Исследователи из Корнелла вырастили реалистичное биоинженерное человеческое ухо

После трех месяцев выращивания в лаборатории он выглядит и ведет себя более похоже на натуральное ухо, чем все предыдущие попытки.

Отредактировано 2023-07-08
Инженерная фотография

Исследователям из Корнельского университета удалось изготовить биоинженерное человеческое ухо, которое выглядит и действует как естественное. Они надеются, что смогут давать детям с редкой врожденной деформацией уха новое, напечатанное на 3-D принтере ухо, которое будет подходить именно им.

Инженерная фотография

Звуки науки

Дети с микротией рождаются с деформированным или отсутствующим наружным ухом, иногда даже без ушного отверстия. Хотя у них может быть полностью сформированное внутреннее ухо, им трудно слышать без внешней структуры для направления звука, не говоря уже о психологическом воздействии заметной деформации. Как правило, лечение микротии включает в себя несколько операций в течение нескольких месяцев или лет, часто с использованием хряща из грудной клетки ребенка.

У этого подхода есть много недостатков, включая ограниченный запас хряща, который можно взять, и осложнения, возникающие на месте забора хряща. Ученые давно искали способ создания новой ткани для реконструкции, но предыдущие попытки биоинженерии ушей со временем теряли свою форму или клетки в них погибали.

За три месяца наблюдений исследователи из Корнелла обнаружили, что их ухо, напечатанное методом 3-D печати, было более гибким и долговечным, чем другие биоинженерные уши. Использование 3-D печати также позволило бы им имитировать нормальную анатомию уха пациента, поскольку у детей с микротией обычно деформация наблюдается только с одной стороны.

Они использовали лазерное сканирование и панорамную съемку для создания 3-D изображения уха 5-летней девочки (это заняло всего 30 секунд), затем сделали из него слепок и заполнили его плотным животным коллагеном (взятым из хвостов крыс) и 250 миллионами хрящевых клеток, собранных у коров.

Ведущие авторы исследования PLOS ONE работают над биоинженерией человеческих тканей для реконструкции с 2007 года. Профессор биоинженерии из Корнелла и соавтор исследования Лоуренс Бонассар объясняет часть процесса 3-D печати на видео ниже:

Весь процесс занимает всего несколько дней. После извлечения уха из формы исследователи обрезали его и дали ему окультуриться, а затем имплантировали его в спину крысы. Уже через неделю исследователи сообщили, что изготовленное ухо больше похоже на натуральное, чем все предыдущие попытки. Через три месяца хрящевые клетки выросли и заменили коллагеновый каркас животного. Остался только хрящ, который можно было бы найти в натуральном ухе.

Биоинженерное ухо, скорее всего, будет имплантировано до того, как уши ребенка составят около 80% от размера взрослого, когда ему будет примерно 5 или 6 лет. Пока неизвестно, будет ли имплантат продолжать расти вместе с ребенком, но соавтор Джейсон Спектор предполагает, что может. Деформированное ухо будет удалено и заменено имплантатом во время операции.

"Я считаю, что это будет то новое решение, которое давно хотели найти хирурги-реконструкторы, чтобы помочь детям, родившимся с отсутствием или тяжелой деформацией уха", - сказал Спектор.

Исследователи надеются, что в будущем они смогут использовать в пресс-форме человеческие хрящевые клетки. По их оценкам, в течение трех лет они смогут испытать первый имплантат на людях.