收稿日期: 2025-02-27
网络出版日期: 2025-07-02
基金资助
国家重点研发计划“诊疗装备与生物医用材料”重点专项2024年度项目(2024YFC24210200)
Research progress on the engineering construction of biomimetic auricle reconstruction prosthesis
Received date: 2025-02-27
Online published: 2025-07-02
生物材料为修复耳部缺损，特别是小耳畸形，提供了一种可靠且安全的治疗手段。在跨学科研究的不断推动下，耳廓重建所用材料的种类与性能得到了极大的拓展与提升。该文全面综述了高分子材料以及组织工程支架在耳廓重建领域的最新研究进展，深入探讨了这些支架在体外及体内环境下的物理化学性能以及临床应用效果。然而，尽管耳支架研究取得了显著进展，当前的高分子材料的应用仍然存在一些挑战和局限性，如高密度聚乙烯的疏水性及组织工程中干细胞分化的不可控性。因此，该文探讨了新型改性材料的研究与临床中的应用，特别是强调了表面改性技术和创新合成策略的重要性，使改性材料的性能无限接近人耳软骨的特性。此外，该文还总结了耳软骨组织工程中干细胞分化的控制方法。对不同耳支架的应用性能及生物相容性进行综述，以期为耳廓重建提供指导。
王云云 , 张海军 , 张立 , 王秀 , 常谨 . 耳廓重建仿生假体材料工程化构建研究进展[J]. 实用医学杂志, 2025 , 41(12) : 1767 -1774 . DOI: 10.3969/j.issn.1006-5725.2025.12.001
Biomaterials provide a reliable and safe treatment for the repair of ear defects， especially microtia. With the continuous promotion of interdisciplinary research， the types and properties of materials used in auricle reconstruction have been greatly expanded and improved. In this paper， the latest research progress of polymer materials and tissue engineering scaffolds in the field of auricle reconstruction was reviewed， and the physical and chemical properties and clinical application effects of these scaffolds in vitro and in vivo were discussed. However， despite significant progress in ear stent research， there are still some challenges and limitations in the application of current polymer materials， such as the hydrophobicity of high-density polyethylene and the uncontrolled differentiation of stem cells in tissue engineering. Therefore， this paper discusses the research and clinical application of new modified materials， especially emphasizing the importance of surface modification technology and innovative synthesis strategies， so that the properties of modified materials are infinitely close to the characteristics of human ear cartilage. In addition， this paper also summarizes the control methods of stem cell differentiation in ear cartilage tissue engineering. The application performance and biocompatibility of different ear scaffolds were reviewed in order to provide guidance for auricle reconstruction.
Key words： auricle reconstruction; ear support; tissue engineering; biomaterial
| 1 | CHEN X， MA J， ZHANG T. Genetics and Epigenetics in the Genesis and Development of Microtia［J］. J Craniofac Surg， 2024， 35（3）： e261-e266. |
| 2 | ZEBOLSKY A L， PATEL N， HEATON C M， et al. Patient-reported aesthetic and psychosocial outcomes after microvascular reconstruction for head and neck cancer［J］. JAMA Otolaryngol Head Neck Surg， 2021， 147（12）： 1035-1044. doi:10.1001/jamaoto.2021.1563 |
| 3 | STALLINGS E B， ISENBURG J L， MAI C T， et al. Population‐based birth defects data in the United States， 2011-2015： A focus on eye and ear defects［J］. Birth Defects Res， 2018， 110（19）： 1478-1486. doi:10.1002/bdr2.1413 |
| 4 | DENG K， DAI L I， YI L， et al. Epidemiologic characteristics and time trend in the prevalence of anotia and microtia in China［J］. Birth Defects Res A Clin Mol Teratol， 2016， 106（2）： 88-94. doi:10.1002/bdra.23462 |
