综述：3D生物打印技术在口腔及颅颌面组织再生中的最新进展：一项系统评价

3D生物打印通过精确控制细胞与生物材料分布，为口腔组织再生提供创新解决方案，涵盖牙周组织、牙本质-牙髓复合体及颅颌面组织修复，并探讨临床转化挑战与策略。

赵丹阳|熊超岚|谢丽|肖宇

四川大学华西口腔医院口腔疾病国家重点实验室、国家口腔医学中心及国家口腔疾病临床研究中心，中国四川省成都市610041

摘要

三维（3D）生物打印是组织工程领域的一项革命性技术，尤其适用于口腔组织再生，因为它能够实现精确的空间分布并构建复杂的多相结构。本文全面概述了3D生物打印在口腔组织再生领域的最新进展。首先介绍了3D生物打印的基本概念及其在口腔组织工程中的独特优势。随后总结了利用3D生物打印技术再生牙周组织、牙本质-牙髓复合体、颅颌面组织、口腔黏膜和唾液腺的关键研究成果和应用。最后讨论了临床转化面临的挑战，包括生物打印和组织工程技术的瓶颈以及监管和伦理审查的不足，并提出了一些潜在的解决方案。总体而言，3D生物打印在口腔再生医学中具有巨大潜力，本文将为相关创新研究提供重要启示，涉及基础机制的研究、生物墨水的优化和打印参数的调整，从而推动这一创新技术的临床应用。

引言

受损的口腔和颅颌面组织（如牙齿、颅颌面骨骼、牙本质-牙髓复合体、唾液腺和口腔黏膜）的修复与再生在临床上是一个严峻的挑战。以骨骼修复为例，中国每年有超过300万新病例因先天问题、外伤、疾病和车祸而出现颅颌面骨骼缺陷，严重影响面部结构、咀嚼功能、言语能力，甚至可能影响视力和大脑功能。尽管传统的临床方法（如自体移植或异体移植）可以带来一些积极效果，但由于供体部位的创伤以及与修复组织的形态特征不匹配等问题，其效果仍有限[1]。再生医学被认为是一种有前景的替代方法，因为它能够通过结合组织工程技术与人体自身的自我修复能力来再生、恢复或替换受损组织。但仍需解决几个关键问题：1）如何精确重建受损器官的复杂三维（3D）结构；2）如何再现多种细胞类型及其复杂的细胞间相互作用；3）如何实现个性化修复，因为即使在相同组织修复的情况下，患者的微环境特征也可能存在显著差异[2]。

随着制造业的快速发展，利用3D生物打印技术制备载细胞组织工程支架被视为解决上述挑战的有效方法。通过计算机辅助设计、分析和建模，该技术能够模拟并生产出具有复杂3D结构和特定功能的仿生组织或器官[3]。值得注意的是，3D生物打印已成功应用于人工组织及器官的制造，如皮肤、骨骼、软骨、肾脏、心脏和肺部[4]、[5]、[6]、[7]。然而，据我们所知，目前尚缺乏系统性和权威性的报告来总结3D生物打印在口腔组织再生领域的最新进展。因此，本文全面总结了3D生物打印技术在口腔和颅颌面组织修复中的作用。第2节和第3节重点介绍了3D生物打印的关键概念，特别是如何选择合适的干细胞和宿主材料来制备合格的生物墨水。第4节深入探讨了各种3D生物打印组织工程支架在牙周组织、牙本质-牙髓复合体、颅颌面组织和口腔软组织修复中的实际效果，重点关注生物墨水的设计策略、打印参数的配置以及最终的修复效果。最后，我们概述了与此主题相关的临床转化挑战，并提出了一些可行的解决方案。本文将为未来的研究提供重要启示，例如基础机制的研究、打印元素和参数的优化以及新型生物打印技术的发明，从而推动这一领域的临床应用。

部分内容摘要

3D生物打印的基本信息与优势

3D生物打印是一种将组织工程原理融入3D打印技术的尖端混合技术。它通常包括预处理、加工和后处理步骤（图1），旨在通过逐层分布生物材料、生物分子和活细胞来制造组织或器官[8]。这一过程有助于精确控制细胞和生物材料的定位和密度，这对于复制

生物墨水

根据J. Groll等人的定义（生物墨水是一种适合自动生物制造技术处理的细胞制剂，可能含有生物活性成分和生物材料），添加细胞被认为是区分生物墨水和传统3D打印墨水的最重要特征。这些生物活性成分的存在也对打印过程提出了要求

牙周组织

3D生物打印在口腔和颅颌面区域的组织再生方面展现出巨大潜力。图4分别总结了这些组织的解剖位置、结构和功能特征。首先，牙周组织由牙周韧带（PDL）、牙槽骨和牙龈组成，共同形成典型的三明治结构。这些组织为牙齿提供了重要的支持和固定

临床转化：挑战与策略

如表2所示，许多实验室研究表明，3D生物打印能够精确控制细胞和材料的分配，从而便于生产用于口腔组织修复和再生的精细结构。然而，据我们所知，目前还没有任何3D生物打印医疗设备获得上市许可。其临床转化的可行性仍需进一步验证

结论与未来展望

总体而言，3D生物打印在口腔和颅颌面组织再生方面具有巨大潜力。然而，现有问题仍阻碍其临床应用。因此，在将3D生物打印技术应用于人类临床之前，必须通过国家指南解决技术和法律问题，以确保打印产品的生物安全性、生物功能性和生物相容性。除了第5.2节中介绍的策略外，还有其他几个方面需要考虑

CRediT作者贡献声明

赵丹阳：撰写——初稿，资源提供。熊超岚：撰写——初稿，资源提供。谢丽：撰写——审稿与编辑，资金获取，概念构思。肖宇：撰写——审稿与编辑，监督，概念构思。

资金支持

本工作得到了国家自然科学基金（项目编号：32271415）和四川省自然科学基金（项目编号：2023NSFSC0561）的资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。