沃尔波尼（右）和同事正在进行实验
在英国伦敦国王学院的一间实验室里，一场“牙齿革命”正在悄然酝酿。安娜·沃尔波尼教授与张学琛博士带领的研究团队正致力于让人类在牙齿受损后重新“长出”新的牙齿——这并非科幻，而是生物再生医学赋予牙科的新可能。近日，该研究团队在接受本报记者专访时表示：“我们的目标是不再依赖金属植入物或假牙等人工材料，而是通过生物学来修复或替换受损的身体部位，利用干细胞和生物工程环境培育出天然的牙齿。”
人类在生长过程中会经历“乳牙”和“恒牙”两次长牙，但自然界中有很多物种却拥有持续换牙的能力，这让科学家们获得灵感与启示。比如鲨鱼，它们的牙齿不是固定在颚骨上，而是像传送带一样排列在牙龈组织中。当有牙齿缺失时，后面的预备牙齿会不断向前补充，一条鲨鱼一生可以替换成千上万颗牙齿。“我们希望在实验室的条件下模拟这种自然发生的情况，促进牙齿发育。”沃尔波尼说。
据介绍，牙齿发育依赖于口腔上皮细胞与间充质细胞之间的相互作用，涉及蕾状期、帽状期和钟状期等阶段，最终形成牙釉质、牙本质及支持结构。体外生成牙齿类器官需要模拟这些发育过程，而合适的生物材料是支持细胞自组织和牙齿形态发生的关键。经过多年攻关，沃尔波尼团队利用一种创新仿生材料来培育人类“第三副”牙齿。这种仿生材料模拟牙齿发育所需的三维结构和生物信号通路，不仅支持细胞生长，更重要的是可以调控信号因子的释放，从而诱导干细胞分化成牙齿组织。这就像为细胞之间的“对话”创造了一个适合交流的空间，显著提高了体外牙齿类器官生成的可控性和效率，为未来的再生牙科和发育研究提供了更强大的平台。
这一创新材料由伦敦国王学院与英国帝国理工学院合作开发。沃尔波尼说：“传统材料虽能支持细胞交互，但其物理机械性能的调控性有限。我们首次使用生物正交交联的明胶水凝胶，通过精细调控其性能，探索其在牙齿类器官工程中的潜力。”张学琛进一步解释说：“这些智能支架材料像是细胞间交流的媒介。通过调节其物理和化学属性，可以引导细胞按照设定的方式互动、发育，进而构建出完整的牙齿发育路径。这是传统材料和技术所无法实现的关键性突破。”
张学琛表示，传统的金属牙冠或陶瓷种植体虽然技术已比较成熟，但由于是非生物材料，存在排异、感染、与骨组织融合失败等风险。而以这种新方式培育出的牙齿通过细胞发育而成，与口腔组织高度相容，结构与功能均可媲美天然牙。这一再生方法不仅提高了生物相容性，还有效降低了并发症的发生率，为患者带来更安全、持久的治疗方案。
这项技术从实验室到临床应用还要多久？对此，沃尔波尼没有给出明确的时间表。她坦言，目前团队已在实验室成功培育出“类牙齿组织”，但尚未完全复制出完整的人类牙齿，“利用人类细胞稳定培育出完整功能性牙齿仍需攻关”。
“牙齿的形成并非单一细胞行为，而是多个细胞类型之间复杂的交流与协作过程。”沃尔波尼比喻说，“细胞间的对话像加密电报，一个细胞发出指令后，另一个细胞会传回反馈信号，这种动态交流至今仍是未解之谜。团队通过新型激活剂将牙齿形成效率提升2倍多，但要完全破译‘细胞语言’仍需时日。如果能读懂‘细胞语言’，未来或可将其转写并重新编程，实现真正的器官再造。”
张学琛认为，未来让再生牙齿生长有两种方式：可以在缺失牙齿的部位移植年轻的再生牙胚，让它们在口腔内生长；或者可以先在实验室培育出完整的牙齿，然后再植入患者口腔。
有业内专家认为，随着基因编辑与生物材料的深度融合，牙齿再生技术或将成为打开人体再生能力的首把钥匙——它不仅将重新定义牙科医学，也将更新人类对生命极限的认知。未来，终身换牙或许将不再只是自然界的奇迹。当仿生支架上的人类细胞开始“对话”生长，牙医的诊疗台上或将不再需要钻头的嗡鸣，取而代之的是生命自身的再生力量。
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