Исследователи создают трансплантаты, имитирующие человеческое ухо

Используя самые современные методы тканевой инженерии и 3D-принтер, исследователи из Weill Cornell Medicine и Cornell Engineering собрали копию уха взрослого человека, которая выглядит и ощущается естественно. Исследование, опубликованное в Интернете в Акта Биоматериалия 16 марта обещает получить трансплантаты 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 нескольких операций и невероятного количества артистизма и изящества», — сказал доктор Джейсон Спектор, руководитель отделения пластической и реконструктивной хирургии в Нью-Йоркском пресвитерианском медицинском центре Вейла Корнелла и профессор хирургии (пластическая хирургия). в Weill Cornell Medicine. «Эта новая технология может в конечном итоге предоставить возможность, которая станет реальной для тысяч людей, нуждающихся в операции по исправлению деформаций наружного уха».

Многие хирурги создают новое ухо, используя хрящ, удаленный из ребер ребенка, — операция, которая может быть болезненной и вызывать рубцы. И хотя полученный трансплантат можно сделать так, чтобы он напоминал другое ухо реципиента, обычно он не обладает такой гибкостью.

Добавление текстуры к структуре

Один из способов создать более естественное новое ухо — заручиться помощью хондроцитов, клеток, которые строят хрящ. В более ранних исследованиях доктор Спектор и его коллеги использовали хондроциты животного происхождения для создания каркаса из коллагена, ключевого компонента хряща. Хотя поначалу эти трансплантаты развивались успешно, со временем четко выраженная топография уха — его знакомые гребни, изгибы и завитки — были потеряны. «Поскольку во время работы клетки тянут за собой тканую матрицу белков, ухо сжалось и уменьшилось вдвое», — сказал доктор Спектор.

Чтобы решить эту проблему в своем исследовании, доктор Спектор и его команда использовали стерилизованный хрящ животного происхождения, обработанный для удаления всего, что могло вызвать иммунное отторжение. Его загрузили в замысловатые пластиковые каркасы в форме ушей, которые были созданы на 3D-принтере на основе данных из уха человека. Небольшие кусочки хряща действуют как внутренние укрепления, стимулируя образование новых тканей внутри каркаса. Как и арматура, он укрепляет трансплантат и предотвращает его сжатие.

В течение следующих трех-шести месяцев структура превратилась в содержащую хрящ ткань, которая точно повторяла анатомические особенности уха, включая спиральный край, «антиспиральный» край внутри обода и центральную чашу раковины. «Это то, чего мы раньше не достигали», — сказал доктор Спектор.

Чтобы проверить ощущение уха, биомеханические исследования были проведены совместно с давним инженерным сотрудником доктора Спектора доктором Ларри Бонассаром, профессором биомедицинской инженерии Далджита С. и Элейн Саркария в Школе биомедицинской инженерии Мейниг в кампусе Корнелла в Итаке. Это подтвердило, что реплики обладали гибкостью и эластичностью, подобными ушному хрящу человека. Однако искусственный материал не был таким прочным, как натуральный хрящ, и мог порваться.

Чтобы решить эту проблему, доктор Спектор планирует добавить в смесь хондроциты, в идеале те, которые получены из небольшого кусочка хряща, удаленного из другого уха реципиента. По его словам, эти клетки будут откладывать эластичные белки, которые делают ушной хрящ таким прочным, создавая трансплантат, который биомеханически будет гораздо более похож на нативное ухо, сказал он.