Ohr aus dem 3-D-Drucker

US-amerikanische Wissenschaftler haben mittels Tissue-engineering-Techniken und 3-Druck eine Nachbildung eines menschlichen Ohrs erstellt: Das künstliche Ohr sieht natürlich aus und fühlt sich auch so an.

Die Studie wurde in Fachjournal „Acta Biomaterialia“ veröffentlicht, die Ergebnisse versprechen Transplantate mit genau definierter Anatomie und den richtigen biomechanischen Eigenschaften für Menschen angeborener Fehlbildung oder die später im Leben ein Ohr verlieren.

„Diese neue Technologie stellt möglicherweise eine Option bereit, die sich echt anfühlt – für Tausende, die chirurgische Eingriffe zur Korrektur von Deformitäten des äußeren Ohrs brauchen“, erklärt Autor Dr. Jason Spector, Chef der Abteilung für plastische und rekonstruktive Chirurgie am NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center. Viele Chirurgen verwenden Knorpel aus den Rippen der Betroffenen, was schmerzhaft sein kann. Das gewonnen Transplantat wird so bearbeitet, dass es dem anderen Ohr des Empfängers ähnelt, ist aber in der Regel weniger flexibel.

Textur zu Struktur hinzufügen

Eine Option für ein natürlicheres Ersatzohr sind Chondrozyten. In früheren Studien haben Spector und seine Kollegen Chondrozyten aus Tieren verwendet, um ein Gerüst aus Kollagen zu implantieren. Obwohl sich diese Transplantate zunächst erfolgreich entwickelten, ging im Laufe der Zeit die klar definierte Topografie des Ohrs. „Da die Zellen bei ihrer Arbeit an der gewebten Matrix aus Proteinen zerren, zog sich das Ohr zusammen und schrumpfte um die Hälfte“, beschreibt Spector die Problematik.

Die Lösung des Problems: Spector und sein Team verwendeten sterilisierten Knorpel tierischen Ursprungs. Dieser wurde vorbehandelt, sodass alles entfernt wurde, was eine Immunabstoßung auslösen könnte. Der Knorpel wurde dann in ohrförmige Kunststoffgerüste eingebracht, die mit einem 3-D-Drucker auf der Grundlage der Daten eines menschlichen Ohrs erstellt worden waren. Die kleinen Knorpelstücke dienen als interne Verstärkung, um die Bildung neuen Gewebes innerhalb des Gerüsts anzuregen. Ähnlich wie Armierungseisen verstärken sie das Transplantat und verhindern eine Schrumpfung.

Im Laufe der nächsten drei bis sechs Monate entwickelte sich die Struktur zu knorpelhaltigem Gewebe, das die anatomischen Merkmale des Ohres, einschließlich des spiralförmigen „Anti-Helix“-Randes innerhalb des Randes und der zentralen Muschelschale, genau nachbildete. Das habe man Spector zufolge vorher noch nicht erreicht.

Um zu testen, wie sich das Ohr anfühlt, wurden in Zusammenarbeit mit Spectors langjährigem Mitarbeiter Dr. Larry Bonassar von der Meinig School of Biomedical Engineering auf dem Cornell Campus in Ithaca, biomechanische Studien durchgeführt. Diese konnten bestätigen, dass die Nachbildungen eine ähnliche Flexibilität und Elastizität wie der menschliche Ohrknorpel aufweisen.

Allerdings war das künstliche Material nicht so fest wie natürlicher Knorpel, es konnte reißen. Um dieses Problem zu lösen, plant Spetor zusätzlich Chondrozyten zu verwenden, die idealerweise vom Knorpel des anderen Ohrs des Rezipienten stammen. Diese Zellen würden elastischen Proteine ablagern, die den Ohrknorpel so widerstandsfähig machen, und so ein Transplantat erzeugen, das dem natürlichen Ohr biomechanisch sehr viel ähnlicher wäre, so Spector weiter.