| 5 | JOVIC T H， GIBSON J A G， GRIFFITHS R， et al. Microtia： A data linkage study of epidemiology and implications for service delivery［J］. Front Pediatr， 2021， 9： 630036. doi:10.3389/fped.2021.630036 |
| 6 | AL-SULAIMANI A K， AL-KHABORI M S， HARIDI K M， et al. Prevalence and characteristics of microtia in Oman： 37 Years analysis［J］. J Plast Reconstr Surg， 2023， 76： 292-294. doi:10.1016/j.bjps.2022.10.047 |
| 7 | CHARIPOVA K， ROGERS A， BARRA C， et al. Evolution of anomaly-specific techniques in infant ear molding： A 10-year retrospective study［J］.J Plast Reconstr Surg， 2022， 150（2）： 394-404. doi:10.1097/prs.0000000000009335 |
| 8 | STONE R N， REECK J C， OXFORD J T. Advances in cartilage tissue engineering using bioinks with decellularized cartilage and three-dimensional printing［J］. Int J Mol Med Sci， 2023， 24（6）： 5526. doi:10.3390/ijms24065526 |
| 9 | XIE Z T， ZENG J， KANG D H， et al. 3D printing of collagen scaffold with enhanced resolution in a citrate‐modulated gellan gum microgel bath［J］. Adv Healthc Mater， 2023， 12（27）： 2301090. doi:10.1002/adhm.202301090 |
| 10 | BANDA C H， NARUSHIMA M， MITSUI K， et al. Posterior auricular artery free flap reconstruction of the retroauricular sulcus in microtia repair［J］. J Plast Reconstr Aesthet Surg， 2021， 74（9）： 2349-2357. doi:10.1016/j.bjps.2020.12.047 |
| 11 | 卢子敬. 小耳畸形供区肋软骨生长的定量分析及新型支架在耳软骨组织再生的实验研究［D］. 广州：南方医科大学，2024. |
| 12 | MILLER J E， FARLOW J L， KNECHT E M， et al. Ultrasonographic assessment of costochondral cartilage for microtia reconstruction［J］. Laryngoscope， 2019， 129（5）：1078-1080. doi:10.1002/lary.27390 |
| 13 | 邱琳，张再兴. 耳后穿支皮瓣修复耳廓及外耳道肿瘤术后缺损的临床效果［J］. 实用医学杂志，2021，37（1）：125-128. |
| 14 | LI D， ZHANG R， XU Z， et al. Ear reconstruction： Empirical data of 406 cases of carving the convex structures of the framework［J］. Laryngoscope， 2023， 133（3）： 569-575. doi:10.1002/lary.30319 |
| 15 | SALAKHOV I I， SHAIDULLIN N M， CHALYKH A E， et al. Low-temperature mechanical properties of high-density and low-density polyethylene and their blends［J］. Polymers， 2021， 13（11）： 1821. doi:10.3390/polym13111821 |
| 16 | KOZUSKO S D， KONOFAOS P， WALLACE R D. The history of alloplastic ear reconstruction for microtia［J］. Ann Plast Surg， 2020， 85（1）： 89-92. doi:10.1097/sap.0000000000002213 |
| 17 | WANG Y， ZHANG J， LIANG W， et al. Ear reconstruction with the combination of expanded skin flap and Medpor framework： 20 years of experience in a single center［J］. Plast Reconstr Surg， 2021， 148（4）： 850-860. doi:10.1097/prs.0000000000008325 |
| 18 | 陈明智. 不同材料隆鼻术后并发症的Meta分析［D］. 长春：吉林大学，2023. |
| 19 | YIN J， ZHONG J， WANG J， et al. 3D-printed high-density polyethylene scaffolds with bioactive and antibacterial layer-by-layer modification for auricle reconstruction［J］. Mater Today Bio， 2022， 16： 100361. doi:10.1016/j.mtbio.2022.100361 |
| 20 | SENGUPTA P， SURWASE S S， PRASAD B L V. Modification of porous polyethylene scaffolds for cell attachment and proliferation［J］. Int J Nanotechnol Nanomed， 2018， 13（sup1）： 87-90. doi:10.2147/ijn.s125000 |
