芯片革命——避孕的新希望?

近日,一段视频在互联网上悄然流行。视频中,小男孩威胁自己的父母,“今天我就把话撂这儿,你要是敢生二胎,你就等着,等哪天晚上你们都睡觉了,我就自个穿点衣服,拿几块钱自己下楼打个车……一直到饿死。”[1]

家庭矛盾,最好留给家庭自己解决;小朋友的心理问题,自有教育专家指导;但“生还是不生”、“生一个还是生俩”、“如果不想生该怎么做”,这是每个成年人都会面对的问题——即使你想逃避,也会有七大姑八大姨时时提醒、出谋划策,说“我这都是为你好”的话。

俗话说“邓艾自有小道通成都”,看来,形式很严峻呐,同志们!与其事到临头,惊慌失措,倒不如提前了解一些。

所以,今天,我们就来聊聊避孕的那点事儿。

二胎来了,避孕还要不要做?

马尔萨斯在《论影响社会改良前途的人口原理,以及对葛德文先生、孔多塞先生和其他作家推测的评论》中,洋洋洒洒数千言,其实就说了两件事:一,食物是人类生存所必需的;二,两性间的情欲不仅必然而且几乎保持现状。

这是什么意思呢?

常言道:“人是铁,饭是钢,一顿不吃饿得慌。”古今中外,留名青史者有之,遗臭万年的也有之,普普通通的更是不稀罕,能靠“喝西北风”活着的,恐怕一个也无。粮食的产量,是算术级递增的,一亩地年产三百公斤小麦,两亩地就是六百公斤,以此类推,它是个等差数列;人口的增长却不一样,很少有人愿意通过克制自己的欲望来避孕,于是二变四,四变八,呈指数级上升。长此以往,人口增长超越食物供应,人均占有食物的减少,最弱者就会因此而饿死。

当然喽,马尔萨斯只是一个学者,并不是神。他没有预料到,随着技术的不断进步,生产、生活资料可以大幅增加,他也没有预料到,人类社会有进入老龄化的一天。

2015年10月,十八届五中全会决定施行“全面放开二胎”政策。这是不是意味着,可以不用考虑避孕的问题了呢?

绝对不是!

首先,放开二胎并不是让你随便生。二胎的含义是,你可以选择不生、生一个或者生俩。优生优育,仍然是基本国策之一。

其次,虽然对于社会而言,马尔萨斯的理论已经失去了市场,但在个人层面,它仍有适用的地方。一个家庭,一对夫妻,不管是收入还是精力,都是有限的,而养孩子的开支增长和小孩子们的闹腾程度,是无限的。除了中东那群坐拥油田的“土豪”,恐怕没有人敢忽视避孕的问题。

最后,生育对于女人来说是一种巨大的牺牲。一方面,女人在生育上承受的社会责任和社会压力,远大于男人,不仅要十月怀胎,还要承担起哺育的责任,不仅要暂时离开工作岗位,忍受经济损失,而且有可能面临高血压、抑郁等种种生理、心理上的痛苦;另一方面,进化并不是无所不能的,数百万年来,女人并没有发展出一套“想生就生、不想生就不生”的怀孕开关,意外怀孕对她们而言,可能导致非常严重的后果。

进化不够,技术来凑。对于家庭和个人而言,了解避孕知识、合理选择避孕手段,是十分必要的。

怀孕的推手

要想避孕,首先要明白“孕”是怎么来的。

妊娠是一个很复杂的生理行为,它包含了精子和卵细胞相遇,形成受精卵、受精卵着床、胚胎发育等一系列过程。

受精后8周的人胚称之为胚胎,受精后第9周起就称为胎儿。因为本文的核心是谈论避孕,所以胚胎发育及其以后的过程我们都不讲。我们只关注从精子射出到受精卵着床的过程。这一过程,大致可以分为三步。

