NUS最新科研成果,AI+3D生物列印

2025-04-08

新加坡國立大學(NUS)科研團隊在Gopu Sriram助理教授的帶領下取得了一項突破性技術——3D生物列印+人工智慧,讓個性化口腔軟組織移植邁入「精準醫療」新時代!

近日,新加坡國立大學(NUS)的研究團隊通過將3D生物列印技術與人工智慧(AI)相結合,成功開發出一種創新的個性化牙齦組織移植方法,為牙科治療帶來了革命性突破。

新加坡國立大學牙科學院助理教授 Gopu Sriram(左)和 Jacob Chew 醫生(中)與新加坡國立大學設計與工程學院生物醫學工程系的 Dean Ho 教授(右)展示了他們在人工智慧驅動的 3D 生物列印技術下用於個性化牙齦組織移植物的開創性工作。該團隊的新方法旨在減少牙科手術的侵入性,同時提高患者的預後。來源:NUS

這項研究的成果已於2024年12月17日發表在《Advanced Healthcare Materials》雜誌上,並獲得了國家增材製造創新集群(NAMIC)和國家大學衛生系統(NUHS)的支持。

來源:《Advanced Healthcare Materials》官網

技術亮點:AI優化+生物列印,效率與精準並存

NUS團隊開發的創新方案,直接用3D生物列印「造」出完美匹配患者缺損的軟組織移植物!核心技術亮點:

新加坡國立大學團隊利用 3D 生物印表機製造定製的口腔軟組織移植物,將人工智慧集成到流程中,以優化生物列印參數、提高精度並提高效率。來源:NUS

1. AI取代「試錯」實驗:傳統生物列印需手動調整數百個參數(如壓力、速度、溫度),耗時費力。NUS團隊引入AI算法,將參數組合從數千種精簡至25種,效率提升數十倍!

2. 仿生移植物的「生命力」:特殊生物墨水+3D列印技術,確保移植物細胞存活率超90%,並能在18天培養期內保持結構穩定。移植物的蛋白質分布、多層結構幾乎與天然牙齦組織一致!

3D 生物列印的牙齦組織移植物(在透明載玻片上)是使用專門的生物墨水製成的,可支持健康的細胞生長,同時保持結構完整性,以實現個性化牙科治療。來源:NUS

3. 精準定製:傳統手術需從患者口腔其他部位取組織,而新技術直接根據缺損尺寸列印移植物,減少創傷、併發症風險更低!

Gopu Sriram助理教授(NUS牙科學院)表示:「3D生物列印遠比普通列印複雜,因為我們要處理活細胞。但AI的加入,讓精準醫療成為可能!」

傳統移植的痛點:拆了東牆補西牆

牙齦組織移植是牙科治療中不可或缺的一部分,尤其在修復牙齦退縮、牙周疾病或種植體併發症等問題時。

而目前的口腔軟組織移植,大多需要從患者口腔其他部位切取組織「補缺」。雖然有效,但問題也不少:

患者遭罪:取組織過程疼痛,術後併發症風險高;

資源有限:健康組織「庫存」不足,尤其對大面積缺損束手無策;

效果打折:移植組織形狀難匹配,容易變形或引發感染。

未來應用:不止牙科,皮膚修復也有戲!

這項技術的潛力遠超口腔領域:

無痕癒合:口腔組織天然癒合不留疤,該技術或為皮膚移植提供新思路;

血管整合:下一步計劃用多材料列印血管,打造功能更複雜的活體組織;

臨床轉化:即將開展體內試驗,驗證移植物在真實口腔環境中的穩定性。

結語

當AI遇見3D生物列印,醫療的想像力再次被刷新!

NUS的該項研究不僅展示了3D生物列印和人工智慧如何通過精準醫療解決複雜的醫學問題,也為再生醫學領域開闢了新的可能性。

隨著3D生物列印的普及,牙科手術將更微創、更高效。或許不久的將來,修復牙齒就像「列印一張紙」一樣簡單!期待這項技術早日落地,讓更多人告別手術刀,擁抱無痛新生活!


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