Der 3D-Druck hat den medizinischen Bereich schnell erobert und bietet zahlreiche neue Möglichkeiten. Mit dieser Technologie lassen sich komplexe Strukturen mit bisher unerreichter Präzision herstellen, was den Weg für neue Ansätze in den Bereichen Chirurgie, Prothetik und Gewebetechnik ebnet. In diesem Sinne haben Forscher von Weill Cornell Medicine und Cornell Engineering mithilfe modernster Gewebetechnik und eines 3D-Druckers eine realistische Nachbildung eines erwachsenen menschlichen Ohrs hergestellt. Ihre Studie legt nahe, dass Transplantate mit einer präzisen Form und geeigneten biomechanischen Eigenschaften hergestellt werden könnten. Tatsächlich könnten sie für Menschen, die mit einem missgebildeten Ohr geboren wurden, einen Nutzen bieten.
Heutzutage wenden viele Chirurgen ein Verfahren an, bei dem sie Knorpel aus den Rippen von Kindern entnehmen, um aus ihnen ein Ersatzohr zu erstellen. Diese Operation ist jedoch sehr oft schmerzhaft und hinterlässt Narben. Obwohl das resultierende Transplantat so geformt werden kann, dass es dem ursprünglichen Ohr ähnelt, ist es in der Regel nicht so flexibel. Wie ist es den Forschern also gelungen, mithilfe des 3D-Drucks ein menschliches Ohr realistisch nachzubilden? Das wollen wir uns nun genauer ansehen.
Bild: Weill Cornell Medicine
3D-Druck verbessert die Ohrrekonstruktion
Eine Methode, um ein realistischeres Ersatzohr zu schaffen, beinhaltet die Verwendung von Chondrozyten, den Zellen, die Knorpel herstellen. Dr. Jason Spector (Leiter der Abteilung für plastische und rekonstruktive Chirurgie am NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center und Professor für plastische Chirurgie an der Weill Cornell Medicine) und seine Kollegen hatten zuvor Chondrozyten von Tieren verwendet, um eine Struktur zu züchten, die aus Kollagen, einem wesentlichen Bestandteil von Knorpel, besteht. Obwohl sich diese Transplantate gut entwickelten, ging mit der Zeit die markante Form des Ohrs verloren. Dr. Spector erklärt: „Die Rekonstruktion eines Ohrs erfordert mehrere chirurgische Eingriffe, künstlerisches Geschick und hohe Präzision. Diese neueste Technologie könnte möglicherweise eine realistische Option für Tausende von Menschen bieten, die eine Operation benötigen, um Deformationen des äußeren Ohrs zu korrigieren.“
Um das Problem der Ohrform zu lösen, verwendeten Dr. Spector und sein Team sterilisierten Knorpel von Tieren, der zuvor behandelt worden war, um eine Reaktion des Immunsystems zu verhindern. Anschließend setzten sie ihn in eine komplexe Kunststoffstruktur ein, die die Form eines Ohrs nachahmen sollte und mithilfe eines 3D-Druckers aus den Daten eines menschlichen Ohrs erstellt wurde. Diese Knorpelstücke fungierten als interne Stützen und halfen so bei der Bildung von neuem Gewebe in der Struktur. Es wurden Belastungstests durchgeführt, um die Leistung der Nachbildungen zu untersuchen, und sie zeigten, dass sie eine Flexibilität und Elastizität hatten, die der des Knorpels im menschlichen Ohr nahe kam. Das verwendete Material war jedoch nicht so stark wie natürlicher Knorpel und riss leichter. Dr. Spector hatte eine Idee zur Lösung dieses Problems: Er plante, Chondrozyten hinzuzufügen, am besten solche, die aus einem kleinen Stück Knorpel aus dem Ohr des Empfängers entnommen wurden. Diese Zellen würden die elastischen Proteine produzieren, die den Ohrknorpel fest machen.
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*Titelbildnachweis: Freepik