1. 受精卵形成

形成受精卵需要两个条件,一是男性可以产生正常的精子,女性可以形成正常的卵细胞,第二是两者能够相遇。

月经周期,又称作经期、生理期,它受内分泌调节控制,从21到35天不等,一般在28天左右。在月经周期中,女性会在黄体生成素的作用下,排出一个卵细胞。卵细胞经过输卵管伞部进入输卵管内,停留在输卵管壶腹部与峡部连接处。同时,由于激素作用,子宫颈分泌的粘液会变得更加清亮、粘滑和稀薄,一旦发生了这样的转变,子宫颈的黏液拴会变得更加容易被精子穿透。

当精液被射入阴道内,精子离开精液,经过宫颈管,进入子宫腔和输卵管腔。精子在这个过程中会发生一些反应(顶体表面的糖蛋白被生殖道分泌物中的淀粉酶降解,同时顶体膜结构中胆固醇与磷脂比率和膜电位发生变化),称之为精子获能。

获能后的精子将会与卵细胞结合,形成受精卵。

2. 受精卵移动

受精卵会借助输卵管蠕动和输卵管上皮纤毛的推动,向子宫腔方向移动。此时,受精卵开始有丝分裂,不过,此时分裂出的细胞虽然不断增多,但是体积并不增大。这是因为输卵管腔比较狭窄,只有如此才能保证受精卵顺利经过输卵管腔,进入子宫。

人卵细胞受精到受精卵卵裂后植入的过程

3. 受精卵着床

当受精卵进入子宫后,首先需要定位,不断分裂的受精卵(此时称为晚期胚泡)用它的内细胞团端接触子宫内膜;其次是黏附,晚期胚泡细胞黏附在子宫内膜上,滋养细胞开始分化为两层,外层为合体滋养细胞层,内层为细胞滋养细胞层;最后是穿透,合成滋养细胞分泌蛋白溶解酶,溶解子宫内膜的细胞、间质和血管,完全埋入到子宫内膜中,并且被子宫内膜覆盖。

孕妇体内有足够数量的孕酮是受精卵着床必不可少的条件。

可以看出,这几步环环相扣,缺一不可。想避孕的话,只要切断其中任何一个过程就行了。

芯片革命

事物的发展往往是从低级到高级,从简单到复杂。人类对于避孕的认知,也同样经历了一个从蒙昧到科学的过程。为了比较各种避孕手段的优劣,不妨请读者们当一回评委,从有效性、安全性、易用性、持久性这四个角度去打分。每一项的满分都是十分,各项相加即是总得分,结果想必一目了然。

有效性:这种技术能不能避孕,避孕的效果如何?

安全性:这种技术会不会在避孕的同时对人体造成损害?

易用性:这种技术方不方便使用?如果不方便使用,那么总体效果将会大打折扣。

持久性:这种技术是一劳永逸,还是每次都要想到?前者自然最好,因为后者容易因为个人疏忽对结果造成影响。

1. 蒙昧时期的尝试

人类对于避孕的探索,最早可以追溯到古埃及时期。在一张有3500年历史的埃及草纸上,用埃及象形文字写有一个古老的避孕处方:用阿拉伯树胶、椰子和蜂蜜浸湿的羊毛棉球,植入女性体内。因为阿拉伯树胶中含有乳酸,这是一种有杀精作用的成分。[2]

古罗马人则通过把块状蜂蜜、雪松树胶等东西塞进女性阴道,来达到避孕的效果。而古印度人认为,鳄鱼和大象拥有着神秘的力量,因此把它们的粪便制作成避孕药物。

古人用鱼漂避孕

在中世纪的欧洲,许多新方法被用来防止怀孕。比如用包含骡子耳屎、黄鼠狼睾丸、黑猫骨头的小袋子制成护身符,在房事时系在身上。还有人通过饮用石墨或水银来避孕,这种做法就不用多说了,危害性极大。

可以看出,由于不能正确理解怀孕中的生理过程,这一时期的避孕手段不但愚昧,而且安全性很差。

2. 避孕套

第一只现代意义上的避孕套产生于17世纪晚期,英国医生约瑟夫·康德姆将小羊盲肠剪成适当长度,晒干,接着用油脂和麦麸使它柔软,直至变成薄薄的橡皮状。

之后,各国科学家对其进行了不断改进。意大利解剖学教授法卢拜发明了用亚麻布制成的避孕套;荷兰物理学家雅各布博士发明了第一个乳胶避孕套。20世纪初,伴随着乳胶工艺的发展,避孕套也越拉越薄。1975年,英国人首先推出了用杀精剂做润滑液的避孕套。

