3D打印制造出具有功能的人耳

2013-02-22 07:55 · wenmingw

美国康奈尔大学的科学家利用3D打印技术成功制造了一个在外观和功能上与真耳相差无几的假耳,这一重要的进展将给那些患有先天性耳朵畸形以及后天耳朵缺损的患者带来希望。

美国康奈尔大学的工程师与医生成功制造了一个人工假耳,在外观与功能上与真耳并无二样。这一重要的进展给那些患有先天性耳朵畸形,即小耳症的儿童带来了希望。

康奈尔大学生物工程学家与威尔康乃尔医学院(Weill Cornell Medical College)的医生组成的研究团队结合3D打印技术以及由活细胞制成的可注射胶造出了与人耳几乎完全一样的假耳。在3个月时间内,这些耳朵即可长出软骨,替换掉其中用于定型的胶原。这一研究成果在线发表在最新的PLOS One杂志上。

研究者Lawrence Bonassar展示假耳3D模型

这项研究的共同领导作者、生物医学工程副教授Lawrence Bonassar表示,“这是医学与基础科学的双赢,证明我们”

对于那些从事小孩畸形耳重建修复的外科医生来说,这种新颖的人造耳朵正是他们长久以来所期待的。这项研究的共同领导作者Jason Spector医生表示,这种利用生物工程技术制造的耳朵也可以用于那些因为意外事故或者癌症而导致外耳损坏的患者。

常规的外耳修补或替换中,一般是利用具有类似泡沫聚苯乙烯(Styrofoam)稠度的材料进行制作,或者是外科医生利用患者的肋骨进行制作。但这些方法相当困难且对于儿童来说过于疼痛,制成的假耳在外观和功能上也与真耳相差甚远。

在这项研究中,研究者们先对人耳的图像进行3D数字化处理,然后利用3D打印机将3D图像打印成为假耳模型。

然后,研究者将从大鼠尾提取的胶原注入到假耳模型中,并添加2.5亿从牛耳获得的软骨细胞。这种由康奈尔大学开发的高密度胶与果冻类似。当3D模型被移除后,胶原就起到支架的作用,软骨细胞则在其上生长。

利用3D打印技术制造假耳

这整个过程耗时很短。研究的共同领导作者、生物医学工程副教授Lawrence Bonassar介绍说,“模型设计需要半天,打印需要大约一天,注胶要30分钟,然后过15分钟就可以拿下耳朵。我们对其进行修正然后在细胞培养基中进行培养。”

小耳症的发病率大约在万分之一至万分之四,患者的外耳表现为发育不全。许多具有小耳症的小孩其内耳是完好的,但是由于外耳的结构的缺陷会出现丧失听力的问题。

目前,研究者们正在探索在实验室中对人耳软骨细胞进行扩大培养的技术,这样的话他们就可以实现在模型中注入人耳软骨细胞,而启用牛软骨细胞。

Spector说,“利用人类细胞,尤其是患者本身的细胞可以减少发生排斥反应的几率。”他表示,需要进行生物工程假耳移植的小孩最好是在5到6岁,因为在这个时候,人类的耳朵已经发育到成年时的80%大小。

Spector表示,如果这种新的技术的安全性和有效性得到验证,那么最快在3年内即可在人类中实施这种生物工程假耳移植。