Oamenii de ştiinţă au reuşit să creeze, prin imprimare 3D, un cartilaj auricular uman pentru reconstrucţia urechii, cu proprietăţi apropiate de cele naturale, un nou pas spre producerea unei urechi artificiale.
De peste 30 de ani, specialiştii încearcă să creeze în laborator o ureche artificială din propriile celule ale pacientului. O echipă de la ETH Zurich, Institutul Friedrich Miescher, din Basel, şi Spitalul Cantonal, din Lucerna, a realizat un nou progres în această direcţie.
Folosind celule umane de cartilaj auricular şi tehnologia de imprimare 3D, cercetătorii au obţinut acum, în laborator, un cartilaj elastic pentru reconstrucţia urechii, cu proprietăţi mecanice similare ţesutului natural, care şi-a păstrat forma şi proprietăţile mecanice în modele animale.
Cercetarea are relevanţă clinică, deoarece incendiile şi accidentele pot duce la pierderea parţială sau totală a urechii. De asemenea, unii copii se nasc cu malformaţii ale urechii externe. Afecţiunea, numită microtie, afectează aproximativ patru din 10.000 de copii.
Cercetarea are relevanţă în chirurgia reconstructivă, în special în cazurile de traumatisme care pot duce la pierderea parţială sau totală a urechii.
De asemenea, unii copii se nasc cu malformaţii ale urechii externe, afecţiune numită microtie, care afectează aproximativ patru din 10.000 de nou-născuţi.
În prezent, metoda standard de reconstrucţie presupune utilizarea cartilajului prelevat din coastele pacientului. Procedura este dureroasă şi poate provoca cicatrici şi modificări ale formei toracelui. În plus, urechea reconstruită este adesea mai rigidă decât una naturală.
Pentru a obţine noul ţesut, cercetătorii au extras celule din fragmente mici de cartilaj îndepărtate în timpul intervenţiilor de corecţie a formei urechii.
Dintr-un fragment de aproximativ trei milimetri diametru pot fi izolate iniţial circa 100.000 de celule.
Pentru imprimarea unei urechi sunt necesare însă câteva sute de milioane de celule. Prin urmare, celulele au fost multiplicate în laborator într-o soluţie nutritivă specială.
O ureche artificială realizată prin imprimare 3D din celule umane de cartilaj auricular. Credit: Philipp Fisch / ETH Zurich, 24 februarie 2026
Echipa a dezvoltat un mediu de cultură care să asigure aport uniform de nutrienţi şi oxigen în interiorul structurii imprimate, pentru o maturare omogenă.
Au fost testaţi diferiţi factori de creştere pentru a stimula diviziunea celulară, evitând transformarea celulelor de cartilaj în fibroblaste, celule ale ţesutului conjunctiv care produc în principal colagen de tip I şi pot forma ţesut cicatricial. Un astfel de rezultat ar fi generat fibrocartilaj, un ţesut mai moale, în locul cartilajului auricular caracterizat prin colagen de tip II şi elastină.
Celulele multiplicate au fost apoi încorporate într-o bio-cerneală, un material gelatinos utilizat ca suport, şi modelate prin imprimare 3D sub forma unei urechi.
Imediat după imprimare, ţesutul era foarte moale. Structurile au fost menţinute ulterior în incubator timp de mai multe săptămâni, cu aport continuu de nutrienţi, pentru a stimula formarea colagenului de tip II, a elastinei şi a glicozaminoglicanilor, molecule asemănătoare zaharurilor care reţin apa în structura cartilajului şi contribuie la rezistenţa acestuia.
Potrivit autorilor, succesul s-a bazat pe optimizarea înmulţirii celulare, ajustarea proprietăţilor materialului, creşterea densităţii celulare şi controlul mai eficient al condiţiilor în care ţesutul se formează şi capătă proprietăţile cartilajului matur.
După aproximativ nouă săptămâni de dezvoltare controlată în laborator, structurile au fost implantate sub pielea şobolanilor şi monitorizate timp de şase săptămâni. Ţesutul şi-a menţinut forma şi a prezentat proprietăţi mecanice comparabile cu cele ale cartilajului natural.
Cu toate acestea, maturarea completă a elastinei nu a fost obţinută. Cercetătorii au constatat că structura ţesutului s-a modificat în timp, ceea ce arată că reţeaua de elastină trebuie consolidată astfel încât cartilajul să îşi păstreze forma şi proprietăţile pe termen lung.
Formarea controlată a unei reţele stabile de elastină este esenţială pentru menţinerea formei ţesutului pe termen lung. Autorii subliniază că nu a fost încă identificat un „plan biologic” precis pentru organizarea acestei reţele.
Ureche umană produsă în laborator. Înregistrarea video prezintă cartilajul auricular artificial imediat după imprimare (stânga), după nouă săptămâni de maturare în laborator (centru) şi după încă şase săptămâni în modelul animal (dreapta). Credit Video: Philipp Fisch / CC BY 4.0: ETH Zurich
La nivel mondial, doar câteva grupuri de cercetare lucrează la producerea cartilajului elastic auricular. Fiecare experiment durează aproximativ trei până la patru luni şi presupune testarea unor combinaţii complexe de factori de creştere, condiţii de cultură şi parametri ai materialului, pentru a înţelege procesele biologice implicate.
În continuare, echipa îşi propune să identifice structura optimă a reţelei de elastină, să determine proceduri de testare şi să valideze abordarea în studii clinice, pentru ca aceasta să poată fi autorizată în practică medicală.
Studiul descrie nivelul actual al cercetării şi evidenţiază atât progresele realizate în direcţia recreării unei urechi umane, cât şi aspectele care necesită clarificare înainte de aplicarea clinică.
Studiul a fost publicat în revista Advanced Functional Materials.