避孕套可谓是如今使用最广泛的避孕手段之一,安全性好,有效性高,方便易用,还能预防艾滋病等性传播疾病。尽管如此,避孕套并非十全十美,其有效避孕率在88%~96%之间,失败率差距高达8%。更多无效原因是人为因素,比如错误的使用方法。

3. 宫内节育器

宫内节育器的发展大致经历了两个阶段。第一个阶段是从1909年到1976年。波兰医生理查德·里克特在1909年,第一次设计出了宫内节育器,由蚕肠线绕成环状构成。1960 年,人们又尝试采用塑料制造宫内节育器。由于都未曾考虑到宫内节育器的形态、大小与子宫腔的相容性,仅认为宫内节育器的面积和妊娠率呈负相关,所以因不良反应大而被淘汰。直至 1974 年,Zipper等发明了含铜宫内节育器,它具有抗生育效应,其T形结构与子宫的相容性好。第二个阶段始于1976年,孕激素释放系统开始被应用于临床。20世纪90年代,开始应用的左旋18-甲基炔诺酮,宫内节育器明显降低了异位妊娠的危险,同时具有高效避孕、治疗痛经和子宫内膜异位症等优势。[3]

宫内节育器的作用原理是多方面的,主要是子宫内膜长期受异物刺激引起一种无菌性炎性反应,白细胞及巨噬细胞增多,子宫液组成也有改变,可能起破坏胚激肽的作用,使受精卵着床受阻。异物反应也可损伤子宫内膜而产生前列腺素,前列腺素又可改变输卵管蠕动,使受精卵运行速度与子宫内膜发育不同步,从而影响着床。此外,铜具有杀精作用,而宫内缓释避孕药进一步加强了避孕效果。

宫内节育器有效性极高、使用方便,不受年龄限制,不影响哺乳,而且有效期长,因而被广泛运用。据统计,我国使用宫内节育器的人数达1.2亿,占我国避孕方法构成的50%以上。也因此,其安全性受到中国政府高度重视,并且开展了避孕药具不良反应检测工作。其缺点主要有易脱落,有可能引起女性月经紊乱、妇科炎症疾病等。监测数据表明,2008~2011年,18个试点新放置宫内节育器数为438737,不良反应率为3.61%。[4]

4. 避孕药

避孕药一般指口服避孕药,避孕原理主要是通过抑制排卵,并且改变子宫颈黏液,使精子不易穿透,阻碍受精卵运送,使精卵无法结合成受精卵。

1921年,前苏联科学家证实,月经的存在和发生由大脑和卵巢共同产生的性激素控制,由此拉开了避孕药研制的序幕。

20世纪40年代,美国化学家发现野生山芋可产生天然孕激素。1944年,德国科学家Bickenbach和Paulikovics使用孕激素抑制排卵的方法。1950年,人类第一次合成了孕激素诀诺酮,这是第一种口服避孕药的核心成分。一直到1960年5月11日,美国上市了第一款口服避孕药“Enovid”。

口服避孕药的有效性很高,但是缺点也很突出:首先是药理副作用,其次是何时服用,服用哪一种,如何把握服用时间,想重新怀孕了应该如何做?这些问题在很多时候必须咨询专业医生才能得到解答,无形中增加了口服避孕药的失败率,降低了易用性。

5. 避孕芯片

美国《大众科学》网站在2014年7月8日,发表了一篇题为《植入式可遥控避孕装置》的报道。报道中提到,研究人员正在测试一种植入式可遥控装置。这种装置结合了芯片技术和皮下埋植避孕技术,给“怀孕”装上了一个开关:当你想避孕的时候,只需要按下遥控器,它就会自动释放左炔诺孕酮——一种有避孕作用的激素,以达到避孕效果;等你想怀孕的时候,同样按一下遥控器,把它关掉就行了。[5]避孕芯片建立在芯片技术和皮下埋植避孕技术的基础上。其有效成分是左炔诺孕酮,它能阻止孕卵着床,并使宫颈粘液粘稠度增加,阻止精子穿透。

