研究人員使用3D打印復制更加真實的耳朵,，具有準確解剖結構和生物力學特性

南極熊導讀：傳統(tǒng)的耳廓重建方法包括自體肋軟骨移植和異體植入物，但存在著技術上的挑戰(zhàn)，而且美觀和觸覺結果通常不理想。因此，研究人員利用生物工程學原理和3D打印技術探索了一種新的方法,。

2024年4月1日，南極熊獲悉,，威爾康奈爾醫(yī)學院和康奈爾工程學院的研究人員使用3D打印技術來復制更加真實的全尺寸人耳,。這種技術可能會對醫(yī)療領域或者其它領域產生重大影響，比如在假體制造,、手術模擬或者其它醫(yī)療應用中,。

△該研究題目為“使用3D打印外部支架和脫細胞異種軟骨移植的生物工程全尺寸耳廓”（傳送門）

研究人員表示，得益于最先進的組織工程和3D打印,，它的外觀和感覺都很自然,。這項研究在線發(fā)表在《生物材料學報》上，為那些出生時患有先天畸形或晚年失去耳朵的人，提供了具有明確解剖結構和正確生物力學特性的移植物,。

△利用脫細胞軟骨異種移植物進行了生物工程全尺寸耳朵,，將其放置在3D打印的外部耳廓支架內，模仿天然人類耳廓的大小,、形狀和生物力學特性

技術研發(fā)背景

耳部重建需要進行多次手術,，而且需要極高的藝術性和精細度。紐約長老會/威爾康奈爾醫(yī)學中心整形外科主任,、威爾康奈爾醫(yī)學中心外科（整形外科）教授Jason Spector博士指出：“這項新技術最終可能會為成千上萬需要手術矯正外耳畸形的人提供一種感覺真實的選擇,。”

許多外科醫(yī)生使用從兒童肋骨上取下的軟骨制作替代耳朵,，這種手術可能會很痛苦,，而且會留下疤痕。雖然移植的軟骨可以制作成與受術者另一只耳朵相似的形狀,，但通常不具備相同的柔韌性,。

△耳朵重建需要多次手術

制造更自然的替代耳朵的一種方法是借助軟骨細胞，即制造軟骨的細胞,。在早前的研究中,，Spector博士和他的同事利用動物源性軟骨細胞為膠原蛋白支架播種，膠原蛋白是軟骨的主要成分,。雖然這些移植物起初發(fā)育成功，但隨著時間的推移,，耳朵原本清晰的形態(tài)特征,，如脊線、曲線和輪廓,，逐漸變得模糊或消失了,。Spector博士解釋道：“由于細胞在生長時會拉扯蛋白質編織的基質，因此耳朵會收縮并縮小一半,�,！�

△圖中是復雜的左耳塑料支架，它是根據(jù)人耳的前視圖（左）和后視圖（右）的數(shù)據(jù)在3D打印機上創(chuàng)建的

采用3D打印技術實現(xiàn)全尺寸耳廓的重建

在這項研究中,，為了解決這個問題,，Spector博士和他的團隊使用了經(jīng)過消毒處理的動物軟骨，以去除任何可能引發(fā)免疫排斥反應的物質,。這些軟骨被裝入復雜的耳形塑料支架中,，這些支架是根據(jù)人耳的數(shù)據(jù)用3D打印機制作的。這些小塊軟骨起到內部加固的作用,，誘導支架內新組織的形成,。就像鋼筋一樣，它可以加固移植物并防止收縮。

Spector博士補充道：“在接下來的三到六個月里,，軟骨組織將以一種方式生長和形成,，使得它們的結構和形狀與真實耳朵非常相似，包括耳廓上的各個特定區(qū)域和曲線,。這是我們以前從未實現(xiàn)過的,。”

研究人員表示,，他們對3D打印的耳朵進行了測試,，結果顯示復制品具有與人類耳軟骨相似的柔韌性和彈性。然而,，工程材料的強度不如天然軟骨,，可能會導致撕裂。