[发明专利]一种生物相容的人工耳及其体外快速构建方法

说明书

技术领域

本发明属于组织器官制造及生物工程领域，涉及一种生物相容的人工耳朵及其体外快速构建的方法。

背景技术

治疗由于先天后天因素造成的耳部损伤和畸形仍是临床上的难题。先天性小耳畸形的患者耳廓发育不完全，伴有一定的外耳道闭锁或狭窄和中耳畸形，但内尔发育正常，仍保留有部分听力。先天性小耳畸形一般通过全耳郭再造和听功能强化手术治疗。对于外耳及内耳发育均不正常的患者来讲，则需要采用外耳整形和听力恢复的同时治疗。

先天性小耳畸形和杯状耳是常见的两种先天性耳廓畸形，目前的治疗方案主要包括软骨管成形术或加用钢丝悬吊、耳廓复合组织瓣游离移植法和皮肤扩张术加自体肋软骨移植行部分外耳再造术[李学川,东大学学报(医学版),44(6):626-629]。这些方法在一定程度上通过物理手段完成对外耳轮廓的修复，达到了整形的目的，但不适用于耳部缺损较多的病例，同时上述方法创伤大，生物相容性不高。

组织工程学(Tissue Engineering)和器官制造(Organ Manufacturing)利用工程和医学相结合的概念，从组织修复和器官再造的层面为这一难题有了崭新的解决途径。人造仿生结构可用于植入体内修复组织缺损，替代器官功能；也可或作为一种体外装置，暂时替代器官功能[曹谊林等,临床外科杂志,2007,15(1):40-41]。随着自动化技术的普及，组织器官制造也在逐步向自动化程度高的方向迈进。结合快速成形(又名三维打印)技术，研究者们已经可以制备出人工组织或简单器官，由于病人患病部位的修复或替换。同时，干细胞技术和先进材料成形工艺的优化，也对组织/器官再造领域有积极的推进作用。

清华大学器官制造中心(Center of Organ Manufacturing)在3D打印技术和旋转组合模具法的基础上，对一系列生物组织和器官前体进行了体外的修复和再生。利用现有的单/双喷头快速成形技术，目前已有简单的肝组织、血管网和大段骨修复材料等[Wang X,et al.Trends in Biotechnology,2007,25:505；Wang X.Artificial organs,2012,36:591]。利用旋转组合模具法[专利201210324600.4]，该中心已设计出具有通道的血管化器官前体。除了上述的体内组织的制备，这些快速制备组织/器官的技术能够人工耳的体外制备提供思路。结合干细胞技术和复合材料的技术，我们提出利用多喷头3D打印法制备人工耳，该人工耳在形貌和功能上与真实耳朵接近一致，解决了外科整形的难题；同时该人工耳含有生物相容性良好的抗缝合的高分子材料，减轻了免疫排斥的风险；引入血管、神经系统封装和干细胞技术，该发明的人工耳具备很强的再生能力，是真正意义上的有活性的人造耳。该人工耳复合了三维打印技术、干细胞技术、复合材料技术、人工耳蜗技术，将复杂器官制造技术在耳修复和再生方面进一步推进。

通过以上分析，现有技术条件下的人工耳生物相容性低，仅有外科整形的作用，并且整形的代价高，大多是基于物理的修复手段。基于3D打印这一快速制造技术，我们利用干细胞技术和复合材料技术制备具备生物活性、生物相容性、抗缝合和再生能力的人工耳朵，用于耳部缺损病变的修复或替代。同时，该发明的人工耳还可嵌入人工耳蜗组件，能够对内耳损伤起到听力辅助作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物相容的人工耳及其体外快速构建的方法。该人工耳用于对修复或替换人的病变或缺损的外耳，本发明的人工耳在复合人工耳蜗后能够对内耳损伤起到听力辅助作用。

本发明的技术方案如下：

一种生物相容的人工耳，其特征在于：所述人工耳包括皮肤模拟层、水凝胶层、水凝胶微囊层和骨架模拟层；所述人工耳具有人体真实外耳耳廓形貌；所述骨架模拟层位于人工耳的中部，所述的含血管再生和神经再生系统的水凝胶微囊层和水凝胶层依次对称排布在骨架模拟层两侧；所述皮肤模拟层为抗缝合的可降解或不可降解的合成高分子材料；所述骨架模拟层为抗缝合的可降解或不可降解的合成高分子材料；所述水凝胶层和水凝胶微囊层含有细胞和生长因子。

上述技术方案中，所述人工耳还包括人工耳蜗组件；该人工耳蜗组件分为耳道外部分和耳道内部分；耳道外部分嵌入人工耳内；耳道内部分放置于人体的耳道内；耳道外部分包括声音接收器、言语处理器和信号发射器；耳道内部分包括信号接收器及电刺激器、电极和听觉神经连接线；信号发射器与信号接收器及电刺激器相对放置；电极置于人体耳蜗部位；听觉神经连接线与人体耳内听觉神经束连接。