Sluchové kostičky stredného ucha - malleus, incus a stapes - sú najmenšími kosťami v ľudskom tele. Všetci traja sa zmestia na desetník s rezervou. Ich úlohou je prenášať zvuky z ušného bubna do tekutiny vnútorného ucha. Choroby, nehody a nádory môžu tieto kosti poškodiť a spôsobiť takzvanú „vodivú stratu sluchu“. Nápravou je delikátna operácia, pri ktorej sú kosti nahradené malými protézami. Operácia má však relatívne vysokú mieru zlyhania, asi 25 až 50 percent.
Vedci z Medical Center University of Maryland teraz používajú 3D tlačiarne na výrobu ušných kostí prispôsobených vlastným potrebám. Dúfajú, že tieto protézy zlepší súčasnú technológiu a zvýšia úspešnosť operácie.
Tím, zložený z rádiológa a dvoch lekárov na uši, nos a krk, vytiahol hlupáky z troch ľudských mŕtvych zvierat a odstránil stredné kosti alebo kusy. Potom pomocou skenera CT urobili snímky medzier, ktoré zostali pri incidentoch, a navrhli malé protézy, aby sa zmestili na tieto medzery. Protézy sa menili iba zlomkami milimetrov s mierne odlišnými uhlami.
Vedci potom dali štyrom rôznym chirurgom tri protézy a nechali ich hádať, ktorý z nich prišiel do ucha. Každý chirurg nezávisle prispôsobil protézy správnym ušiam.
"Povedali, že to nebolo také ťažké zistiť, " hovorí Jeffrey Hirsch, profesor rádiológie, ktorý viedol výskum. "Bolo to skoro ako druh Goldilocks - táto protéza bola príliš tesná v tomto uchu a príliš voľná v tomto uchu, ale v tomto uchu je to správne."
Výskum bol nedávno publikovaný v časopise 3D Printing in Medicine .
Ďalším krokom bude testovanie funkčnosti protéz pomocou kadáverov alebo zvieracích modelov. Môžu vibrovať protézou, aby videli, ako prenáša zvuk.
Poskytovanie protéz na mieste (Medical Center University of Maryland) Pred tým, ako bude protéza pripravená na použitie u ľudí, bude potrebné prekonať niektoré významné výzvy. CT obrázky použité na vytvorenie protéz boli zhotovené z lebiek mŕtvol, ktoré boli rozrezané tak, aby zahŕňali iba časť okolitej kosti. U živého človeka s neporušenou lebkou môže byť dosiahnutie týchto obrazov náročnejšie.
Potom je tu otázka materiálu. Prototypy použité v štúdii boli vyrobené z polyméru, ktorý nie je schválený FDA na trvalú implantáciu u ľudí. Tím bude nakoniec musieť nájsť biokompatibilný materiál. Experimentujú tiež s tým, či protéza môže byť navrhnutá s vaflovitou textúrou, ktorá z nej robí lešenie pre kmeňové bunky. Potom by teoreticky mohli byť protézy vyrobené zo skutočnej kosti, čo by znížilo riziko odmietnutia.
V posledných rokoch mnoho vedcov použilo 3D tlač na vytvorenie vonkajších uší alebo častí uší. Vedci vo Veľkej Británii a Kalifornii použili kmeňové bunky na rast uší na 3D tlačených lešeniach na liečbu detí mikróbiami, vrodenou malformáciou vonkajšieho ucha. Vedci z Wake Forest University vytvárajú externé ušné časti pomocou 3D tlačiarne s využitím živých buniek a biologicky odbúrateľných polymérov.
„Rôzne skupiny výskumných pracovníkov sa zameriavajú na tlač ušných častí z dôvodu potreby zdokonalených technológií pre pacientov so stratou sluchu, “ hovorí Anthony Atala, riaditeľ Inštitútu regeneračnej medicíny Wake Forest.
Atala tvrdí, že výskum na Marylandskej univerzite je „veľmi sľubný, pretože tieto štruktúry zohrávajú neoddeliteľnú úlohu vo fungovaní sluchu vnútri ucha.“
Úloha 3D tlače v regeneratívnej medicíne sa samozrejme neobmedzuje iba na uši. Vedci, vrátane Ataly a jeho tímu, pracujú na vývoji technológie 3D tlače pre všetky druhy častí tela, od kože po kosti až po obličky. V roku 2012 si vedci implantovali 3D tlačenú dočasnú priedušku dieťaťu, ktoré sa narodilo s vrodenou chybou, ktorá spôsobila kolaps jeho bronchiálnych trubíc.
„Naozaj si myslím, že 3D tlač sa stane štandardom starostlivosti vždy, keď bude potrebná protéza, či už ide o kĺb alebo stredné ucho, “ hovorí Hirsch. „Norma starostlivosti nebude samostatnou súčasťou, ale zložkou, ktorá je špeciálne navrhnutá pre konkrétneho pacienta.“
