新加坡國立大學(NUS)研究團隊開發出一種結合3D生物打印與人工智能(AI)的定制化牙齦移植技術。該技術由牙科學院助理教授GopuSriram領銜,相較于傳統方法,提供了更具適應性與更低侵入性的解決方案。傳統治療通常需從患者口腔獲取自體組織,該過程常伴隨不適感,且可獲取的組織量受限,同時存在并發癥風險。
這項創新技術有望簡化牙齦疾病或牙種植體相關問題的治療流程。通過生成完全貼合患者解剖結構的移植物,不僅能提升治療效果,還可減少手術不適感,并降低恢復期感染等并發癥的發生概率。
傳統牙齦移植依賴從患者口腔提取組織,但該方法存在明顯局限:過程痛苦、組織供應量有限且可能引發并發癥。為突破這些瓶頸,研究人員將目光轉向3D生物打印技術。團隊同步開發了一種特殊生物墨水,既能促進細胞再生,又可確保打印精度與組織結構穩定性。3D生物打印的成功依賴多重關鍵參數,包括擠壓壓力、打印速度、噴嘴尺寸、生物墨水粘度及打印機溫度。此前,這些參數的調整完全依賴人工試錯,過程漫長且成本高昂。人工智能的引入顯著優化了這一環節。新加坡國立大學生物醫學工程系主任DeanHo教授指出:"AI技術將生物打印參數優化所需的實驗次數從數千次大幅縮減至25種組合。"
生物打印的牙齦移植物展現出顯著的仿生特性:其細胞活性在打印后及經18天培養后均維持在90%以上。結構穩定性方面,移植物成功保持了形態與組織架構,蛋白質分析與多層組織特征均與天然牙齦高度吻合。助理教授Sriram補充道:"本研究驗證了AI與3D生物打印的協同效應,為精準醫療解決復雜醫學問題提供了范例。通過為每位患者定制優化組織移植物,我們既能降低牙科手術的侵入性,又能促進更優的愈合與恢復效果。"
口腔組織具備自我修復且無疤痕形成的特性,這一機制可能延伸至更廣泛的醫學應用。研究結論為開發其他組織類型(如皮膚)的移植物奠定了基礎,有望實現無疤痕的皮膚傷口修復。
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