3D-печать - это большая новость: во время своего выступления в «Состоянии Союза» президент Обама призвал к запуску производственных центров, посвященных 3D-печати, а в начале этой недели мы увидели рождение одного из самых игривых применений этой технологии - 3D Doodler, который позволяет рисовать твердые пластиковые объекты в 3-х измерениях.
Вчера врачи и инженеры Cornell представили совершенно иное применение этой технологии: искусственное искусственное ухо из живых клеток, созданное с использованием технологии 3D-печати. Их продукт, описанный в статье, опубликованной в PLOS ONE, предназначен для помощи детям, рожденным с врожденными дефектами, которые оставляют их с недоразвитыми внешними ушами, такими как микротия.
Протез, который может заменить ранее использованные искусственные материалы с текстурами, подобными пенополистиролу, или использование хрящевой ткани, собранной из грудной клетки пациента, является результатом многоэтапного процесса.
Во-первых, исследователи делают цифровое трехмерное изображение уха пациента. Для своего прототипа они сканировали здоровые педиатрические уши, но теоретически они могли бы когда-нибудь сканировать неповрежденное ухо на другой стороне головы пациента - если их микротия затронула только одно из их ушей - и обратить цифровое изображение, позволяя их создать точную копию здорового уха.
Затем они используют 3D-принтер, чтобы изготовить твердую пластиковую форму точной формы уха и заполнить его коллагеновым гелем высокой плотности, который, как они описывают, имеет консистенцию, подобную Jell-O.
3D-принтер создает пластиковую форму для коллагеновых лесов. (Изображение через Линдсей Франция / Корнельская университетская фотография) 
Коллагеновое ухо, засеянное живыми клетками хряща и имплантированное под кожу. (Изображение через Линдсей Франция / Корнельская университетская фотография) После печати исследователи вводят клетки хряща в коллагеновый матрикс. В качестве прототипа они использовали образцы хряща, собранные у коров, но на практике они могли предположительно использовать клетки хряща в других частях тела пациента.
В течение нескольких дней в чашке Петри, заполненной питательными веществами, клетки хряща размножаются и начинают замещать коллаген. После этого ухо может быть хирургически прикреплено к человеку и покрыто кожей, где клетки хряща продолжают замещать коллаген.
До сих пор команда имплантировала только искусственные уши под кожу на спине лабораторных крыс. Через 3 месяца, прикрепленные к крысам, клетки хряща заменили весь коллаген и заполнили все ухо, и протез сохранил свою первоначальную форму и размер.
В заявлении для прессы соавтор Джейсон Спектор сказал, что использование собственных клеток пациента значительно снизит вероятность того, что тело откажется от имплантата после операции. Лоуренс Бонассар, другой соавтор, отметил, что в дополнение к врожденным дефектам протез также может быть полезен для тех, кто теряет наружное ухо в результате рака или несчастного случая. При использовании для ребенка с микротией ухо не будет расти вместе с головой с течением времени, поэтому исследователи рекомендуют подождать имплантации одного из их протезов до тех пор, пока пациенту не исполнится 5 или 6 лет, когда уши, как правило, вырастают до более чем 80 процентов от их взрослого размера.
Самым большим преимуществом новой технологии по сравнению с существующими методами является тот факт, что производственный процесс настраивается, поэтому он может когда-нибудь произвести удивительно реалистичные уши для каждого пациента в короткие сроки. Исследователи фактически ускорили процесс с момента проведения экспериментов, включенных в исследование, развивая способность непосредственно печатать ухо, используя коллаген в качестве «чернил», и пропустить создание формы.
Тем не менее, есть еще несколько проблем, которые необходимо решить. В настоящее время у них нет средств для сбора и выращивания достаточного количества собственного хряща педиатрического пациента, чтобы построить ухо, поэтому они использовали образцы от коров. Кроме того, будущие тесты необходимы, чтобы доказать, что хирургическая имплантация безопасна для людей. Команда говорит, что они планируют решить эти проблемы и могут начать работу над первым имплантом такого уха человеку уже в 2016 году.
