综述：小耳畸形耳廓再生的创新组织工程策略：当前进展与未来展望

这篇综述系统总结了小耳畸形（microtia）耳廓再生的组织工程策略，聚焦种子细胞（如HAuCs、BMSCs、ADSCs）、支架材料（3D打印/PCL/PLA）和生物活性因子（TGF-β/SOX9/BMP）的协同作用，探讨了动态培养系统与多组学技术对临床转化的挑战与前景。

　　

引言

耳廓软骨的复杂三维结构对美学和功能至关重要。小耳畸形作为先天性外耳发育不全疾病，传统肋软骨移植存在供区损伤等问题，而组织工程通过种子细胞-支架-生物活性因子的协同作用，为再生医学提供了新思路。

正常耳廓的解剖与力学特性

耳廓由弹性软骨支撑，其细胞外基质（ECM）以II型胶原、蛋白聚糖和弹性纤维为主，形成独特的力学性能（压缩模量1.66±0.63 MPa）。随着年龄增长，软骨细胞数量减少，ECM降解导致力学性能下降。耳廓的血管神经分布和双层皮肤结构（前薄后厚）为工程化重建带来挑战。

小耳畸形的病理特征

小耳畸形常伴随面部裂、听力损失等综合征，其软骨组织呈现纤维化、血管异常增生和II型胶原减少等特征。Marx-Weerda分级系统虽广泛使用，但需结合组织工程参数（如有效软骨体积）优化分类标准。

种子细胞的选择与优化

耳源性细胞：

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  人耳廓软骨细胞（HAuCs）易去分化，需通过动态培养（如旋转壁生物反应器）维持表型。

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  小耳畸形软骨细胞（MACs）增殖能力强，但再生软骨的弹性模量仅为天然软骨的40-60%。

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  耳软骨祖细胞（AuCPCs）可形成区域性结构，但机械性能仍不足。

干细胞：

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  骨髓间充质干细胞（BMSCs）易肥大化，与软骨细胞共培养可抑制钙化（通过TGF-β/Smad通路）。

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  脂肪干细胞（ADSCs）通过RhoA过表达可提升GAG含量，但与弹性纤维网络形成仍存争议。

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  iPSCs分化的软骨样聚集体表达COL2A1，但存在致瘤风险。

培养系统的革新

静态培养易导致去分化，而动态系统（如灌注式生物反应器）通过流体剪切力促进ECM合成。超声刺激可使聚氨酯（PU）支架压缩模量提升至2.48 MPa，接近天然耳廓软骨。

支架材料的设计策略

天然材料：

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  明胶甲基丙烯酰（GelMA）水凝胶支持细胞增殖，但需与PCL复合保证力学强度。

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  脱细胞软骨支架保留II型胶原网络，但弹性纤维去除可能影响回弹性。

合成材料：

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  3D打印PCL支架（孔径400 μm）最接近耳廓力学性能，但降解缓慢。

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  电纺丝纳米纤维（如CS/PVA）可模拟ECM拓扑结构，促进hMSCs分化为软骨细胞。

复合策略：

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  海藻酸钠/羟基磷灰石（Alg/HAp）双通道支架可实现软骨-骨界面再生。

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  细菌纳米纤维素（BNC）通过双网络水凝胶增强机械性能。

信号通路的精准调控

SOX9是软骨分化的核心转录因子，受TGF-β（激活Smad2/3）、BMP（通过Smad1/5/8）和IGF-1（抑制GSK3β）等多通路调控。值得注意的是，TGF-β与BMP协同激活SOX9，而Notch信号通过Hes基因抑制软骨形成。

临床转化挑战

在裸鼠模型中，组织工程耳廓可实现60%的天然软骨力学性能，但长期随访显示部分患者出现软骨骨化。皮肤覆盖不足和血管化不良仍是主要瓶颈，未来需结合基因编辑（如CRISPR-Cas9靶向COL2A1）和动态培养系统优化结构稳定性。

未来展望

整合高分辨率生物打印（如双光子聚合）、外泌体递送生长因子及多组织（皮肤-软骨-血管）同步再生，将推动全结构耳廓的临床落地。