Oculele auditive ale urechii medii - malleusul, incusul și stesele - sunt cele mai mici oase din corpul uman. Toți trei se pot potrivi pe un dime, cu spațiu de rezervă. Treaba lor este să transmită sunete de la tamburul urechii la lichidul urechii interne. Bolile, accidentele și tumorile pot deteriora aceste oase, provocând ceea ce este cunoscut sub numele de „pierderea conductivă a auzului”. Remediul este o intervenție chirurgicală delicată, în care oasele sunt înlocuite cu o proteză minusculă. Dar chirurgia are o rată de eșec relativ ridicată, aproximativ 25 până la 50 la sută.
Acum, cercetătorii de la Universitatea din Maryland Medical Center folosesc imprimante 3D pentru a realiza oase de ureche personalizate. Ei speră că aceste proteze vor îmbunătăți tehnologia actuală și vor crește rata de succes a intervenției chirurgicale.
Echipa, formată dintr-un radiolog și doi medici de ureche, nas și gât, a luat osiculele din trei cadavre umane și a îndepărtat oasele din mijloc sau incuzele. Apoi au folosit un tomograf pentru a face imagini cu golurile lăsate de incuse și au proiectat proteze minuscule pentru a se potrivi cu aceste lacune. Protezele variau doar prin fracții de milimetru, cu unghiuri atât de ușor diferite.
Cercetătorii au oferit apoi patru chirurgi diferiți cele trei proteze și i-au făcut să ghicească care dintre ele a intrat în urechea respectivă. Fiecare chirurg a asortat independent protezele la urechile corecte.
„Au spus că nu a fost atât de greu să ne dăm seama”, spune Jeffrey Hirsch, un profesor de radiologie care a condus cercetarea. „A fost aproape ca un lucru Goldilocks - această proteză era prea strânsă în această ureche și prea liberă în această ureche, dar în această ureche este corect.”
Cercetarea a fost publicată recent în revista 3D Printing in Medicine .
Următorul pas va fi testarea protezelor pentru funcționarea folosind cadavre sau modele animale. Pot rula vibrații printr-o proteză pentru a vedea cum transmite sunetul.
Redarea protezei în loc (Centrul Medical al Universității Maryland) Vor fi câteva provocări semnificative de depășit înainte ca proteza să fie gata pentru uz uman. Imaginile CT utilizate pentru crearea protezelor au fost realizate cu cranii de cadaver care au fost tăiate pentru a include doar o parte din osul din jur. La un om viu cu un craniu intact, aceste imagini pot fi mai dificil de realizat.
Apoi apare problema materialului. Prototipurile utilizate în studiu au fost realizate dintr-un polimer care nu este aprobat de FDA pentru implantare permanentă la om. Astfel, echipa va trebui în cele din urmă să găsească un material biocompatibil. De asemenea, ei experimentează dacă proteza poate fi proiectată cu o textură asemănătoare cu waffle, pentru a face o schelă pentru celulele stem. Apoi, teoretic, protezele ar putea fi făcute din os real, ceea ce ar reduce riscul de respingere.
În ultimii ani, o serie de cercetători au folosit imprimarea 3D pentru a crea urechi externe sau părți ale urechii. Cercetătorii din Marea Britanie și California au folosit celulele stem pentru a crește urechile pe schele tipărite 3D pentru a trata copiii cu microtia, o malformație congenitală a urechii externe. Cercetătorii de la Wake Forest University au creat piese externe ale urechii cu o imprimantă 3D folosind celule vii și polimeri biodegradabili.
„Diferite grupuri de investigatori vizează tipărirea pieselor din ureche, din cauza necesității îmbunătățirii tehnologiilor pentru pacienții cu pierderi de auz”, spune Anthony Atala, directorul Institutului pentru Medicină Regenerativă Wake Forest Institute.
Atala spune că cercetările de la Universitatea din Maryland sunt „foarte promițătoare, deoarece aceste structuri joacă un rol integral în funcția auzului în ureche.”
Rolul tipăririi 3D în medicina regenerativă nu se limitează la urechi, desigur. Cercetătorii, inclusiv Atala și echipa sa, au lucrat la dezvoltarea tehnologiei de imprimare 3D pentru tot felul de părți ale corpului, de la piele la oase până la rinichi. În 2012, cercetătorii au implantat o raclă temporară tipărită 3D la un bebeluș care s-a născut cu un defect congenital care a determinat colapsul tuburilor bronșice.
„Cred cu adevărat că imprimarea 3D va deveni un standard de îngrijire ori de câte ori este nevoie de proteză, fie că este vorba de articulație sau o ureche mijlocie”, spune Hirsch. „Standardul de îngrijire nu va fi o componentă în afara raftului, ci o componentă personalizată pentru acel pacient specific.”
