На 3D-принтере напечатан трансплантат человеческого уха

Используя самые современные методы тканевой инженерии и 3D-принтер, американские ученые из Медицинского центра Вайл Корнелл и Cornell Engineering собрали точную копию уха взрослого человека, которая выглядит естественно и на ощупь как настоящий орган.  Исследование, опубликованное в научном журнале Acta Biomaterialia, направлено на создание трансплантатов с четко определенной анатомией и правильными биомеханическими свойствами для тех, кто родился с врожденным пороком развития или потерял ухо в более позднем возрасте.

«Реконструкция уха требует многократных операций и невероятного мастерства», - рассказывает профессор пластической хирургии Джейсон Спектор, руководитель отделения пластической и реконструктивной хирургии в Пресвитерианском медицинском центре Нью-Йорка и Медицинском центре Вайл Корнелл, - «Эта новая технология поможет тысячам пациентов, нуждающимся в хирургическом вмешательстве для коррекции деформаций наружного уха».

В основном, хирурги создают новое ухо, используя хрящ, взятый из ребра, - операция, которая может быть болезненной и сопровождаться образованием рубцов. И хотя полученный трансплантат можно изготовить так, чтобы он напоминал другое ухо реципиента, он, как правило, не обладает такой же гибкостью, как естественный орган.

Один из способов создать более натуральную замену ушной раковины - это опереться на поддержку хондроцитов, клеток, которые строят хрящевую ткань. В более ранних исследованиях доктор Спектор и его коллеги для создания каркаса из коллагена, ключевого компонента хрящевой ткани, использовали хондроциты животного происхождения. Хотя поначалу эти трансплантаты развивались успешно, со временем четкая топография уха - его уникальные выступы, изгибы и завитки —утрачивались. «Поскольку клетки во время работы натягивают тканую матрицу из белков, они сокращаются вдвое», - объясняет Спектор.

Чтобы решить эту проблему в данном исследовании, Спектор и его команда использовали стерилизованный хрящ животного происхождения, обработанный для удаления всего, что могло вызвать иммунное отторжение. Хрящ был помещен в сложные пластиковые каркасы в форме уха, которые были созданы на 3D-принтере на основе данных, полученных из уха человека. Маленькие кусочки хряща действуют как внутренняя арматура, стимулируя формирование новой ткани внутри каркаса, укрепляя трансплантат и предотвращая его сжатие.

В течение следующих трех-шести месяцев структура превратилась в хрящевую ткань, которая в точности повторяла анатомические особенности уха, включая спиралевидный, "антиспиральный" обод и центральную раковину. «Этого нам не удавалось достичь раньше», — говорит ученый.

Чтобы проверить слуховые ощущения, были проведены биомеханические исследования совместно с давним коллегой Спектора Ларри Бонассаром, профессором биомедицинской инженерии Далджитом С. и Элейн Саркариа в Школе биомедицинской инженерии Мейнига в кампусе Корнелла в Итаке. Испытания подтвердили, что копии обладали гибкостью и эластичностью, схожими с хрящами человеческого уха. Однако искусственный материал был не таким прочным, как натуральный хрящ, и мог порваться.

Чтобы устранить эту проблему, Спектор планирует добавить в смесь хондроциты, в идеале - полученные из небольшого кусочка хряща, удаленного из другого уха реципиента. По его словам, эти клетки будут вырабатывать эластичные белки, которые делают ушной хрящ таким прочным, создавая трансплантат, который с точки зрения биомеханики будет гораздо больше похож на родное ухо.

Марина КЫН