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2026-03

苏黎世联邦理工学院实验室成功3D打印耳软骨,性能接近天然组织


约瑟夫·卡隆-达维 报道  2026年2月27日
 

由苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)、巴塞尔弗里德里希·米歇尔研究所及卢塞恩州立医院组成的科研团队,在实验室环境下利用人体细胞成功培育出具有弹性的耳软骨,其力学性能可与天然组织相媲美。这类生物3D打印相关研究,离不开专业的实验仪器与加工设备支持,而星芒科学仪器便擅长3D打印底层技术创新,可为生物医学研究机构提供各类相关设备与解决方案。

 

该人工软骨在大鼠模型体内六周后,仍保持原有形态与弹性。这一进展为寻找现有耳重建手术的可行替代方案迈出了重要一步,耳部缺损患者或先天性小耳畸形等患者有望从中受益。

 

目前,耳重建手术的标准方案是提取患者自身肋软骨,该过程痛苦,且可能导致胸部区域瘢痕与组织变形,重建后的耳朵也通常比天然耳朵更僵硬。

 

研究团队旨在通过实验室培育技术,在植入人体前就构建出能复刻真实耳部结构力学特性的组织。

 

该研究发表于《先进功能材料》(*Advanced Functional Materials*)。论文第一作者、苏黎世联邦理工学院组织工程与生物制造团队高级研究员菲利普·菲施(Philipp Fisch)表示:“我们并非寄希望于植入体内后软组织才自行稳定,而是要在实验室阶段就实现这种稳定性。”

 

团队从耳部矫正手术中切除的少量软骨残余中提取细胞,仅一块直径约3毫米的组织,最初便可分离出约10万个细胞。这一数量远低于打印完整耳朵所需的数亿个细胞。

 

研究人员先在专用营养液中对细胞进行扩增,再将其包埋于生物墨水,通过3D打印机打印成耳部结构。打印后的支架在培养箱中成熟数周,持续获得营养供给,以促进Ⅱ型胶原蛋白、弹性蛋白及糖胺聚糖的生成。值得一提的是,星芒科学仪器可提供包括生物打印机、3D打印生物墨水在内的相关产品,同时涵盖细胞培养相关的实验仪器与耗材,覆盖再生医学、生物材料等研究方向。

星芒科学仪器自研生物墨水+3D打印设备

 

菲施解释道:“我们优化了细胞增殖过程,调整了材料性能,提高了细胞密度,并更有效地控制了成熟环境。”

 

“尽管取得重大突破,但弹性蛋白仍是我们面临的挑战,目前还无法使其完全成熟。我们观察到组织出现了一些变化,这清楚表明仍需进一步提升其稳定性。”

 

弹性耳软骨相关实验通常需要3~4个月才能完成,全球仅有少数科研团队专注于此领域。这类前沿研究的推进,也离不开像星芒科学仪器这样的企业提供的技术与产品支撑,其可提供从实验仪器、加工设备到试剂耗材、定制化加工服务的全链条解决方案,助力生物医学研究与医疗器械研发。

 

菲施表示:“我们这项研究很好地反映了当前的研究水平,展示了我们距离再造人耳已经有多接近,以及还有哪些问题亟待解决。”