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新加坡国立大学（NUS）的研究团队近日取得了一项突破性进展，成功将 3D 生物打印技术与人工智能（AI）相结合，开发出个性化的牙龈组织移植材料。这一创新方法不仅显著提升了牙科手术的效率，还大幅降低了患者的术后不适和并发症风险。
传统牙龈组织移植方法存在诸多局限性，尤其是在处理牙龈退缩、牙周病或种植牙并发症时。传统方法通常需要从患者口腔中获取组织，这一过程不仅可能带来不适，还受限于合适组织的可用性。此外，术后感染和恢复期并发症的风险也较高。
为了解决这些挑战，新加坡国立大学的研究团队转向了 3D 生物打印技术。通过精确制造适合每位患者的组织构建物，该方法可以显著改善治疗效果，减少患者不适，并最大限度地降低恢复期间感染等并发症的风险。然而，3D 生物打印的可行性取决于一系列复杂的参数，如挤出压力、打印速度、喷嘴尺寸、生物墨水粘度和打印头温度等。传统上，这些参数的调整需要通过耗时且资源密集的手动试错实验来完成。
为了加速这一过程，研究团队将 AI 集成到工作流程中。新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系主任 Dean Ho 教授表示：“通过 AI 技术，我们成功将优化生物打印参数所需的实验次数从数千次减少到仅 25 种组合，大大简化了流程。”这一突破不仅节省了时间和资源，还确保了具有精确尺寸和结构完整性的组织构建物的创建。
该团队的研究成果已于 2024 年 12 月 17 日发表在《Advanced Healthcare Materials》期刊上。研究显示，生物打印的牙龈组织移植材料表现出强大的仿生特性，在打印后和 18 天的培养期间保持了超过 90% 的细胞存活率。移植材料还保持了其形状和结构完整性，而组织学分析证实了关键蛋白质的存在，以及多层结构，与天然牙龈组织非常相似。
这项研究的潜在影响不仅限于牙科领域。新加坡国立大学牙科学院助理教授 Gopu Sriram 表示：“3D 生物打印使我们能够创建与患者伤口尺寸精确匹配的组织移植材料，从而可能减少或消除从患者身体获取组织的需求。”此外，口腔组织的无疤痕愈合特性为其他屏障组织（如皮肤）的类似移植材料的制造提供了参考，可能有助于皮肤伤口的无疤痕愈合。
未来，研究团队计划进行体内研究，以评估移植材料在口腔环境中的整合和稳定性。他们还希望通过多材料生物打印探索将血管整合到移植材料中，以创建更复杂和功能性的构建物。通过这些进展，研究人员希望推动再生牙科领域的发展，同时为组织工程中的更广泛应用铺平道路。
新加坡国立大学的这项研究展示了 AI 和 3D 生物打印技术在精准医学中的巨大潜力，为未来的牙科治疗和再生医学开辟了新的可能性。
