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，威尔康奈尔医学和康奈尔工程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。这项研究发表在3月16日的《生物材料学报》(Acta Biomaterialia)网络版上，为那些天生患有先天性畸形或后来失去一只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。

纽约长老会/威尔康奈尔医学中心整形和重建外科主任、威尔康奈尔医学外科(整形外科)教授杰森·斯佩克特博士说:“耳朵重建需要多次手术，需要大量的艺术性和技巧。”“这项新技术可能最终为成千上万需要手术矫正外耳畸形的人提供一种感觉真实的选择。”

许多外科医生使用从儿童肋骨上取下的软骨来制造替代耳，这种手术可能会很痛苦，而且会留下疤痕。虽然最终的移植物可以被精心制作成与接受者的另一只耳朵相似，但它通常没有同样的灵活性。

为结构添加纹理

制造更自然的替代耳朵的一种方法是利用软骨细胞的帮助，软骨细胞是形成软骨的细胞。在早期的研究中，斯佩克特博士和他的同事们用动物源性软骨细胞培育了一个由胶原蛋白制成的支架，胶原蛋白是软骨的关键成分。虽然这些移植物一开始发展得很成功，但随着时间的推移，耳朵的轮廓清晰的地形——熟悉的脊状、曲线状和螺旋状——都消失了。斯佩克特博士说:“因为细胞在工作时牵拉着蛋白质编织基质，耳朵收缩了一半。”

在这项研究中，为了解决这个问题，斯佩克特博士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东西。这些材料被装入复杂的耳朵形状的塑料支架中，这些支架是用3D打印机根据人的耳朵数据制作的。小块软骨作为内部增强物，在支架内诱导新组织的形成。就像钢筋一样，它加强了接枝，防止收缩。

在接下来的三到六个月里，这个结构发展成包含软骨的组织，这些组织与耳朵的解剖特征非常相似，包括螺旋形的边缘、“反螺旋”的边缘和中间的耳道碗状结构。“这是我们以前没有做到的，”斯佩克特博士说。

为了测试耳朵的感觉，生物力学研究是与斯佩克特博士的长期工程合作伙伴拉里·博纳萨尔博士一起进行的，他是康奈尔大学伊萨卡校区梅尼格生物医学工程学院生物医学工程教授达尔吉特·S.和伊莱恩·萨卡里亚教授。这证实了该复制品具有与人耳软骨相似的柔韧性和弹性。然而，这种工程材料不像天然软骨那样坚固，而且会撕裂。

为了解决这个问题，斯佩克特博士计划在混合物中加入软骨细胞，理想的是从接受者另一只耳朵上取下的一小块软骨中提取的软骨细胞。他说，这些细胞会产生弹性蛋白，使耳软骨如此坚固，产生的移植物在生物力学上与天然耳朵更相似。