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Stampa 3D utilizzata per replicare realisticamente l’orecchio umano

I ricercatori di Weill Cornell Medicine e Cornell Engineering offrono la promessa di innesti con anatomia ben definita e proprietà biomeccaniche corrette

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I ricercatori della Weill Cornell Medicine e della Cornell Engineering hanno assemblato una replica di un orecchio umano adulto che, secondo quanto riferito, sembra naturale, grazie all’ingegneria dei tessuti all’avanguardia e alla stampa 3D. Lo studio, pubblicato online su Acta Biomaterialia, offre la promessa di innesti con anatomia ben definita e proprietà biomeccaniche corrette per coloro che nascono con una malformazione congenita o che perdono un orecchio più avanti nella vita.

“La ricostruzione dell’orecchio richiede molteplici interventi chirurgici e un’incredibile quantità di abilità artistica e finezza. Questa nuova tecnologia potrebbe eventualmente fornire un’opzione che sembra reale per migliaia di persone che necessitano di un intervento chirurgico per correggere le deformità dell’orecchio esterno”, ha affermato il dottor Jason Spector, capo della divisione di chirurgia plastica e ricostruttiva presso il NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center e professore di chirurgia (chirurgia plastica) presso Weill Cornell Medicine.

Molti chirurghi costruiscono un orecchio sostitutivo utilizzando la cartilagine rimossa dalle costole di un bambino, in un’operazione che può essere dolorosa e lasciare cicatrici. Sebbene l’innesto risultante possa essere realizzato per assomigliare all’altro orecchio del ricevente, generalmente non ha la stessa flessibilità.

Un modo per produrre un orecchio sostitutivo più naturale è avvalersi dell’aiuto dei condrociti, le cellule che costruiscono la cartilagine. In studi precedenti, il dottor Spector e i suoi colleghi hanno utilizzato condrociti di origine animale per seminare un’impalcatura fatta di collagene, un componente chiave della cartilagine. Sebbene questi innesti si siano sviluppati inizialmente con successo, col passare del tempo la topografia ben definita dell’orecchio – le sue creste, curve e spirali familiari – è andata perduta. “Poiché le cellule tirano la matrice intrecciata delle proteine ​​mentre lavorano, l’orecchio si è contratto e si è ridotto della metà”, ha detto il dottor Spector.

Per affrontare questo problema in questo studio, il dottor Spector e il suo team hanno utilizzato cartilagine sterilizzata di derivazione animale trattata per rimuovere tutto ciò che potrebbe innescare il rigetto immunitario. Questo è stato caricato in intricate impalcature di plastica a forma di orecchio create su una stampante 3D sulla base dei dati provenienti dall’orecchio di una persona. I piccoli pezzi di cartilagine agiscono come rinforzi interni per indurre la formazione di nuovo tessuto all’interno dello scaffold. Proprio come l’armatura, rafforza l’innesto e previene la contrazione.

Nel corso dei successivi tre-sei mesi, la struttura si sviluppò in tessuto contenente cartilagine che replicava fedelmente le caratteristiche anatomiche, tra cui il bordo elicoidale, il bordo “anti-elica” all’interno del bordo e la ciotola centrale concale. “Questo è qualcosa che non avevamo mai raggiunto prima”, ha detto il dottor Spector.

Per testare la sensazione dell’orecchio, sono stati eseguiti studi biomeccanici in collaborazione con il dottor Larry Bonassar, collaboratore di lunga data del dottor Spector, e il professore di ingegneria biomedica Daljit S. ed Elaine Sarkaria presso la Meinig School of Biomedical Engineering nel campus di Cornell a Ithaca. Gli studi hanno confermato che le repliche avevano flessibilità ed elasticità simili alla cartilagine dell’orecchio umano. Tuttavia, il materiale ingegnerizzato non era resistente quanto la cartilagine naturale e poteva lacerarsi.

Per rimediare a questo problema, il dottor Spector prevede di aggiungere condrociti al mix, idealmente quelli derivati ​​da un piccolo pezzo di cartilagine rimosso dall’altro orecchio del ricevente. Queste cellule depositerebbero le proteine ​​elastiche che rendono robusta la cartilagine dell’orecchio, producendo un innesto che sarebbe biomeccanicamente molto più simile all’orecchio nativo, ha detto.

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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