综述:生物工程牙齿与再生策略:组织工程和干细胞应用的进展

时间:2025年11月14日
来源:Annals of Biomedical Engineering

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生物工程牙组织研究进展:聚焦干细胞分化调控、三维生物打印及新型生物材料在牙体再生中的应用,人工智能助力支架设计与生长因子精准递送,现存挑战包括天然牙结构复现、功能性血管构建及法规审批,未来需突破生物制造技术创新与规模化生产瓶颈。

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摘要

牙齿和牙髓疾病带来了重要的挑战,传统的治疗方法主要依赖于机械修复而非生物再生。组织工程、生物制造和生物材料科学的进步正在通过使用基于干细胞的方法、功能化支架以及3D生物打印技术,越来越多地支持再生牙髓学和生物工程牙齿的构建。本文总结了生物工程牙科组织的进展,重点介绍了支架设计、诱导多能干细胞和牙髓干细胞分化的调控机制,以及血管化和神经支配的解决方案。PLGA、海藻酸盐、生物活性陶瓷和纳米材料等重要的生物材料已被评估其调节细胞行为和组织整合的能力。文章还探讨了人工智能在支架设计和生长因子递送中的新作用。目前仍存在一些挑战,如模拟天然牙齿的复杂性、实现功能性血管网络以及满足生物工程牙齿模型的监管要求。未来的研究方向预计将侧重于新型生物制造技术、利用高通量筛选优化生物材料,以及开发可扩展的生产流程。本文为将生物工程牙科结构从临床前模型转化为临床规模的再生解决方案提供了路径图,同时对牙科以外的更广泛的组织工程领域也具有借鉴意义。

牙齿和牙髓疾病带来了重要的挑战,传统的治疗方法主要依赖于机械修复而非生物再生。组织工程、生物制造和生物材料科学的进步正在通过使用基于干细胞的方法、功能化支架以及3D生物打印技术,越来越多地支持再生牙髓学和生物工程牙齿的构建。本文总结了生物工程牙科组织的进展,重点介绍了支架设计、诱导多能干细胞和牙髓干细胞分化的调控机制,以及血管化和神经支配的解决方案。PLGA、海藻酸盐、生物活性陶瓷和纳米材料等重要的生物材料已被评估其调节细胞行为和组织整合的能力。文章还探讨了人工智能在支架设计和生长因子递送中的新作用。目前仍存在一些挑战,如模拟天然牙齿的复杂性、实现功能性血管网络以及满足生物工程牙齿模型的监管要求。未来的研究方向预计将侧重于新型生物制造技术、利用高通量筛选优化生物材料,以及开发可扩展的生产流程。本文为将生物工程牙科结构从临床前模型转化为临床规模的再生解决方案提供了路径图,同时对牙科以外的更广泛的组织工程领域也具有借鉴意义。

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