研究人员使用3D打印复制更加真实的耳朵，具有准确解剖结构和生物力学特性

南极熊导读：传统的耳廓重建方法包括自体肋软骨移植和异体植入物，但存在着技术上的挑战，而且美观和触觉结果通常不理想。因此，研究人员利用生物工程学原理和3D打印技术探索了一种新的方法。

2024年4月1日，南极熊获悉，威尔康奈尔医学院和康奈尔工程学院的研究人员使用3D打印技术来复制更加真实的全尺寸人耳。这种技术可能会对医疗领域或者其它领域产生重大影响，比如在假体制造、手术模拟或者其它医疗应用中。

△该研究题目为“使用3D打印外部支架和脱细胞异种软骨移植的生物工程全尺寸耳廓”（传送门）

研究人员表示，得益于最先进的组织工程和3D打印，它的外观和感觉都很自然。这项研究在线发表在《生物材料学报》上，为那些出生时患有先天畸形或晚年失去耳朵的人，提供了具有明确解剖结构和正确生物力学特性的移植物。

△利用脱细胞软骨异种移植物进行了生物工程全尺寸耳朵，将其放置在3D打印的外部耳廓支架内，模仿天然人类耳廓的大小、形状和生物力学特性

技术研发背景

耳部重建需要进行多次手术，而且需要极高的艺术性和精细度。纽约长老会/威尔康奈尔医学中心整形外科主任、威尔康奈尔医学中心外科（整形外科）教授Jason Spector博士指出：“这项新技术最终可能会为成千上万需要手术矫正外耳畸形的人提供一种感觉真实的选择。”

许多外科医生使用从儿童肋骨上取下的软骨制作替代耳朵，这种手术可能会很痛苦，而且会留下疤痕。虽然移植的软骨可以制作成与受术者另一只耳朵相似的形状，但通常不具备相同的柔韧性。

△耳朵重建需要多次手术

制造更自然的替代耳朵的一种方法是借助软骨细胞，即制造软骨的细胞。在早前的研究中，Spector博士和他的同事利用动物源性软骨细胞为胶原蛋白支架播种，胶原蛋白是软骨的主要成分。虽然这些移植物起初发育成功，但随着时间的推移，耳朵原本清晰的形态特征，如脊线、曲线和轮廓，逐渐变得模糊或消失了。Spector博士解释道：“由于细胞在生长时会拉扯蛋白质编织的基质，因此耳朵会收缩并缩小一半。”

△图中是复杂的左耳塑料支架，它是根据人耳的前视图（左）和后视图（右）的数据在3D打印机上创建的

采用3D打印技术实现全尺寸耳廓的重建

在这项研究中，为了解决这个问题，Spector博士和他的团队使用了经过消毒处理的动物软骨，以去除任何可能引发免疫排斥反应的物质。这些软骨被装入复杂的耳形塑料支架中，这些支架是根据人耳的数据用3D打印机制作的。这些小块软骨起到内部加固的作用，诱导支架内新组织的形成。就像钢筋一样，它可以加固移植物并防止收缩。

Spector博士补充道：“在接下来的三到六个月里，软骨组织将以一种方式生长和形成，使得它们的结构和形状与真实耳朵非常相似，包括耳廓上的各个特定区域和曲线。这是我们以前从未实现过的。”

研究人员表示，他们对3D打印的耳朵进行了测试，结果显示复制品具有与人类耳软骨相似的柔韧性和弹性。然而，工程材料的强度不如天然软骨，可能会导致撕裂。