US-Forschende haben mit 3D-Druck-Technologie ein menschliches Ohr nachgebildet

Mit Hilfe modernster Tissue-Engineering-Techniken und eines 3D-Druckers haben Forschende von Weill Cornell Medicine und Cornell Engineering eine Nachbildung eines erwachsenen menschlichen Ohrs hergestellt, das natürlich aussieht und sich auch so anfühlt.

Die Studie, die in der Zeitschrift Acta Biomaterialia veröffentlicht wurde, verspricht Transplantate mit präzise definierten anatomischen Strukturen und korrekten biomechanischen Eigenschaften für Menschen, die mit angeborenen Fehlbildungen geboren wurden oder ein Ohr später im Leben verloren haben.

“Ohrrekonstruktionen erfordern mehrere Operationen und ein unglaubliches Maß an Kunstfertigkeit und Finesse”, sagte Dr. Jason Spector, Leiter der Abteilung für plastische und rekonstruktive Chirurgie am Weill Cornell Medicine und NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center sowie Professor für Chirurgie (plastische Chirurgie) am Weill Cornell Medicine. “Diese neue Technologie könnte Tausenden von Menschen, die eine Operation zur Korrektur von Außenohrdeformitäten benötigen, eine Option bieten, die sich real anfühlt.”

Viele Chirurg*innen verwenden derzeit Knorpel, die aus den Rippen entnommen werden, um ein Ersatzohr zu bilden, was schmerzhaft sein und Narben hinterlassen kann. Obwohl das resultierende Transplantat dem anderen Ohr ähneln kann, hat es in der Regel nicht die gleiche Flexibilität.

Um ein natürlicher wirkendes Ersatzohr zu produzieren, setzten die Forschenden Chondrozyten ein, die Zellen, die Knorpel bilden. In früheren Studien verwendete Dr. Spector tierische Chondrozyten, um ein aus Kollagen bestehendes Gerüst zu besiedeln. Diese Transplantate entwickelten sich anfangs erfolgreich, verloren jedoch im Laufe der Zeit ihre gut definierte Topographie. Um dieses Problem zu adressieren, verwendete das Team sterilisierten tierischen Knorpel in komplex geformten, ohrförmigen Kunststoffgerüsten, die auf Basis von Daten eines menschlichen Ohrs auf einem 3D-Drucker erstellt wurden. Diese Knorpelstücke dienten als innere Verstärkungen, um die Neubildung von Gewebe innerhalb des Gerüsts zu fördern.

“Da die Zellen während ihrer Arbeit an der gewebten Matrix aus Proteinen zerren, zog sich das Ohr zusammen und schrumpfte um die Hälfte”, so Dr. Spector.

Über die nächsten drei bis sechs Monate entwickelte sich die Struktur zu einem Knorpelgewebe, das die anatomischen Merkmale eines Ohrs detailgetreu nachbildete. Biomechanische Studien bestätigten, dass die Repliken eine Flexibilität und Elastizität aufwiesen, die der von menschlichem Ohrknorpel ähnlich war, obwohl das Material nicht so stark war wie natürlicher Knorpel.

Dr. Spector plant, das Problem durch Hinzufügen von Chondrozyten zu lösen, idealerweise solchen, die aus einem kleinen Stück Knorpel des anderen Ohrs des Empfängers entnommen wurden. Diese Zellen würden die elastischen Proteine bilden, die Ohrknorpel so robust machen, und so ein Transplantat erzeugen, das biomechanisch dem nativen Ohr sehr ähnlich ist.