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              浙大口腔醫(yī)學(xué)院:生物3D打印在牙科組織工程的最新進(jìn)展

              3D打印動(dòng)態(tài)
              2025
              05/08
              16:45
              分享
              評(píng)論
              來(lái)源:EngineeringForLife

              由創(chuàng)傷、細(xì)菌感染、顱面腫瘤和發(fā)育障礙引起的牙齒和牙齒缺陷的恢復(fù)和功能重建,是目前臨床的主要挑戰(zhàn)之一。牙科組織再生工程具有巨大的治療潛力,可恢復(fù)天然牙齒的性能。生物3D打印技術(shù)提供了對(duì)支架孔徑,形狀和連通性的精確控制,從而創(chuàng)建了具有多個(gè)孔隙空間的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。此外,它們?cè)试S多種生物材料的分層分布促進(jìn)各種組織的協(xié)同再生。

              近日,來(lái)自浙江大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院陳卓/吳文治等人對(duì)生物3D打印技術(shù)在牙科組織工程和再生領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)綜述,主要探討了3D打印技術(shù)在牙科組織再生中的最新進(jìn)展、面臨的挑戰(zhàn)以及未來(lái)發(fā)展方向。文章首先介紹了牙齒的生理結(jié)構(gòu)和功能,以及牙科組織損傷后的修復(fù)機(jī)制,隨后詳細(xì)討論了3D打印技術(shù)的類(lèi)型、牙科組織工程支架的性能要求,以及3D打印在牙科組織再生中的具體應(yīng)用案例,包括牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙髓和牙根的再生。

              相關(guān)綜述文章以“Advances in 3D Bioprinting of Scaffolds for Dental Tissue Engineering and Regeneration”為題于2025年4月15日發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。


              圖1 用于牙科組織工程和再生的支架的3D打印概述


              1.牙齒生理的基本原理
              作者首先介紹了牙齒的生理結(jié)構(gòu)和功能,包括牙齒的組成、自然組織修復(fù)機(jī)制以及牙科修復(fù)的臨床材料(圖2)。牙齒的結(jié)構(gòu)包括牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙骨質(zhì)和牙髓四個(gè)部分,介紹了它們的主要組成、功能及相互作用。作者進(jìn)一步討論了牙齒損傷后的修復(fù)過(guò)程,指出牙釉質(zhì)無(wú)法再生,而牙本質(zhì)可以通過(guò)牙髓-牙本質(zhì)復(fù)合體的反應(yīng)性修復(fù)來(lái)形成新的牙本質(zhì)。牙科修復(fù)材料,如樹(shù)脂修復(fù)材料、牙髓蓋藥劑、牙髓再血管化材料和牙種植體等,這些材料雖然在一定程度上恢復(fù)了牙齒的形態(tài)和功能,但無(wú)法完全復(fù)制天然牙齒的結(jié)構(gòu)和功能。因此,組織工程學(xué)成為牙科組織再生的有前途的方法。


              圖2 牙科結(jié)構(gòu),臨床修復(fù)程序和自我修復(fù)過(guò)程


              2.生物3D打印技術(shù)
              在此部分,作者簡(jiǎn)單介紹了生物3D打印技術(shù)在牙科組織再生中的應(yīng)用,包括常見(jiàn)的3D生物打印方法(如噴墨打印、激光輔助打印和擠出式打?。┘捌涮攸c(diǎn)。噴墨生物打印通過(guò)壓電或熱驅(qū)動(dòng)噴嘴噴射生物墨水,具有高分辨率和低成本的優(yōu)點(diǎn),但受限于生物墨水的低濃度和粘度。激光輔助生物打印通過(guò)激光脈沖轉(zhuǎn)移生物墨水,避免了噴嘴堵塞,支持高粘度生物墨水和高細(xì)胞密度,但成本較高。擠出式生物打印是最廣泛使用的生物打印技術(shù),通過(guò)機(jī)械或氣動(dòng)壓力擠出生物材料,具有非熱過(guò)程、易于整合細(xì)胞和生物活性成分的特點(diǎn)。此外,還介紹了新興的生物打印技術(shù),如立體光刻(SLA)和雙光子聚合(TPP),這些技術(shù)具有高精度和快速打印速度,但在牙科組織工程中的應(yīng)用仍需進(jìn)一步探索。

              3.牙科組織再生中的生物打印
              接著,作者總結(jié)了生物3D打印技術(shù)在牙科組織再生中的應(yīng)用,包括牙科組織工程支架的生物特性、機(jī)械特性以及3D生物打印在牙科組織再生中的具體應(yīng)用案例。理想的牙科組織工程支架需要具備生物相容性、生物活性和可控的生物可降解性,以促進(jìn)硬組織或軟組織的再生。此外,支架材料需要具備適當(dāng)?shù)臋C(jī)械性能和強(qiáng)度,以適應(yīng)植入部位的組織。作者列舉了牙科組織和牙齒根/牙齒再生的最新案例(圖3-5)。


              圖3 不同生物打印技術(shù)用于牙科組織工程



              圖4 牙科組織的血管化再生



              圖5 用于口腔治療的個(gè)性化再生


              綜上,生物3D打印技術(shù)在牙科組織再生領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力,能夠制造出具有生物活性和機(jī)械性能的復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)。該技術(shù)通過(guò)精確控制細(xì)胞、生物材料和生物活性因子的分布,成功實(shí)現(xiàn)了牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙骨質(zhì)和牙髓等牙科組織的再生。

              盡管生物3D打印技術(shù)在牙科組織再生中取得了顯著進(jìn)展,但仍面臨一些挑戰(zhàn):

              (1)生物打印支架的治療結(jié)果缺乏一致性和可重復(fù)性,這主要是由于植入支架與牙科缺陷部位微環(huán)境之間相互作用的機(jī)制尚不清楚;

              (2)目前的生物打印技術(shù)在精確模擬天然牙科組織的復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面仍存在困難,例如難以完全復(fù)制牙釉質(zhì)的納米級(jí)棒狀結(jié)構(gòu);

              (3)生物打印的牙髓組織在與炎癥環(huán)境的整合方面也面臨挑戰(zhàn)。

              未來(lái)的研究需要進(jìn)一步探索生物打印支架與宿主組織之間的相互作用機(jī)制,并建立標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)估協(xié)議。此外,臨床前和臨床評(píng)估對(duì)于生物3D打印牙科組織的成功應(yīng)用至關(guān)重要。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入,生物3D打印有望在牙科再生醫(yī)學(xué)中發(fā)揮更大的作用,為患者提供更有效的治療方案。

              參考資料:https://doi.org/10.1002/adfm.202505258


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