新加坡国立大学的研究人员创造了一种利用3D生物打印技术结合人工智能制作个性化牙龈移植的新方法。该技术由新加坡国立大学牙科学院助理教授Gopu Sriram领导的团队开发，为需要从患者口腔中采集组织的传统移植方法提供了一种替代方案。该方法旨在减轻患者的不适，并为牙科手术提供定制解决方案，例如修复牙周病引起的牙龈缺损或种植牙并发症。
新加坡国立大学团队利用3D生物打印机制作定制的口腔软组织移植物，并将人工智能融入到整个过程中，以优化生物打印参数、提高精度并提升效率。（图片来源：新加坡国立大学）
研究团队开发了一种特殊的生物墨水，能够在打印过程中支持细胞生长，同时保持结构完整性。他们的研究成果于2024年12月17日发表在《先进医疗材料》杂志上，并得到了国家增材制造创新集群和国家大学卫生系统的资助。生物打印的移植物在打印后立即显示出超过90%的细胞活力，并在整个18天的培养期内保持活力。
“为了加快3D生物打印流程，我们将人工智能融入到工作流程中，以解决这一关键瓶颈，”新加坡国立大学生物医学工程系主任、该研究论文的共同通讯作者何院长教授说道。“这种方法大大简化了流程，减少了优化生物打印参数所需的实验次数——从潜在的数千个组合减少到仅需25个组合。”
人工智能驱动的工作流程减少了确定最佳打印参数所需的传统反复试验，显著提高了效率。Sriram 助理教授表示：“我们的研究是首批将 3D 生物打印与人工智能技术相结合，用于定制口腔软组织结构的生物制造的研究之一。” 他补充道：“3D 生物打印比传统 3D 打印更具挑战性，因为它涉及活细胞，这给打印过程带来了诸多复杂性。”
3D生物打印牙龈组织移植材料采用特制生物墨水制成，可促进健康细胞生长，同时保持组织结构完整性，从而实现个性化牙科治疗。（图片来源：新加坡国立大学）
这项技术的潜在应用范围不仅限于牙科领域。“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物，从而可能减少甚至消除从患者体内采集组织的需要，”Sriram助理教授解释道。牙周病专家兼该研究的联合研究员Jacob Chew博士指出：“这种程度的定制化可以最大限度地减少伤口闭合过程中移植物变形和张力，从而降低并发症风险、手术时间和患者不适感。”
未来的研究将侧重于将这些发现转化为临床应用。该团队计划进行体内研究，以评估移植物在口腔环境中的整合和稳定性，同时探索通过多材料生物打印技术整合血管，以实现更复杂的结构。这些进展有望推动再生牙科的发展，并可能影响组织工程的更广泛应用。
来源：news.nus.edu.sg
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