MicroCHIPS开发的这种避孕技术主要由一支无线植入管组成,它可以通过远程芯片来控制开与关。比如某位妇女想要避孕,那么她只需要通过远程芯片打开植入管,一个内置电池发出的电流就会通过密封孔,让密封暂时熔化,从而能每天释放出小剂量左炔诺孕酮。整个过程就像用遥控器调节电视音量一样简单,这样一来,她就不用再去咨询她的妇科大夫,从而省去很多麻烦。而皮下埋植避孕技术,早已被广泛运用。

皮下埋植避孕法是通过缓慢释放药物的系统(缓释系统),释放孕激素,以达到避孕目的的避孕方法。它以具有良好药物渗透性的高分子材料为控释膜材,每天恒定持续释放微量孕激素。因而它具有恒释性和缓释性,其释药剂量比较低、速度比较均匀且常常比吸收慢,成为吸收限速过程,故造成的血药水平比较平稳,持续时间可长达数月甚至数年。同时,既避免了经皮给药表皮角质层的吸收屏障的限制,又避免了口服给药时的胃肠吸收和肝脏的首过效应,因此提高了生物利用度。

多项研究证实,皮下埋植剂通过对生育中的多个环节,包括下丘脑、垂体、排卵、黄体功能、子宫内膜组织形态结构和宫颈黏液造成干扰,以达到高效的避孕效果。文献报道,妇女使用皮下埋植剂后第1年无排卵,第2~7年排卵了为40%~50%,同时,宫颈黏液平均量少,粘稠性增加,不利于精子穿透。

皮下埋植剂所用药物为单纯的左诀诺孕酮,不含雌激素,取出后恢复生育能力快,使用方便。一旦埋置可以避孕5年,有效率为99.9%以上,可以绝育手术的效果相媲美。

有别于其他皮下埋植避孕方式,避孕芯片的设计寿命为16年。另外,因为这种植入管释放避孕激素时是无意识的、自动的,所以较之传统的避孕药丸具有非常明显的优势,因为后者只有每天按时服用才会起效,如果哪天忘记吃了,那么就很可能意外受孕。

新的挑战

使用芯片避孕的方式已经悄然到来了,它于2015年开始临床试验,倘若通过安全测试,最早在2018年就可推向市场。

当然,这并不是说芯片避孕已经很完美,恰恰相反,摆在它面前的问题还有很多。芯片的故障率如何保证?长期皮下埋置的副作用如何减少?能不能解决成本问题,以此来提高价格优势?任何一种技术从提出到最终实现都有很长的路要走。

人类走出了“多子多福”的封建时代,进入到了“优生优育”的现代社会。一直以来,都是人的需求指引着技术的发展,避孕芯片就是极佳的体现。它能不能成功的解决避孕难题,给怀孕装上一个开关呢?好在2018年也不远了,让我们拭目以待。

参考文献:

1. 新浪新闻,小男孩不想妈妈生二胎:你要是敢生我就敢死,2015.12.13,https://news.sina.com.cn/s/wh/2015-12-13/doc-ifxmpnqi6423771.shtml

2. 人类避孕发展史[J].人人健康,2010.12:22-23.

3. 邵玉琳. 宫内节育器, 皮下避孕埋植剂及输卵管避孕材料特点及避孕效果分析[J]. 中国组织工程研究, 2012, 16(12): 2249-2252.

4. 李瑛, 张世琨, 张黎明, 等. 全国避孕药具不良反应监测试点数据初步分析[J]. 中国计划生育学杂志, 2012, 20(10): 660-663.

5. 美媒:“遥控避孕”芯片在美国问世,参考消息,2014.7.11,https://science.cankaoxiaoxi.com/2014/0711/421019_3.shtml