研究人员生产复制人耳的移植物

威尔康奈尔医学院和康奈尔工程学院的研究人员使用最先进的组织工程技术和3D打印机组装了一个看起来和感觉都很自然的成人人耳的复制品。

该研究于3月16日发表在《生物材料学报》（Acta Biomaterialia）上，为那些先天性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。

“耳部重建需要多次手术和令人难以置信的艺术和技巧，”资深作者Jason Spector ’91博士说，他是纽约长老会/威尔康奈尔医学中心整形和重建外科主任，也是威尔康奈尔医学院的外科（整形外科）教授。“这项新技术最终可能会为成千上万需要手术矫正外耳畸形的人提供一种选择。

斯佩克特与康奈尔大学梅尼格生物医学工程学院生物医学工程系的Daljit S.和Elaine Sarkaria教授拉里·博纳萨（Larry Bonassar）长期合作开展了这个项目。

许多外科医生使用从儿童肋骨上取下的软骨来制作替代耳朵，这种手术可能会造成疼痛和疤痕。尽管由此产生的移植物可以制作成类似于接受者的另一只耳朵，但它通常不具有相同的灵活性。

产生更自然的替代耳朵的一种方法是寻求软骨细胞的帮助，软骨细胞是构建软骨的细胞。在早期的研究中，斯佩克特和他的同事使用动物来源的软骨细胞来播种由胶原蛋白制成的支架，胶原蛋白是软骨的关键成分。虽然这些移植物最初发育成功，但随着时间的推移，耳朵的清晰地形——熟悉的脊、曲线和螺旋——消失了。

“因为细胞在工作时会拉扯蛋白质的编织基质，耳朵收缩并缩小了一半，”斯佩克特说。

为了在这项研究中解决这个问题，斯佩克特和他的团队使用经过消毒的动物源性软骨来去除任何可能引发免疫排斥的东西。这被加载到复杂的耳朵形塑料支架中，这些支架是在3D打印机上创建的，基于来自人耳朵的数据。小块软骨作为内部增强物，在支架内诱导新的组织形成。就像钢筋一样，它可以加强移植物并防止收缩。

在接下来的三到六个月里，该结构发展成含有软骨的组织，紧密复制了耳朵的解剖学特征，包括螺旋边缘、边缘内侧的“反螺旋”边缘和中央的锥体碗。

“这是我们以前没有实现的，”斯佩克特说。

斯佩克特和博纳萨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类似于人耳软骨的柔韧性和弹性。然而，工程材料不如天然软骨坚固，可能会撕裂。

为了解决这个问题，斯佩克特计划在混合物中添加软骨细胞，理想情况下，软骨细胞来自从接受者另一只耳朵上取出的一小块软骨。他说，这些细胞会放下弹性蛋白，使耳软骨如此强壮，产生一种在生物力学上与天然耳朵更相似的移植物。

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

许多威尔康奈尔医学院的医生和科学家与外部组织保持关系并合作，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 Spector 博士的个人资料。

凯伦·霍普金（Karen Hopkin）是威尔康奈尔医学院（Weill Cornell Medicine）的自由撰稿人。