由苏黎世联邦理工学院、巴塞尔的弗里德里希·米歇尔研究所和卢塞恩州医院的研究人员组成的团队，在生物3D打印领域取得了里程碑式的进展，成功利用人类细胞和3D生物打印技术制造出了具有弹性且稳定的功能性人耳软骨，其机械性能已与天然组织相当。

这项旨在为先天性畸形、事故或烧伤导致的耳部缺损提供临床重建方案的研究，已发表于《先进功能材料》期刊。其目标是为当前依赖于患者肋软骨移植的痛苦且可能造成疤痕的标准治疗方案提供可行的替代方案。研究由研究员菲利普·菲施（菲利普·菲什）和马尔西·泽诺比王教授领导。

研究团队首先从少量手术切除的软骨残留物（例如仅三毫米大小的样本）中提取细胞，并在专用营养液中进行扩增，从初始约10万个细胞培养至制造完整耳朵所需的数亿个细胞。在培养过程中，团队优化了环境，确保细胞产生II型胶原蛋白和弹性蛋白——这两者都是耳软骨的特征物质——而不是转化为会生成柔软疤痕组织的成纤维细胞。

扩增后的细胞随后被嵌入到特制的生物墨水（作为支撑基质）中，并使用3D生物打印机精确打印成耳廓结构。打印完成后，生成的组织非常柔软，需要在优化的培养系统中成熟数周，以促进II型胶原蛋白、弹性蛋白和糖胺聚糖网络的形成，从而复制真实耳部结构的机械性能和柔韧性。

在长达九周的体外培养后，工程化软骨被植入动物模型（大鼠皮下）进行测试。结果显示，植入六周后，这些组织成功保持了其形状、尺寸稳定性以及与天然软骨相似的弹性。

该研究的主要作者、苏黎世联邦理工学院的高级研究员菲利普·菲施指出，成功归因于团队对细胞增殖、材料特性、细胞密度以及受控成熟环境的系统性优化。高细胞密度与受控成熟环境的结合是成功的关键。整个生物3D打印实验过程大约需要三到四个月才能完成。但他也指出，组织工程领域的进展是缓慢的，他们的团队在这个问题上已经研究了超过十年。

然而，团队也承认，弹性蛋白的完全成熟和稳定弹性蛋白网络的形成（这在长期稳定性方面仍是一个生物学挑战）仍是当前面临的主要挑战，组织的变化表明需要进一步的稳定，并需进一步解码其形成的生物“蓝图”。

展望未来，研究人员希望能在五年内攻克这一难题，为后续的临床试验和监管批准铺平道路。菲施估计，可能还需要五年时间来解码理想的生物蓝图，然后才能进入临床试验阶段。这项研究为现阶段的研究水平提供了一个很好的指引，展示了当前技术离重建人耳还有多近，以及还缺少什么。它标志着3D生物打印在制造具有临床可用性的功能性软组织方面迈出了关键一步，为耳部及其他软骨组织的重建提供了新的技术路径。