https://frosthead.com

Изкуствено ухо, изградено от 3D принтер и живи хрущялни клетки

3D печатът е голяма новина: По време на речта си за състоянието на Съюза президентът Обама призова за стартиране на производствени центрове, концентрирани около 3D печат, докато по-рано тази седмица видяхме раждането на едно от най-игривите приложения на технологията досега 3D Doodler, който ви позволява да рисувате твърди пластмасови предмети в 3 измерения.

Вчера лекарите и инженерите на Cornell представиха доста по-различно използване на технологията: реалистично изкуствено ухо, изработено от живи клетки, изградено с помощта на технологията на 3D печат. Техният продукт, описан в документ, публикуван в PLOS ONE, е предназначен да помогне на деца, родени с вродени дефекти, които ги оставят с недоразвити външни уши, като микротия.

Протезата - която може да замени преди това изкуствените материали с текстури, наподобяващи стиропор, или използването на хрущялна тъкан, събрана от ребрата на пациента - е резултат от многостъпален процес.

Първо, изследователите правят цифрово 3D представяне на ухото на пациента. За своя прототип те сканираха здрави педиатрични уши, но теоретично може някой ден да могат да сканират непокътнато ухо от другата страна на главата на пациента - ако тяхната микротия засегна само едното им ухо - и обърнат цифровото изображение, позволявайки те да създадат точна реплика на здравото ухо.

На следващо място, те използват 3D принтер, за да произведат плътна пластмасова форма с точната форма на ухото и да го напълнят с колагенен гел с висока плътност, който описват като с консистенция, подобна на Jell-O.

3D принтер създава пластмасова форма за колагенови скелета на ухото. 3D принтер създава пластмасова форма за колагенови скелета на ухото. (Изображение чрез Lindsay France / Cornell University Photography) Колагеново ухо Колагеново ухо, което трябва да бъде засято с живи хрущялни клетки и имплантирано под кожата. (Изображение чрез Lindsay France / Cornell University Photography)

След печат изследователите въвеждат хрущялни клетки в колагеновата матрица. За прототипа те са използвали проби от хрущял, събрани от крави, но по презумпция могат да използват клетки от хрущял другаде на собственото тяло на пациента.

В продължение на няколко дни в чаша на Петри, пълна с хранителни вещества, хрущялните клетки се възпроизвеждат и започват да заменят колагена. След това ухото може да бъде хирургически прикрепено към човек и покрито с кожа, където хрущялните клетки продължават да заместват колагена.

Досега екипът само имплантира изкуствените уши под кожата на гърбовете на лабораторни плъхове. След 3 месеца, прикрепени към плъховете, хрущялните клетки заместиха целия колаген и запълниха цялото ухо, а протезата запази първоначалната си форма и размер.

В изявление за пресата съавторът Джейсън Спектор заяви, че използването на собствени клетки на пациент значително ще намали шанса тялото да отхвърли имплантанта след операцията. Лорънс Бонасар, друг съавтор, отбеляза, че освен вродени дефекти, протезата може да бъде ценна и за тези, които загубят външното си ухо в резултат на рак или злополука. Ако се използва за дете с микротия, ухото няма да расте заедно с главата с течение на времето, така че изследователите препоръчват да изчакате да имплантирате някоя от протезите си, докато пациентът навърши 5 или 6 години, когато ушите обикновено са нараснали до повече от 80 процента от размера им за възрастни.

Най-голямото предимство на новата технология пред съществуващите методи е фактът, че производственият процес е адаптивен, така че някой ден би могъл да създаде забележително реалистично изглеждащи уши за всеки пациент в бърз график. Изследователите всъщност ускориха процеса след провеждането на експериментите, включени в изследването, развивайки способността за директно отпечатване на ухото, използвайки колагена като „мастило“ и да пропуснете да направите матрицата.

Все пак има няколко проблема, с които трябва да се справим. В момента те нямат средства да събират и култивират достатъчно от собствения хрущял на педиатричния пациент, за да изградят ухо, поради което са използвали проби от крави. Освен това са необходими бъдещи тестове, за да се докаже, че хирургичната имплантация е безопасна за хората. Екипът казва, че планират да се справят с тези проблеми и биха могли да работят върху първия имплант на такова ухо при човек още през 2016 г.

Изкуствено ухо, изградено от 3D принтер и живи хрущялни клетки