Sluchové kostičky středního ucha - malleus, incus a stapes - jsou nejmenšími kostmi v lidském těle. Všichni tři se vejdou na desetník s prostorem pro rezervu. Jejich úkolem je přenášet zvuky z ušního bubnu do tekutiny vnitřního ucha. Nemoci, nehody a nádory mohou tyto kosti poškodit a způsobit takzvanou „vodivou ztrátu sluchu“. Nápravou je delikátní chirurgie, při které jsou kosti nahrazeny malou protézou. Ale operace má relativně vysokou míru selhání, asi 25 až 50 procent.
Vědci z Lékařského centra University of Maryland nyní používají 3D tiskárny k výrobě ušních kostí přizpůsobených na míru. Doufají, že tyto protézy zlepší současnou technologii a zvýší úspěšnost operace.
Tým složený z radiologa a dvou lékařů na uši, nosu a krku, vzal hrudky ze tří lidských mrtvol a odstranil střední kosti nebo incusy. Poté pomocí CT skeneru vyfotografovali snímky mezer zanechaných incusy a navrhli malé protézy, aby se těmto mezerám přizpůsobily. Protézy se měnily jen zlomky milimetrů se stále mírně odlišnými úhly.
Vědci pak dali čtyřem různým chirurgům tři protézy a nechali je hádat, který z nich šel do ucha. Každý chirurg nezávisle přizpůsobil protézy správným uším.
"Říkali, že není těžké přijít na to, " říká Jeffrey Hirsch, profesor radiologie, který vedl výzkum. "Bylo to skoro jako Goldilocksova věc - tato protéza byla příliš těsná v tomto uchu a příliš uvolněná v tomto uchu, ale v tomto uchu je to v pořádku."
Výzkum byl nedávno publikován v časopise 3D Printing in Medicine .
Dalším krokem bude testování funkčnosti protéz pomocí kadáverů nebo zvířecích modelů. Mohou protékat protézami, aby viděli, jak přenáší zvuk.
Poskytování protéz na místě (Medical Center University of Maryland) Než bude protéza připravena k použití u člověka, bude třeba překonat některé významné výzvy. CT obrázky použité k vytvoření protéz byly vyrobeny z lebek mrtvoly, které byly rozřezány tak, aby zahrnovaly pouze část okolní kosti. U živého člověka s neporušenou lebkou mohou být tyto obrazy obtížnější.
Pak je tu otázka materiálu. Prototypy použité ve studii byly vyrobeny z polymeru, který není schválen FDA pro trvalou implantaci u lidí. Tým bude nakonec muset najít biokompatibilní materiál. Experimentují také s tím, zda lze protézu navrhnout s vaflovitou texturou, která z ní vytvoří lešení pro kmenové buňky. Teoreticky by pak mohly být protézy vyrobeny ze skutečné kosti, což by snížilo riziko odmítnutí.
V posledních letech řada vědců použila 3D tisk k vytvoření externích uší nebo částí uší. Vědci ve Velké Británii a Kalifornii použili kmenové buňky k růstu uší na 3D potištěných lešeních k léčbě dětí mikrotriemi, vrozenou malformací vnějšího ucha. Vědci z univerzity Wake Forest University vytvářeli externí ušní části pomocí 3D tiskárny s využitím živých buněk a biologicky rozložitelných polymerů.
„Různé skupiny vyšetřovatelů se zaměřují na tisk ušních částí z důvodu potřeby vylepšených technologií pro pacienty se ztrátou sluchu, “ říká Anthony Atala, ředitel Ústavu regenerační medicíny Wake Forest.
Atala říká, že výzkum University of Maryland je „velmi nadějný, protože tyto struktury hrají nedílnou roli ve funkci slyšení uvnitř ucha.“
Role 3D tisku v regenerativní medicíně se samozřejmě neomezuje pouze na uši. Vědci, včetně Ataly a jeho týmu, pracují na vývoji technologie 3D tisku pro nejrůznější části těla, od kůže přes kosti až po ledviny. V roce 2012 vědci implantovali 3D tištěnou provizorní průdušnici u dítěte, které se narodilo s vrozenou vadou, která způsobila kolaps jeho průdušek.
"Opravdu si myslím, že 3D tisk se stane standardem péče, kdykoli bude potřeba protéza, ať už jde o kloub nebo střední ucho, " říká Hirsch. „Standard péče nebude součástí hotových výrobků, ale součástí, která je na míru specifickým pacientům.“
