DT News - Bulgaria - ИИ-подпомаганото 3D биопринтиране позволява изработката на персонализирани присадки за меки тъкани в устната кухина

Dental Tribune International

пн. 21 април 2025

запази

СИНГАПУР: Присаждането на гингивална тъкан е добре установена процедура в пародонталната терапия; въпреки това, традиционните техники често са свързани с усложнения на мястото на донора и ограничена наличност на тъкан. Изследователски екип от Националния университет на Сингапур (NUS) съобщи за нов подход, който комбинира 3D биопринтиране и изкуствен интелект (ИИ) за изработване на гингивални присадки. Техниката позволява прецизно създаване на присадки, съобразени с индивидуалните нужди на пациента, с цел подобряване на клиничните резултати и намаляване на дискомфорта и следоперативните усложнения.

Изследователите са използвали 3D биопринтиране за създаване на присадки, прецизно съответстващи на геометрията на конкретните дефекти. Те разработили специализиран биомастил, способен да поддържа здравословен клетъчен растеж и от който може да се отпечата точна присадка, запазваща своята структура и цялост.

Предвид сложността на факторите, влияещи върху качествата и представянето на отпечатаните присадки—като налягане при екструзия, скорост на принтиране, размер на дюзата, вискозитет на мастилото и температура на печатната глава—екипът интегрирал ИИ в работния процес, за да настройва тези параметри, които иначе биха изисквали експерименти, костващи ресурси и време. „Този подход значително оптимизира процеса, като намалява броя на необходимите експерименти за оптимизация на параметрите на биопринтиране—от потенциални хиляди до едва 25 комбинации“, коментира проф. Dean Ho, съавтор и ръководител на Катедрата по биомедицинско инженерство в Колежа по дизайн и инженерство към NUS.

Получените биопринтирани гингивални присадки демонстрирали силни биомиметични характеристики. Те поддържали над 90% жизнеспособност на клетките както веднага след принтиране, така и през 18-дневен тестов период. Освен че присадките запазвали формата и структурната си стабилност, хистологичният анализ потвърдил наличието на ключови протеини и многослойна архитектура, силно наподобяваща тази на естествената гингивална тъкан.

„Нашето изследване е едно от първите, които интегрират 3D биопринтиране и технологии с изкуствен интелект за биоизработка на персонализирани конструкции на меки тъкани в устната кухина“, каза д-р Gopu Sriram, съавтор и асистент във Факултета по дентална медицина на NUS. Той добави: „3D биопринтирането е значително по-предизвикателно от традиционното 3D принтиране, тъй като включва живи клетки, които въвеждат редица усложнения в процеса на печат.“

Изследването предлага решения на дългогодишни клинични предизвикателства, свързани с пародонтално лечение и процедури по поставяне на зъбни импланти. „Това изследване показва как ИИ и 3D биопринтирането могат да се обединят за разрешаване на сложни медицински проблеми чрез прецизната медицина“, обясни д-р Sriram. „Чрез оптимизиране на присадките според индивидуалните нужди на пациента можем да намалим инвазивността на денталните процедури, като същевременно осигурим по-добро зарастване и възстановяване.“

Отляво: д-р Gopu Sriram, д-р Jacob Chew and проф. Dean Ho представят своята работа върху 3D биопринтиране, управлявано от изкуствен интелект, на персонализирани присадки на гингивална тъкан. (Изображение: Национален университет на Сингапур)

По-широки приложения в регенеративната медицина

Освен в денталната медицина, изследването има потенциално значение и за други области на регенеративната медицина. Получените знания могат да подпомогнат разработката на присадки за други бариерни тъкани, като например кожа, което би могло да допринесе за безболезнено заздравяване на рани. „3D биопринтирането ни позволява да създаваме присадки, които прецизно отговарят на размерите на раните на пациента, като по този начин потенциално се намалява или дори елиминира нуждата от вземане на тъкан от самия пациент“, коментира д-р Sriram.

Съавторът д-р Jacob Chew, асоцииран консултант по пародонтология в Националния университетски център за орално здраве в Сингапур, добави: „Това ниво на персонализация минимизира изкривяването на присадката и напрежението при затваряне на раната, като намалява и риска от усложнения, времето за операция и дискомфорта за пациентите.“

Екипът планира да проведе in vivo изследвания за оценка на интеграцията и стабилността на присадките в устната кухина. Те също така целят да подобрят функционалността на присадките чрез интегриране на съдови мрежи посредством многоматериално биопринтиране. Тези постижения не само могат да революционизират регенеративната стоматология, но и да положат основата за по-широки приложения в тъканното инженерство.

Изследването, озаглавено „3D биопринтиране и биоизработка с помощта на изкуствен интелект на персонализирани конструкции на меки тъкани в устната кухина“, бе публикувано онлайн на 17 декември 2024 г. в списанието Advanced Healthcare Materials, преди включването му в печатно издание.