| 21 | FAGA M G， DURACCIO D， DI MARO M， et al. Electron-Beam-Induced Grafting of Chitosan onto HDPE/ATZ Composites for Biomedical Applications［J］. Polymers， 2021， 13（22）： 4016. doi:10.3390/polym13224016 |
| 22 | MOURA D， PEREIRA A T， FERREIRA H P， et al. Poly （2-hydroxyethyl methacrylate） hydrogels containing graphene-based materials for blood-contacting applications： From soft inert to strong degradable material［J］. Acta Biomater， 2023， 164： 253-268. doi:10.1016/j.actbio.2023.04.031 |
| 23 | SP?TER T， TOBIAS A L， MENGER M M， et al. Biological coating with platelet-rich plasma and adipose tissue-derived microvascular fragments improves the vascularization， biocompatibility and tissue incorporation of porous polyethylene［J］. Acta Biomater， 2020， 108： 194-206. doi:10.1016/j.actbio.2020.03.018 |
| 24 | 魏建国，段东明，井一涵，等. 不同浓度生长因子对人脐静脉内皮细胞增殖影响的实验研究［J］. 实用医学杂志，2021，37（23）：2977-2983. |
| 25 | OTTO I A， MELCHELS F P W， ZHAO X， et al. Auricular reconstruction using biofabrication-based tissue engineering strategies［J］. Biofabrication， 2015， 7（3）： 032001. doi:10.1088/1758-5090/7/3/032001 |
| 26 | 王千懿，冉欣悦，张沛灵，等. 软骨脱细胞基质/丝素蛋白活性支架的构建及其软骨组织工程研究［J］. 上海交通大学学报（医学版），2023，43（7）：795-803. |
| 27 | XU L， URITA A， ONODERA T， et al. Ultrapurified alginate gel containing bone marrow aspirate concentrate enhances cartilage and bone regeneration on osteochondral defects in a rabbit model［J］. Am J Sports Med， 2021， 49（8）： 2199-2210. doi:10.1177/03635465211014186 |
| 28 | MURARIU M， DUBOIS P. PLA composites： From production to properties［J］. Adv Drug Deliv Rev， 2016， 107： 17-46. doi:10.1016/j.addr.2016.04.003 |
| 29 | ZHANG H Y， JIANG H B， KIM J E， et al. Bioresorbable magnesium-reinforced PLA membrane for guided bone/tissue regeneration［J］. J Mech Behav Biomed Mater， 2020， 112： 104061. doi:10.1016/j.jmbbm.2020.104061 |
| 30 | PORTAN D V， NTOULIAS C， MANTZOURANIS G， et al. Gradient 3D printed PLA scaffolds on biomedical titanium： Mechanical evaluation and biocompatibility［J］. Polymers， 2021， 13（5）： 682. doi:10.3390/polym13050682 |
| 31 | HWANG C， PARK S， KANG I G， et al. Tantalum-coated polylactic acid fibrous membranes for guided bone regeneration［J］. Mater Sci Eng C， 2020， 115： 111112. doi:10.1016/j.msec.2020.111112 |
| 32 | MOHAMAD S N K， RAMLI I， ABDULLAH L C， et al. Evaluation on structural properties and performances of graphene oxide incorporated into chitosan/poly-lactic acid composites： Cs/pla versus cs/pla-go［J］. Polymers， 2021， 13（11）： 1839. doi:10.3390/polym13111839 |
| 33 | LIU Y， ZHANG L， ZHOU G， et al. In vitro engineering of human ear-shaped cartilage assisted with CAD/CAM technology［J］. Biomater， 2010， 31（8）： 2176-2183. doi:10.1016/j.biomaterials.2009.11.080 |
| 34 | SONG Y， REN M， WU Y， et al. The effect of different surface treatment methods on the physical， chemical and biological performances of a PGA scaffold［J］. RSC Adv， 2019， 9（35）： 20174-20184. doi:10.1039/c9ra02100k |
| 35 | 曾今实. 基于细菌纳米纤维素强化甲基丙烯酰化明胶3D生物打印耳软骨的研究［D］. 北京：北京协和医学院，2022. |
| 36 | NGUYEN V P， YOO J， LEE J Y， et al. Enhanced mechanical stability and biodegradability of Ti-infiltrated polylactide［J］. ACS Appl Mater Interfaces， 2020， 12（39）： 43501-43512. doi:10.1021/acsami.0c13246 |
