3D打印人造耳可媲美真耳

一叶孤舟

据物理学家组织网2013年2月21日（北京时间）报道，美国康奈尔大学和威尔·康奈尔医学院的研究人员合作，利用三维（3D）打印技术和含有牛耳活细胞的凝胶造出一种新型人工耳，无论在外观还是功能上，均可与真耳相媲美。研究人员指出，这种新型生物工程替代耳可作为整形外科手术的一种方案，帮助天生小耳畸形患儿和那些因其他原因失去部分或全部耳廓的人。相关论文在线发表于2月20日出版的《公共科学图书馆·综合》上。

威尔·康奈尔医学院生物再生医学与外科实验室主任、整形外科副教授詹森·斯佩克特介绍，通常的人工耳材料密度和泡沫聚苯乙烯差不多，质感与真耳相差较大；如果用病人的肋骨组织以手术方式重塑外耳，不仅难度大，还给病人带来很大痛苦，因此很难制成既美观又实用的人造耳。

为造出这种生物工程耳，研究人员先用快速旋转3D相机拍摄数名儿童耳朵信息，输入计算机形成3D图像，然后按照图像用3D打印机打出一个固体模子，并在其中注入一种高密度胶原蛋白凝胶，其中含有能生成软骨的牛耳细胞。此后数周内，软骨逐渐增多并取代凝胶，3个月后软骨会形成柔韧的外耳，替代最初用于塑形的胶原蛋白支架。

论文主要作者之一、生物医学工程副教授劳伦斯·伯纳萨说，设计模型只要半天时间，一天左右可打印出来，再花半个小时把凝胶注射进去，去掉模型只要15分钟，修理一下再放进营养介质中培养几天，就可用于移植了。

“用人体细胞尤其是病人的自体细胞，会减少排斥可能。”斯佩克特指出，给孩子移植生物工程耳的最佳时间是在他们五六岁的时候。如果解决了所有未来安全性和功效问题，最快在3年内，这种生物工程耳就可用于人体移植。

据英国《每日邮报》网站2月21日的报道，美国康奈尔大学的研究人员近日公布了一项新的研究成果，他们利用含有活细胞的胶原蛋白凝胶材料，借助3D打印技术成功打印出了人造耳朵，未来将有可能用于外科整形手术。

目前，常用的人造耳材料密度与泡沫聚苯乙烯接近，这种材料的质感与真耳的差别比较大，而如果用病人的肋骨组织通过手术来重塑外耳，不仅难度较大，还会给患者带来很大痛苦。因此，许多研究人员都在想方设法制造美观又实用的人造耳，以造福患者。

康奈尔大学生物医学工程副教授劳伦斯·伯纳萨教授也致力于这项研究。为了制造出满足要求的人造耳朵，他和同事们首先用3D相机对人耳进行立体拍摄，然后按照图像用3D打印机打出一个模具，再注入高密度的、含有活细胞的特殊胶原蛋白凝胶，这种活细胞能够生成软骨结构。“一般情况下，我们需要用半天的时间来设计模具，然后用一天时间将其打印出来，凝胶注射30分钟就能完成，之后再等上15分钟就能去除模具，完善一下再放进营养介质中培养几天，这时就能够用于移植了，”伯纳萨教授介绍说，“移植到人体后，人造耳朵甚至会生成自己的软骨结构。”

“这项成果对于医学和基础科学来说都是非常有突破性的，”伯纳萨称。而另一位研究者、贾森·斯佩克特博士则表示，人造耳能够作为整形外科手术的一种方案，为那些先天性小耳畸形患者和因其他原因失去部分或全部耳廓的患者提供帮助。据悉，目前先天性小耳畸形疾病的发病率在万分之四左右，许多先天性小耳畸形的患者虽然拥有完整的内耳，但由于缺少外耳而失去听力。

斯佩克特博士和伯纳萨教授自2007年就在人造器官领域开始了合作，他们的研究团队专门进行软骨类人造器官的研究，包括关节、气管、脊柱和鼻子等。“制造人造器官的最好材料就是患者本人的细胞，这能够有效降低排异反应，”斯佩克特博士介绍说，“给孩子移植人造耳的最佳时间是在他们五六岁的时候，此时耳朵的大小是成年后的80%左右，如果人造耳能够顺利解决安全性和功效方面的问题，最快将在3年内用于人体移植。”