Forschende der ETH Zürich, des Friedrich Miescher Institutes in Basel und des Luzerner Kantonsspitals haben aus menschlichen Zellen elastischen Ohrknorpel im Labor gezüchtet, dessen mechanische Eigenschaften weitgehend denen eines natürlichen Ohrs entsprechen. Das künstliche Gewebe erwies sich im Tiermodell als formstabil und behielt über sechs Wochen seine Struktur und Elastizität. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials.

Das Verfahren könnte künftig eine schonendere Alternative zur Rekonstruktion des äußeren Ohrs bei angeborener Mikrotie oder nach Unfällen und Verbrennungen bieten. Mikrotie tritt bei etwa ein bis vier von 10.000 Kindern auf. Derzeitiger Standard ist die Verwendung von Rippenknorpel des Patienten, ein schmerzhafter Eingriff, der Narben und Verformungen im Brustbereich verursachen kann und meist zu einem steiferen Ohr führt.

Die Wissenschaftler isolierten Ausgangszellen aus kleinen Knorpelresten, die bei ohrenchirurgischen Korrekturen anfallen. Aus einem etwa drei Millimeter großen Stück gewannen sie zunächst rund 100.000 Zellen, die sie in spezieller Nährlösung auf mehrere hundert Millionen vermehrten. Um eine unerwünschte Umwandlung in narbenbildende Fibroblasten zu verhindern, optimierten sie Wachstumsfaktoren und Kulturbedingungen gezielt.

Die vermehrten Zellen wurden in eine gelartige Bio-Tinte eingebettet und mit einem 3D-Drucker zu Ohrstrukturen geformt. Nach dem Druck reiften die Konstrukte neun Wochen in einem Inkubator unter kontrollierter Nährstoff- und Sauerstoffversorgung, um die Bildung von Kollagen Typ II, Elastin und Glykosaminoglykanen zu fördern – den entscheidenden Komponenten für Festigkeit, Elastizität und Wasserbindung des Knorpels.

Der Erfolg beruhte auf vier kombinierten Optimierungen: verbesserte Zellvermehrung, angepasste Materialeigenschaften, erhöhte Zelldichte und präzise gesteuerte Reifungsumgebung. Nach Implantation unter die Haut von Ratten blieb die Ohrform über sechs Wochen erhalten; die mechanischen Eigenschaften lagen nahe am natürlichen Gewebe.

Die größte verbleibende Herausforderung ist das Elastin, das dem Ohr seine charakteristische Biegsamkeit verleiht. Obwohl Elastin gebildet wurde, fehlt noch der exakte biologische Mechanismus für seine korrekte Vernetzung und langfristige Stabilisierung. Veränderungen im Gewebe zeigen, dass diese Komponente weiter optimiert werden muss.

Weltweit arbeiten nur wenige Teams an elastischem Ohrknorpel. Jedes Experiment dauert drei bis vier Monate. Die Forschungsgruppe um ETH-Professorin Marcy Zenobi-Wong befasst sich seit über zehn Jahren mit dem Thema. Fortschritte im Tissue Engineering sind selten schnell sichtbar.

Die aktuelle Arbeit baut auf früheren Erfolgen auf, darunter einem 2016 vorgestellten 3D-gedruckten Ohr. Bei günstigem Verlauf rechnen die Forschenden innerhalb der nächsten fünf Jahre mit einem stabilen Elastin-Mechanismus. Danach wären präklinische Tests, klinische Studien und Zulassungsverfahren erforderlich, bevor das Verfahren in die Klinik gelangen könnte.

Die Studie wird als wichtige Standortbestimmung gewertet: Sie zeigt, wie nah das Laborgewebe bereits am natürlichen Ohr ist, und benennt präzise die verbleibenden Lücken.

Original Paper:

Fisch P, Kessler S, Ponta S, et al. Tissue engineered human elastic cartilage from primary auricular chondrocytes for ear reconstruction. Advanced Functional Materials (2026): e30253. DOI: 10.1002/adfm.202530253

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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