Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо

Используя современные методы тканевой инженерии и 3D-принтер, исследователи из Медицинского института Вейл Корнелл и Корнеллского инженерного института собрали копию уха взрослого человека, которая выглядит и ощущается как настоящее ухо.

Исследование, опубликованное в журнале Acta Biomaterialia, дает надежду на создание трансплантатов с четко определенной анатомией и правильными биомеханическими свойствами для тех, кто родился с врожденным пороком развития или потерял ухо в позднем возрасте.

Реконструкция уха требует множества операций и невероятного мастерства, — говорит доктор Джейсон Спектор, заведующий отделением пластической и реконструктивной хирургии медицинского центра NewYork-Presbyterian/Weill Cornell и профессор хирургии (пластической хирургии) в Weill Cornell Medicine.

Эта новая технология может в конечном итоге обеспечить реальный вариант для тысяч людей, нуждающихся в операции по исправлению деформации наружного уха.

Многие хирурги создают замену уху, используя хрящ, удаленный из ребер ребенка, — операция, которая может быть болезненной и сопровождаться рубцами. И хотя полученный трансплантат можно сделать похожим на другое ухо реципиента, он, как правило, не обладает такой же гибкостью.

Добавление текстуры к структуре

Один из способов создать более естественную замену уху — прибегнуть к помощи хондроцитов, клеток, из которых строится хрящ. В более ранних исследованиях доктор Спектор и его коллеги использовали хондроциты, полученные от животных, для создания трансплантата из коллагена, ключевого компонента хряща. Хотя поначалу эти трансплантаты успешно развивались, со временем четко очерченный рельеф уха — его знакомые гребни, изгибы и завитки — был утрачен.

Из-за того, что клетки в процессе работы натягивают сплетенный из белков матрикс, ухо сжималось и уменьшалось вдвое, — говорит доктор Спектор.

Для решения этой проблемы в данном исследовании доктор Спектор и его команда использовали стерилизованный хрящ животного происхождения, обработанный для удаления всего, что могло бы вызвать иммунное отторжение. Хрящ был помещен в сложные пластиковые каркасы в форме уха, которые были созданы на 3D-принтере на основе данных, полученных из уха человека. Маленькие кусочки хряща выступают в качестве внутренней арматуры, вызывающей образование новой ткани внутри каркаса. Подобно арматуре, они укрепляют трансплантат и предотвращают его сжатие.

В течение следующих трех-шести месяцев структура превратилась в хрящ, содержащий ткань, которая в точности повторяла анатомические особенности уха, включая спиралевидный обод, «антиспиральный» обод-внутри обода и центральную чашу.

Этого нам не удавалось достичь раньше, — говорит доктор Спектор.

Чтобы проверить, как ощущается ухо, были проведены биомеханические исследования совместно с давним коллегой доктора Спектора доктором Ларри Бонассаром, профессором биомедицинской инженерии Далджитом С. и Элейн Саркария в Школе биомедицинской инженерии Мейнига в кампусе Корнелла в Итаке. Это подтвердило, что копии обладают гибкостью и эластичностью, схожими с человеческим ушным хрящом. Однако созданный материал был не таким прочным, как натуральный хрящ, и мог порваться.

Чтобы решить эту проблему, доктор Спектор планирует добавить в смесь хондроциты, в идеале — полученные из небольшого кусочка хряща, удаленного из другого уха реципиента. По его словам, эти клетки будут откладывать эластичные белки, которые делают ушной хрящ таким прочным, в результате чего трансплантат будет биомеханически гораздо больше похож на родное ухо.

Иллюстрация: Spector Lab

30.03.2024