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Schallleitungsstörungen (CHL) sind Erkrankungen, die mit Dysfunktionen oder Traumata des Mittelohrs zusammenhängen. Sie betreffen mehr als 5 % der Weltbevölkerung und über 15 % der älteren Menschen. Mit Unterstützung des Programms Marie Skłodowska-Curie hat das COLLHEAR-Projekt ein neues, druckbares Hörimplantat entwickelt, um die kleinen Knochen des Mittelohrs, bekannt als Gehörknöchelchen, zu ersetzen. "Ich wollte das Design der Prothese neu überdenken", erklärt der leitende Forscher Mario Milazzo. Er hat sich darauf konzentriert, neue, aus Kollagen bestehende geometrische Formen zu entwickeln, die für Leistung optimiert sind und den Anforderungen der 3D-Drucktechnologien entsprechen. "Die aktuellen Herstellungstechnologien für Mittelohrimplantate haben den 3D-Druck nicht als eine praktikable Option angesehen, was ich für eine Möglichkeit halte, die besten prothetischen Lösungen in Bezug auf Form und Funktionalität zu erzielen", erklärt er.
Hörhilfen der nächsten Generation
Milazzo, der an der Sant'Anna School of Advanced Studies arbeitet, hat Prototypen am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und an der Tufts University in den Vereinigten Staaten von Amerika gedruckt, wo ein Teil des Projekts durchgeführt wurde. Der 3D-Druckprozess stellte viele Herausforderungen dar. "Die Geräte sind winzig und das Drucken im Millimeterbereich kann schwierig sein. Die Auswahl der richtigen Herstellungsparameter ist komplex", merkt Milazzo an. Die Prothesen bestehen aus Typ-1-Kollagen und Hydroxylapatit, einer natürlichen mineralischen Form von Kalzium. "Das sind die natürlichen Bestandteile der Knochen", erklärt Milazzo. Auch der Druck dieser Materialien war problematisch: "Die Feinabstimmung von Dichte und Viskosität des Verbundstoffs, um den 3D-Druck zuverlässig zu machen, war eine Herausforderung", fügt er hinzu. Er hat es jedoch geschafft fortzufahren und testete die Prothesen weiterhin an menschlichen Schläfenbeinen. "Aufgrund administrativer und ethischer Probleme wurden die Prothesen noch nicht bei echten Patienten eingesetzt, obwohl dies das ultimative Ziel ist."
Leistung
Die Ergebnisse sind vielversprechend. Die akustomechanische Bewertung zeigte Leistungen vergleichbar mit kommerziellen Prothesen. "Unser Gerät hat jedoch den Vorteil, dass es aus einem biokompatibleren Material besteht", erklärt Milazzo. Dies sollte die Implantate weniger anfällig für Abstoßungen machen. Um zu sehen, ob dies der Fall war, platzierte Milazzo die gedruckten Implantate in einem Bioreaktor, einem Gerät, das spezifische physikochemische Bedingungen reproduzieren kann, die das endgültige Zielumfeld nachahmen, in dem die Prothese verwendet wird. "Ich nutzte einen von meinen italienischen Kollegen zuvor entwickelten Bioreaktor, habe ihn aber für meine spezifische Anwendung angepasst", fügt Milazzo hinzu. Die Tests ergaben, dass der Aufbau in der Lage war, epitheliale und mesenchymale Zellen auf den Prothesenoberflächen zu beherbergen, ein vielversprechendes Ergebnis, das eine aufregende Zukunft für In-vivo-Studien eröffnet. Die Aktivitäten, die mit Modellierung, Herstellung und akustomechanischer Bewertung verbunden waren, fanden in Amerika statt, unter Beteiligung des MIT, der Tufts University und des Massachusetts Eye & Ear, einer mit der Harvard University assoziierten Institution. Die biologische Bewertung fand zwischen der Sant'Anna School of Advanced Studies und der Universität Pisa in Italien statt.
Nächste Schritte
Milazzo diskutiert nun aktiv mit den Projektbeteiligten und Klinikern im Bereich Kopf und Hals über neue Finanzierungsmöglichkeiten, um weiter zum Gebiet der Mikroprothesen beizutragen. "Die Marie-Curie-Stipendium hat mir tatsächlich die Möglichkeit gegeben, meine Forschungshorizonte hinsichtlich des Wissens und meiner Fähigkeiten zu erweitern, und es ermöglichte mir, mit einigen der besten Wissenschaftler der Welt zu treffen und zusammenzuarbeiten, die maßgeblich zu meinem persönlichen und wissenschaftlichen Wachstum beigetragen haben."
Für weitere Informationen siehe:
COLLHEAR-Projekt