纵观历史，阴茎的大小一直是男性关注的问题。过度关注阴茎外观缺陷或缺陷的个体可能患有阴茎畸形障碍，根据《精神疾病诊断与统计手册》第五版（DSM-5），这可以被认为是一种身体畸形障碍。近年来，由于心理原因，如更衣室综合征、先天性小阴茎综合征，以及获得性创伤或肿瘤治疗导致阴茎缺损，对阴茎增大的需求有所增加。然而，临床上缺乏安全有效的阴茎增大方法来满足这种高需求。保守治疗如填充物注射或负压装置可以暂时增加阴茎尺寸，但其长期效果有限。手术植入阴茎增大贴片是永久性增大的一种选择，但手术有风险，并可能导致许多并发症。为了实现长期稳定的阴茎增大，并尽可能减少副作用，阴茎增大贴片需要针对阴茎独特的微环境进行专门设计。
不同材料和结构的阴茎增大贴片所达到的阴茎增大效果（图源自Bioactive Materials）
阴茎具有高度动态的微环境，勃起乏力引起的宏观变形同时向多个方向扩张或收缩；这些变形以典型的负泊松比应变为特征。传统的阴茎贴片会在勃起过程中引起压力集中，从而导致贴片移位、勃起疼痛和阴茎弯曲等问题。通过采用动态适应和响应的结构设计，NPR阴茎贴片可以有效避免这些问题。NPR材料的设计是比较具有挑战性的。因此，人们越来越关注创建具有NPR属性的结构。然而，由于原料和制备方法的限制，NPR结构支架尚未在阴茎增大领域得到应用。
随着生物材料领域的发展，越来越多的植入材料，包括硅胶（如Penuma®），透明质酸，聚乳酸，已被FDA批准，许多医生尝试使用这些材料进行阴茎增大。值得注意的是，如果植入物不能完全移除，可能会出现潜在的副作用，导致患者的痛苦延长。聚乙烯醇（PVA）是一种可加工的水凝胶材料，具有可调节的机械性能、抗疲劳性和高生物相容性，广泛应用于血管移植、人工晶状体、人工白膜等生物医学领域。与透明质酸等其他水凝胶材料相比，由于其优越的力学性能和不可降解性，PVA水凝胶更适合作为阴茎增大贴剂使用。
在这项研究中，作者开发了一种新型的阴茎增大贴片，命名为15PVA‑5M，通过基于模板的方法设计具有可调节负泊松比的结构，使用NaOH处理，产生了具有良好机械强度的补片。结合有限元分析，优化了设计的结构，以模仿阴茎的自然变形行为。将负泊松比设计纳入贴片结构有效地降低了其刚度，最大限度地减少了植入后阴茎变形时施加的压力。最初的体外评估证明了15PVA‑5M的生物相容性，随后使用兔阴茎植入模型进行的体内研究表明，该补片随着时间的推移具有不易降解和抗纤维化的能力，保持其结构完整性，并稳定有效的实现阴茎增粗。该PVA水凝胶贴片不仅适用于阴茎增大手术，还有望用于医学美学和其他组织的术后重建，特别是那些需要动态微环境或长期疗效的组织。
该研究获国家重点研发计划项目(2021YFB3800800)、国家自然科学基金项目(U22A20157, 32401141)、广东省基础与应用基础研究基金项目(2022B1515130010, 2023A1515110794, 2024B1515040030)、中国社会科学基金博士后资助计划(资助号GZC20231080)、中国博士后科学基金项目(2024M751311)的资助。