| 37 | 林优. 自体耳软骨游离移植后生物学转归的实验研究［D］. 泸州：西南医科大学，2023. |
| 38 | XUE K， ZHANG X， QI L， et al. Isolation， identification， and comparison of cartilage stem progenitor/cells from auricular cartilage and perichondrium［J］. Am J Transl Res， 2016， 8（2）： 732. |
| 39 | 马玥，檀诗雨，楚飞洋，等. 基质细胞衍生因子1修饰左旋聚乳酸多孔微球促进软骨细胞增殖和组织形成［J］. 中国组织工程研究，2025，29（22）：4653-4662. |
| 40 | TROMPET D， MELIS S， CHAGIN A S， et al. Skeletal stem and progenitor cells in bone development and repair［J］. J Bone Miner Res， 2024， 39（6）： 633-654. doi:10.1093/jbmr/zjae069 |
| 41 | 黄仕道. 脂肪干细胞外泌体miR-34a-5p通过Wnt/β-catenin信号轴调控成骨机制研究［D］. 百色：右江民族医学院，2023. |
| 42 | JIA W， HE W， WANG G， et al. Enhancement of lymphangiogenesis by human mesenchymal stem cell sheet［J］. Adv Healthc Mater， 2022， 11（16）： 2200464. doi:10.1002/adhm.202200464 |
| 43 | KOWSARI-ESFAHAN R， JAHANBAKHSH A， SAIDI M S， et al. A microfabricated platform for the study of chondrogenesis under different compressive loads［J］. J Mech Behav Biomed Mater， 2018， 78： 404-413. doi:10.1016/j.jmbbm.2017.12.002 |
| 44 | MORRISON R J， NASSER H B， KASHLAN K N， et al. Co‐culture of adipose‐derived stem cells and chondrocytes on three‐dimensionally printed bioscaffolds for craniofacial cartilage engineering［J］. Laryngoscope， 2018， 128（7）： E251-E257. doi:10.1002/lary.27200 |
| 45 | DONG X， ASKINAS C， KIM J， et al. Efficient engineering of human auricular cartilage through mesenchymal stem cell chaperoning［J］. J Immunol Regen Med， 2022， 16（9）： 825-835. doi:10.1002/term.3332 |
| 46 | XIE J， ZHANG D， ZHOU C， et al. Substrate elasticity regulates adipose-derived stromal cell differentiation towards osteogenesis and adipogenesis through β-catenin transduction［J］. Acta Biomater， 2018， 79： 83-95. doi:10.1016/j.actbio.2018.08.018 |
| 47 | YANG L， GE L， VAN RIJN P. Synergistic effect of cell-derived extracellular matrices and topography on osteogenesis of mesenchymal stem cells［J］. ACS Appl Mater Interfaces， 2020， 12（23）： 25591-25603. doi:10.1021/acsami.0c05012 |
| 48 | GUNGORDU H I， BAO M， VAN HELVERT S， et al. Effect of mechanical loading and substrate elasticity on the osteogenic and adipogenic differentiation of mesenchymal stem cells［J］. J Tissue Eng Regen Med， 2019， 13（12）： 2279-2290. doi:10.1002/term.2956 |
| 49 | LEE J， CHOI J W， HONG K D， et al. Injectable polydimethylsiloxane microfiller coated with zwitterionic polymer for enhanced biocompatibility［J］. Colloids Surf B Biointerfaces， 2022， 210： 112223. doi:10.1016/j.colsurfb.2021.112223 |
| 50 | RING M E. The history of maxillofacial prosthetics［J］. Plast Aesthet Nurs， 1991， 87（1）： 174-184. doi:10.1097/00006534-199101000-00031 |
| 51 | TING T M， AHMAD N S， GOH P， et al. Binaural modelling and spatial auditory cue analysis of 3D-printed ears［J］. Sens， 2021， 21（1）： 227. doi:10.3390/s21010227 |
| 52 | LV J， WANG H， CHENG X， et al. AAV1-hOTOF gene therapy for autosomal recessive deafness 9： A single-arm trial［J］. Lancet， 2024， 403（10441）： 2317-2325. doi:10.1016/s0140-6736(23)02874-x |
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