US-amerikanische Forscher der Weill Cornell Medicine und der Cornell Engineering haben mit Hilfe von hochentwickelten Gewebezüchtungstechniken und einem 3D-Drucker eine täuschend echte Nachbildung eines menschlichen Erwachsenenohrs entwickelt. Diese Innovation, die am 16. März in der Fachzeitschrift Acta Biomaterialia veröffentlicht wurde, verspricht Patienten, die mit angeborenen Missbildungen geboren wurden oder im Laufe ihres Lebens ein Ohr verloren haben, Transplantate mit präzise definierten anatomischen Strukturen und korrekten biomechanischen Eigenschaften.
Ein Durchbruch in der rekonstruktiven Chirurgie
Dr. Jason Spector, Leiter der Abteilung für Plastische und Rekonstruktive Chirurgie am NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center und Professor für Chirurgie (Plastische Chirurgie) an der Weill Cornell Medicine, erklärte die Bedeutung dieses Durchbruchs: „Die Rekonstruktion des Ohrs erfordert mehrere Operationen und ein unglaubliches Maß an Kunstfertigkeit und Feingefühl. Diese neue Technologie könnte schließlich eine Option bieten, die sich für Tausende, die eine Operation zur Korrektur von Missbildungen des äußeren Ohrs benötigen, echt anfühlt.“
Traditionell wird ein Ersatzohr aus Knorpel gefertigt, der aus den Rippen eines Kindes entnommen wird, ein Vorgang, der schmerzhaft sein und Narben hinterlassen kann. Obwohl das resultierende Transplantat dem anderen Ohr des Empfängers ähneln kann, besitzt es in der Regel nicht die gleiche Flexibilität.
Der Einsatz von Chondrozyten und 3D-Druck
Ein Ansatz, um ein natürlicheres Ersatzohr zu produzieren, besteht darin, Chondrozyten, also die Zellen, die Knorpel bilden, einzusetzen. In früheren Studien verwendeten Dr. Spector und sein Team tierische Chondrozyten, um ein Gerüst aus Kollagen zu besiedeln. Diese Transplantate entwickelten sich zunächst erfolgreich, verloren aber im Laufe der Zeit die wohldefinierte Topographie des Ohrs.
Um dieses Problem zu lösen, verwendete das Team in dieser Studie sterilisierten tierischen Knorpel, der so behandelt wurde, dass nichts eine Immunabwehr auslösen konnte. Dieser wurde in komplexe, ohrförmige Kunststoffscaffolds geladen, die auf einem 3D-Drucker basierend auf den Daten eines menschlichen Ohrs erstellt wurden. Die kleinen Knorpelstücke wirken als interne Verstärkungen, die die Bildung neuen Gewebes innerhalb des Scaffolds induzieren.
Zukunftsweisende biomechanische Eigenschaften
Biomechanische Studien, die in Zusammenarbeit mit Dr. Spector’s langjährigem Ingenieurkollegen Dr. Larry Bonassar durchgeführt wurden, bestätigten, dass die Replikate Flexibilität und Elastizität aufwiesen, die der von menschlichem Ohrknorpel ähnlich sind. Allerdings war das konstruierte Material nicht so stark wie natürlicher Knorpel und konnte reißen. Dr. Spector plant, dieses Problem zu beheben, indem Chondrozyten hinzugefügt werden, idealerweise solche, die aus einem kleinen Stück Knorpel des anderen Ohrs des Empfängers gewonnen werden.
Die wissenschaftliche Arbeit dazu finden Sie unter dem Titel „Bioengineering Full-scale auricles using 3D-printed external scaffolds and decellularized cartilage xenograft„
