研究人员制造出复制人耳的移植物

利用最先进的组织工程技术和3D打印机,Weill Cornell Medicine和Cornell engineering的研究人员组装了一个看起来和感觉都很自然的成人耳朵的复制品。 

这个学习3月16日发表在《生物材料学报》上,为那些先天畸形或晚年失去耳朵的人提供了具有明确解剖结构和正确生物力学特性的移植物的前景。

图为复杂的左耳塑料支架(左前视图,右后视图),它是根据一个人耳朵的数据在3D打印机上创建的。

资深作者说:“耳朵重建需要多次手术,需要惊人的艺术性和技巧。”Jason Spector博士91年,纽约-长老会/威尔-康奈尔医学中心整形和重建外科主任,威尔-康乃尔医学院外科(整形外科)教授。“这项新技术最终可能会为数千名需要手术矫正外耳畸形的患者提供一种切实可行的选择。”

斯佩克特与长期合作者一起从事该项目拉里·博纳萨康奈尔工程学院梅尼格生物医学工程学院生物医学工程教授Daljit S.和Elaine Sarkaria

许多外科医生用从孩子肋骨上取下的软骨来制作一只替换耳朵,这是一种痛苦且会留下疤痕的手术。虽然移植的耳朵可以制作成与接受者的另一只耳朵相似的形状,但它通常没有相同的灵活性。 

制造更自然的替代耳朵的一种方法是借助软骨细胞,即构建软骨的细胞。在早期研究中斯佩克特和他的同事使用动物来源的软骨细胞来植入胶原蛋白支架,胶原蛋白是软骨的关键成分。虽然这些移植最初成功地发展起来,但随着时间的推移,耳廓轮廓分明的地形——耳廓熟悉的隆起、曲线和轮回——消失了。 

斯佩克特说:“因为这些细胞在劳动时会拉扯蛋白质编织基质,所以耳朵会收缩一半。”。 

为了在这项研究中解决这个问题,Spector和他的团队使用经过消毒的动物软骨来去除任何可能引发免疫排斥的物质。这是根据一个人耳朵的数据,在3D打印机上制作的复杂的、耳朵形状的塑料支架。小块软骨充当内部增强物,在支架内诱导新组织形成。就像钢筋一样,它可以加强移植并防止收缩。 

在接下来的三到六个月里,这个结构发展成了软骨组织,它紧密复制了耳朵的解剖特征,包括螺旋状边缘、边缘两侧的“反螺旋”边缘和中央的耳甲碗。 

斯佩克特说:“这是我们以前没有做到的。”。 

Spector和Bonassar进行了生物力学研究,以测试耳朵的感觉。这证实了复制品具有与人类耳软骨相似的灵活性和弹性。然而,这种工程材料没有天然软骨那么坚固,可能会撕裂。 

为了解决这个问题,Spector计划在混合物中添加软骨细胞,理想情况下是从受体另一只耳朵的一小块软骨中提取软骨细胞。他说,这些细胞会分泌使耳软骨如此强健的弹性蛋白,从而产生一种生物力学上与天然耳更为相似的移植体。  

这项工作得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的部分资助。 

许多威尔-康奈尔医学院的医生和科学家与外部组织保持联系并合作,以促进科学创新并提供专家指导。该机构公开这些披露以确保透明度。有关此信息,请参阅的配置文件Spector博士

Karen Hopkin是威尔康奈尔医学院的自由撰稿人。 

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克里斯特尔·洛佩兹