La stampa 3D è una grande novità: durante il suo discorso sullo stato dell'Unione, il presidente Obama ha chiesto il lancio di centri di produzione incentrati sulla stampa 3D, mentre all'inizio di questa settimana abbiamo visto la nascita di una delle applicazioni più giocose della tecnologia, il 3D Doodler, che ti consente di disegnare oggetti in plastica solida in 3 dimensioni.
Ieri i medici e gli ingegneri di Cornell hanno presentato un uso piuttosto diverso della tecnologia: un orecchio artificiale realistico fatto di cellule viventi, costruito utilizzando la tecnologia di stampa 3D. Il loro prodotto, descritto in un articolo pubblicato su PLOS ONE, è progettato per aiutare i bambini nati con difetti congeniti che li lasciano con orecchie esterne sottosviluppate, come la microtia.
La protesi — che potrebbe sostituire i materiali artificiali precedentemente utilizzati con trame simili a polistirolo espanso o l'uso di tessuto cartilagineo raccolto dalla cassa toracica di un paziente — è il risultato di un processo a più fasi.
Innanzitutto, i ricercatori realizzano una rappresentazione 3D digitale dell'orecchio di un paziente. Per il loro prototipo, hanno scansionato orecchie pediatriche sane, ma teoricamente, un giorno potrebbero essere in grado di scansionare un orecchio intatto sull'altro lato della testa di un paziente - se la loro microtia ha colpito solo uno dei loro orecchi - e invertire l'immagine digitale, consentendo loro per creare una replica esatta dell'orecchio sano.
Successivamente, usano una stampante 3D per produrre uno stampo in plastica solida con la forma esatta dell'orecchio e riempirlo con un gel di collagene ad alta densità, che descrivono come avente una consistenza simile a Jell-O.
Una stampante 3D crea uno stampo di plastica per le impalcature di collagene dell'orecchio. (Immagine via Lindsay France / Cornell University Photography) 
Un orecchio di collagene, da seminare con cellule di cartilagine viventi e impiantare sotto la pelle. (Immagine via Lindsay France / Cornell University Photography) Dopo la stampa, i ricercatori introducono cellule di cartilagine nella matrice del collagene. Per il prototipo, hanno usato campioni di cartilagine raccolti dalle mucche, ma presumibilmente potevano usare le cellule della cartilagine altrove sul corpo del paziente in pratica.
Nel corso di alcuni giorni in una capsula di Petri piena di sostanze nutritive, le cellule della cartilagine si riproducono e iniziano a sostituire il collagene. Successivamente, l'orecchio può essere attaccato chirurgicamente a un essere umano e coperto di pelle, dove le cellule della cartilagine continuano a sostituire il collagene.
Finora, il team ha impiantato solo le orecchie artificiali sotto la pelle sul dorso dei topi di laboratorio. Dopo 3 mesi attaccati ai ratti, le cellule della cartilagine avevano sostituito tutto il collagene e riempito l'intero orecchio, e la protesi ha mantenuto la sua forma e dimensione originali.
In una dichiarazione alla stampa, il co-autore Jason Spector ha affermato che l'uso delle cellule di un paziente ridurrebbe notevolmente la possibilità che il corpo rigetti l'impianto dopo l'intervento chirurgico. Lawrence Bonassar, un altro coautore, ha osservato che oltre ai difetti congeniti, la protesi potrebbe anche essere preziosa per coloro che perdono l'orecchio esterno a causa di un cancro o di un incidente. Se usato per un bambino con microtia, l'orecchio non crescerà insieme alla testa nel tempo, quindi i ricercatori raccomandano di aspettare di impiantare una delle loro protesi fino a quando il paziente ha 5 o 6 anni, quando le orecchie sono normalmente cresciute a più di 80 percento della loro dimensione adulta.
Il più grande vantaggio della nuova tecnologia rispetto ai metodi esistenti è il fatto che il processo di produzione è personalizzabile, quindi un giorno potrebbe produrre orecchie dall'aspetto straordinariamente realistico per ogni paziente in tempi rapidi. I ricercatori hanno effettivamente accelerato il processo da quando hanno condotto gli esperimenti inclusi nello studio, sviluppando la capacità di stampare direttamente l'orecchio usando il collagene come un "inchiostro" e saltare la creazione dello stampo.
Tuttavia, ci sono ancora alcuni problemi da affrontare. In questo momento, non hanno i mezzi per raccogliere e coltivare abbastanza della stessa cartilagine di un paziente pediatrico per costruire un orecchio, motivo per cui hanno usato campioni di mucche. Inoltre, sono necessari test futuri per dimostrare che l'impianto chirurgico è sicuro per l'uomo. Il team afferma di voler affrontare questi problemi e potrebbe lavorare sul primo impianto di un tale orecchio in un essere umano già nel 2016.
