苏黎世联邦理工学院实验室培育出性能接近天然组织的3D打印耳软骨

打印派   2026-03-05 10:08:54

由苏黎世联邦理工学院、巴塞尔弗里德里希·米舍尔研究所和卢塞恩州立医院的研究人员组成的团队,在实验室环境中利用人体细胞培育出弹性耳软骨,其机械性能达到了与天然组织相当的水平。

这种工程化软骨在大鼠模型中经过六周后仍保持其形状和弹性。这一进展标志着在寻找当前重建方法的可行替代方案方面迈出了重要一步,对于因故失去耳朵或天生患有小耳畸形等先天性疾病患者而言,将是潜在的受益者。

由苏黎世联邦理工学院、巴塞尔弗里德里希·米舍尔研究所和卢塞恩州立医院的研究人员组成的团队,在实验室环境中利用人体细胞培育出弹性耳软骨,其机械性能达到了与天然组织相当的水平。

目前,耳朵重建的标准治疗方法是使用从患者自身采集的肋软骨,这是一个痛苦的过程,并可能导致胸部区域留下疤痕和变形。重建的耳朵也往往比天然耳朵更硬。

研究团队的目标是在任何植入发生之前,先在实验室培育出能够复制耳朵真实结构机械性能的组织。

苏黎世联邦理工学院实验室培育出性能接近天然组织的3D打印耳软骨

该研究的主要作者、苏黎世联邦理工学院组织工程与生物制造课题组高级研究员Philipp Fisch表示:"我们并不是植入软组织,然后希望它在体内保持稳定。相反,我们希望在实验室中实现这种稳定性。"

研究团队从矫正耳部手术中移除的小块软骨残骸中提取细胞。从直径约3毫米的组织块中,最初可以分离出约10万个细胞。这远低于打印整个耳朵所需的数亿个细胞。

随后,细胞在专门的营养液中进行扩增,之后嵌入生物墨水中,并使用3D打印机打印成耳朵结构。打印后的构建体在培养箱中成熟数周,持续接收营养供应,以促进II型胶原蛋白、弹性蛋白和糖胺聚糖的形成。

Fisch解释说:"我们优化了细胞增殖,调整了材料特性,增加了细胞密度,并更有效地控制了成熟环境。"

"尽管取得了这一重大成功,但弹性蛋白对我们来说仍然是一个挑战,因为我们无法使其完全成熟。我们观察到了组织的变化。这清楚地表明我们需要进一步稳定它。"

弹性耳软骨实验大约需要三到四个月才能完成,全球只有少数研究小组在从事这一课题的研究。

Fisch表示:"我们当前的研究为现有研究状况提供了良好参考。它显示了我们在重建人耳方面已经取得了多大的进展——以及还缺少什么。"


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