确地计算繁殖事件的时间
但是它到底有多可逆还需要进一步研究
孙的所有实验只对小鼠进行了一次治疗；他们的睾丸愈合后，从未接受过第二次纳米粒子注射
孙的最终目标是人类避孕，尽管他承认这还有很长的路要走
和动物园动物一样，需要详细的研究来确定纳米避孕对人类没有毒性
将一个人麻醉四个小时并在他的睾丸上缠绕一个电线圈也比在老鼠身上做同样的事情更困难
相反，孙希望能够通过口腔递送磁性纳米棒，并找到另一种方法将它们导向睾丸
目前还不确定有多少男性会对萎缩的睾丸感到舒服，即使他们会随着时间恢复到原来的尺寸
在那之前，最好把避孕套拿出来
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