宫内节育器(Intrauterine Device, IUD)是一种安全、有效、简便、经济、可逆的节育方法,也是全球使用最广泛的节育方法之一[1-3]。据统计,我国使用IUD避孕的妇女总人数占世界的80%,是世界上使用IUD最多的国家。带铜IUD在子宫腔内能持续地释放具有生物活性的铜离子,铜离子具有较强的抗生育作用。带铜IUD避孕效果与铜的表面积呈正比,但铜面积过大时,副反应也越大。TCu380A是到目前为止最有效避孕效果的宫内节育器。但由于疼痛、出血等原因,其停止使用取出率较高。络合铜/低密度聚乙烯复合材料(由华中科技大学材料学院研制而成)是一种新型可控制铜离子释放的高分子复合材料,它由聚乙烯醇,二氧化硅,氯化铜多种材料络合而成。其中,铜离子和聚乙烯醇之间形成了络合铜,通过络合平衡来释放铜离子,而不是铜的腐蚀来释放铜离子。从而避免的铜的暴释现象,并增加了有效的铜离子。本实验将分为三部分,探讨络合铜/低密度聚乙烯复合材料体外对大鼠精子功能及形态学影响及其作用机制。第一部分络合铜/低密度聚乙烯复合材料对大鼠精子功能的影响目的:研究络合铜复合材料作用后精子的活率和存活率,探讨络合铜复合材料对大鼠精子运动功能的影响。方法:健康、洁净、成熟雄性Wistar大鼠10只,体重为450±20g,实验分组为正常对照组、壬苯醇醚(2μg/ml、4μg/ml、8μg/ml、16μg/ml、32μg/ml)5组、络合铜复合材料(2μg/ml、4μg/ml、8μg/ml、16μg/ml、32μg/ml)5组。药物作用精子一段时间后,分别在4个时间点,观察精子的的活率及存活率。结果:所有浓度络合铜复合材料组作用后的精子活率和存活率与正常组之间比较有统计学意义(P<0.001),与对应浓度的壬苯醇醚组之间比较无统计意义(P>0.05)。能在30min内完全抑制精子的活动的络合铜复合材料最低有效浓度为4μg/ml,能在1h完全杀死精子的络合铜/低密度聚乙烯复合材料最低有效浓度为16μg/ml。结论:络合铜/低密度聚乙烯复合材料能在短时间内抑制精子活力并杀死精子。第二部分络合铜/低密度聚乙烯复合材料对大鼠精子形态的影响目的:研究络合铜/低密度聚乙烯复合材料对大鼠精子的光镜及超微结构的影响,探讨络合铜/低密度聚乙烯复合材料对大鼠精子的作用部位。方法:动物及实验分组同第一部分。采用光镜观察正常组和各组药物作用后HE染色大鼠精子形态(正常形态精子、头部缺陷精子、颈段缺陷精子、中段缺陷、主段缺陷精子),并计算精子缺陷指数(精子总缺陷指数、有头无尾精子缺陷指数、成角精子缺陷指数、颈段断裂精子缺陷指数、尾部卷曲精子缺陷指数)。通过透射电镜技术检查精子的超微结构的改变。结果:光镜下可见,经络合铜复合材料作用后的大鼠精子出现头尾分离、颈段断裂、尾部成角、尾部卷曲等异常形态。络合铜复合材料(32μg/ml、16μg/ml、8μg/ml)作用后的精子缺陷指数与正常组的精子缺陷指数比较有统计学意义(P<0.05),络合铜复合材料与精子作用后的精子缺陷指数与对应浓度的壬苯醇醚作用后精子缺陷指数之间比较无统计学意义(P>0.05)。透射电镜下观察,经络合铜复合材料作用后,可见精子头部核内有2-3个透亮小区,顶体完整,位于核前端,顶体内膜与核膜间顶体下区不明显。头部前半质膜破损,顶体外膜表面附有细小铜离子颗粒。中段质膜残缺不全,铜离子附着于线粒鞘内外面,线粒体内嵴膜模糊。轴丝和外周致密纤维结构及排列尚正常。主段质膜肿胀,其与纤维鞘间隙增大,未见高电子密度铜颗粒附着。末段轴丝、纤维鞘和质膜基本正常。结论:光镜和电镜结果均提示,络合铜复合材料作用后精子出现颈部和尾部缺陷,同时精子中段、主段质膜以及线粒体鞘也发生改变,这些可能是导致精子运动能力低下的原因之一。第三部分络合铜/低密度聚乙烯复合材料对大鼠精子细胞膜ATPase活性的影响目的:研究络合铜/低密度聚乙烯复合材料对大鼠精子细胞膜的Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶的影响,来探讨络合铜/低密度聚乙烯复合材料IUD对大鼠精子的作用机制。方法:动物及实验分组同第一部分。采用比色法检测细胞膜上的Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性影响。结果:所有浓度络合铜复合材料组的精子细胞膜Na+-K+-ATP酶的活性与正常组之间比较有统计意义(P<0.001),高、中浓度络合铜复合材料组的精子细胞膜Na+-K+-ATP酶的活性与对应浓度壬苯醇醚组比较有统计学意义(P<0.05)。高、中浓度络合铜复合材料组的精子细胞膜Ca2+-Mg2+-ATPase的活性与正常组之间比较有统计学意义(P<0.05)。高剂量络合铜复合材料组的精子细胞膜Ca2+-Mg2+-ATPase的活性与对应浓度的壬苯醇醚组之间比较有统计学意义(P<0.05)。结论:结果提示,络合铜复合材料组通过作用Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性来改变精子的活动能力和受精能力。