Биоинженеры и врачи Корнелла создали искусственное ухо – с использованием трехмерной печати и инъекционных форм – которое выглядит и действует как естественное ухо, давая новую надежду тысячам детей, рожденных с врожденной деформацией, называемой микротией.
В исследовании, опубликованном в Интернете, февраль. 20 в PLOS ONE, биомедицинские инженеры Корнелла и врачи Медицинского колледжа Вейлла Корнелла описали, как трехмерная печать и инъекционные гели, сделанные из живых клеток, могут формировать уши, которые практически идентичны человеческому уху. За трехмесячный период в этих гибких ушах вырос хрящ, чтобы заменить коллаген, который использовался для их формирования.
"Это беспроигрышный вариант как для медицины, так и для фундаментальной науки, демонстрирующий, чего мы можем достичь, работая вместе," сказал со-ведущий автор Лоуренс Бонассар, доцент биомедицинской инженерии.
Новое ухо может быть решением, которое давно желали хирурги-реконструкторы, чтобы помочь детям, рожденным с деформацией уха, сказал соавтор исследования доктор Др. Джейсон Спектор, директор лаборатории биорегенеративной медицины и хирургии и доцент пластической хирургии в Weill Cornell в Нью-Йорке.
"Подобная биоинженерная замена уха также поможет людям, которые потеряли часть или все наружное ухо в результате несчастного случая или из-за рака," Спектор сказал.
Сменные уши обычно изготавливаются из материалов, которые имеют консистенцию, похожую на пенополистирол, или иногда хирурги строят уши из извлеченного у пациента ребра. По словам Спектора, этот вариант является сложным и болезненным для детей, и уши редко выглядят полностью естественными или работают хорошо.
Чтобы сделать уши, Бонассар и его коллеги начали с оцифрованного трехмерного изображения уха человека и преобразовали его в оцифрованное изображение "твердый" ухо с помощью 3-D принтера, чтобы собрать форму.
Этот гель высокой плотности, разработанный Cornell, похож на консистенцию Jell-o при удалении плесени. Коллаген служил каркасом, на котором мог расти хрящ.
Бонассар добавил: "На создание формы уходит полдня, день или около того, чтобы напечатать ее, 30 минут на введение геля, и мы можем удалить ухо через 15 минут. Мы обрезаем ухо, а затем даем ему культивироваться в течение нескольких дней в питательной среде для культивирования клеток, прежде чем оно будет имплантировано."
Частота возникновения микротии, когда наружное ухо не полностью развито, колеблется от почти 1 до более 4 на 10 000 рождений ежегодно. Многие дети, рожденные с микротией, имеют неповрежденное внутреннее ухо, но страдают потерей слуха из-за отсутствия внешней структуры.
Спектор и Бонасса совместно работают над созданием запасных частей для человека с 2007 года. Бонассар также работал с неврологическим хирургом Вейллом Корнеллом доктором. Роджер Хертл о биоинженерной замене дисков с использованием некоторых из тех же методов, продемонстрированных в PLOS
Исследователи специально работают над заменой человеческих структур, которые в основном состоят из хряща – суставов, трахеи, позвоночника, носа – потому что хрящ не нуждается в васкуляризации кровоснабжения, чтобы выжить.
"Использование человеческих клеток, в частности клеток одного и того же пациента, снизит вероятность отторжения," Спектор сказал.
Он добавил, что лучшее время для имплантации биоинженерного уха ребенку – это когда ему 5-6 лет. В этом возрасте уши составляют 80 процентов от взрослого размера.
По словам Спектора, если все будущие тесты на безопасность и эффективность будут успешными, можно будет опробовать первый человеческий имплантат биоинженерного уха Корнелла всего за три года.