Ещё десять лет назад трёхмерная биопечать (3D-биопечать) использовалась преимущественно в качестве вспомогательного инструмента для создания хирургических шаблонов и диагностических моделей, но в последние годы при помощи этой технологии специалисты внедряют импланты, состоящие из полноценной живой ткани, идентичной человеческому организму.
Согласно исследованию биомедицинского журнала iSсienсe, опубликованному в июне 2025 года, комбинированные биочернила показывают более высокую эффективность по сравнению с синтетическими и натуральными, благодаря чему набирают большую популярность среди стоматологов (13% в 2021 году и 68% к началу 2025). Если раньше биочернила выполняли функцию каркаса недостающего элемента, то теперь это сложные биоинженерные системы, которые содержат живые клетки и точно повторяют структуру натуральных тканей. Они стимулируют рост новых клеток, борются с воспалением, а также позволяют печатать сложные конструкции, где разные зоны выполняют разные функции, например, край — десна, середина — кость.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале о биологии и медицине Biomolecules в июне 2023 года, перспективность многофункциональных композиционных гидрогелей (они же биочернила) заключается в способности одновременно восстанавливать различные типы тканей. В экспериментах на собаках породы бигль с искусственно созданными пародонтальными дефектами1 импланты из композитных гидрогелей показали максимальные результаты регенерации. Через восемь недель выявлено полное восстановление как альвеолярной кости2, так и мягких тканей пародонта с формированием структуры, напоминающей естественный пародонт. Иерархия эффективности располагалась следующим образом: комбинированные на первом месте, синтетические на втором, натуральные, с небольшой разницей, на третьем.
По данным исследования, опубликованного в журнале о науке и здравоохранении Elsevier в январе 2024 года, композитный гидрогель разработан на основе трёх компонентов: гелина метакрилоила (GelMA), который обеспечивает биосовместимость, альгината натрия (SA), улучшающего печатаемость материала; и микросфер биоактивного стекла (BGM), способствующему образованию новой костной ткани. И синтетические, и гидрогели из натуральных компонентов содержат живые клетки, но именно комбинированные биочернила обладают высокой механической прочностью, которой нет у гидрогелей из натуральных материалов, и биосовместимостью, вероятность которой достаточно мала у синтетических материалов, вызывающих раздражение из-за кислых продуктов распада.
Согласно статье, опубликованной в феврале 2024 года в разделе биоинженерии и биотехнологий журнала Frontiers, в спектр клинических применений биочернил входят жёсткие и мягкие ткани, а также комплексные структуры. 3D-биопечать широко применяется для восстановления дефектов альвеолярной кости, но регенерация дентина и эмали остаётся более сложной задачей и требует использования компонентов натурального дентина3, состав которого различается у людей из-за возраста и генетики, а также дифференциации зуба4.
В области мягких тканей биопечать применяется для создания пульпы зуба, восстановления периодонтальной связки и регенерации десны. Лечение комплексных структур включает создание систем для одновременной регенерации пародонтального комплекса, включая цемент, периодонтальную связку и альвеолярную кость. Такие конструкции трудно реализовать в масштабах классической 3D-печати, так как они требуют создания функциональных переходных зон между различными тканевыми компонентами.
По данным исследования Первого медицинского университета им. И.М. Сеченова, опубликованного в декабре 2024 года в журнале Interdisciplinary Approaches to Medicine, несмотря на возросшее количество исследований в этой сфере (в среднем по 3 статьи в 2016-2019 годах, а по 9 начиная с 2021), технология несовершенна и требует дальнейшей доработки. Специалисты отмечают недостаточную механическую прочность гидрогелей, сложность образования новых кровеносных сосудов внутри десны, необходимость функциональной интеграции с окружающими клетками, баланс между разрушением временного каркаса импланта и скоростью регенерации постоянных тканей. Перспективы стоматологической включают создание “умных” конструкций, изменяющих форму со временем, интеграцию биосенсоров для мониторирования процесса регенерации, а также персонализированное производство полноценных имплантов на основе анатомических данных пациента.
- Пародонтальные дефекты — это комплекс патологических изменений в тканях, окружающих зуб (пародонте), включая десны, связки и костную ткань. Наиболее частым проявлением является пародонтит — воспалительное заболевание тканей пародонта.
- Альвеолярная кость — это костная ткань, образующая лунки (альвеолы) на верхней и нижней челюстях, в которых расположены корни зубов.
- Дентин — это твёрдая ткань зуба, расположенная под эмалью и цементом, которая составляет основную часть зуба и обеспечивает его прочность и чувствительность. Он защищает пульпу, а его структура включает микроскопические канальцы (дентинные канальцы), через которые проходят нервные окончания и сосуды, питающие ткань.
- Дифференциация зуба — это наличие у млекопитающих разнообразных по форме и функции зубов, таких как резцы, клыки, премоляры и моляры.
