Gli ossicini uditivi dell'orecchio medio - il malleus, l'incus e le staffe - sono le ossa più piccole del corpo umano. Tutti e tre possono adattarsi a un centesimo, con spazio libero. Il loro compito è trasmettere suoni dal timpano al liquido dell'orecchio interno. Malattie, incidenti e tumori possono danneggiare queste ossa, causando ciò che è noto come "perdita dell'udito conduttiva". Il rimedio è un delicato intervento chirurgico, in cui le ossa vengono sostituite con una piccola protesi. Ma la chirurgia ha un tasso di fallimento relativamente alto, dal 25 al 50 percento circa.
Ora, i ricercatori del Medical Center dell'Università del Maryland stanno usando stampanti 3D per realizzare ossa dell'orecchio su misura. Sperano che queste protesi migliorino la tecnologia attuale e aumentino il tasso di successo della chirurgia.
Il team, composto da un radiologo e due dottori dell'orecchio, del naso e della gola, ha prelevato gli ossicini da tre cadaveri umani e ha rimosso le ossa centrali o incuse. Hanno quindi utilizzato uno scanner CT per acquisire immagini degli spazi lasciati dagli incusi e hanno progettato piccole protesi per adattarle. Le protesi variavano solo di frazioni di millimetri, con angoli sempre leggermente diversi.
I ricercatori hanno quindi dato a quattro diversi chirurghi le tre protesi e hanno indotto a indovinare quale andava in quale orecchio. Ogni chirurgo ha abbinato indipendentemente le protesi alle orecchie corrette.
"Hanno detto che non è stato così difficile da capire", afferma Jeffrey Hirsch, un professore di radiologia che ha guidato la ricerca. "Era quasi come una specie di riccioli d'oro - questa protesi era troppo stretta in questo orecchio e troppo libera in questo orecchio, ma in questo orecchio è giusto."
La ricerca è stata pubblicata di recente sulla rivista 3D Printing in Medicine .
Il prossimo passo sarà testare la funzionalità delle protesi usando cadaveri o modelli animali. Possono far vibrare una protesi per vedere come trasmette il suono.
Rendering della protesi in atto (University of Maryland Medical Center) Ci saranno alcune sfide significative da superare prima che la protesi sia pronta per l'uso umano. Le immagini CT utilizzate per creare le protesi sono state realizzate con teschi da cadavere che erano stati tagliati per includere solo una parte dell'osso circostante. In un essere umano vivo con un cranio intatto, queste immagini possono essere più difficili da raggiungere.
Quindi c'è la questione del materiale. I prototipi utilizzati nello studio sono stati realizzati con un polimero non approvato dalla FDA per l'impianto permanente nell'uomo. Quindi il team alla fine dovrà trovare un materiale biocompatibile. Stanno anche sperimentando se la protesi può essere progettata con una struttura simile a una cialda per renderla un'impalcatura per le cellule staminali. Quindi, in teoria, le protesi potrebbero essere realizzate in vero osso, il che ridurrebbe il rischio di rigetto.
Negli ultimi anni, numerosi ricercatori hanno utilizzato la stampa 3D per creare orecchie o parti di orecchie esterne. I ricercatori nel Regno Unito e in California hanno utilizzato cellule staminali per far crescere orecchie su impalcature stampate in 3D per curare i bambini con microtia, una malformazione congenita dell'orecchio esterno. I ricercatori della Wake Forest University hanno creato parti dell'orecchio esterno con una stampante 3D utilizzando cellule viventi e polimeri biodegradabili.
"Vari gruppi di ricercatori stanno prendendo di mira la stampa di parti dell'orecchio a causa della necessità di tecnologie migliorate per i pazienti con perdita dell'udito", afferma Anthony Atala, direttore del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine.
Atala afferma che la ricerca dell'Università del Maryland è "molto promettente, poiché queste strutture svolgono un ruolo fondamentale nella funzione dell'udito all'interno dell'orecchio".
Il ruolo della stampa 3D nella medicina rigenerativa non si limita ovviamente alle orecchie. I ricercatori, tra cui Atala e il suo team, hanno lavorato allo sviluppo della tecnologia di stampa 3D per tutti i tipi di parti del corpo, dalla pelle alle ossa ai reni. Nel 2012, i ricercatori hanno impiantato una trachea temporanea stampata in 3D in un bambino che era nato con un difetto congenito che ha causato il collasso dei suoi tubi bronchiali.
"Penso davvero che la stampa 3D diventerà uno standard di cura ogni volta che c'è bisogno di una protesi, che si tratti di un'articolazione o di un orecchio medio", afferma Hirsch. "Lo standard di cura non sarà un componente standard, ma un componente progettato su misura per quel paziente specifico."
