在英國倫敦國王學院的一間實驗室里，一場“牙齒革命”正在悄然醞釀。安娜·沃爾波尼教授與張學琛博士帶領的研究團隊正致力于讓人類在牙齒受損后重新“長出”新的牙齒——這并非科幻，而是生物再生醫學賦予牙科的新可能。近日，該研究團隊在接受本報記者專訪時表示：“我們的目標是不再依賴金屬植入物或假牙等人工材料，而是通過生物學來修復或替換受損的身體部位，利用干細胞和生物工程環境培育出天然的牙齒。”
人類在生長過程中會經歷“乳牙”和“恒牙”兩次長牙，但自然界中有很多物種卻擁有持續換牙的能力，這讓科學家們獲得靈感與啟示。比如鯊魚，它們的牙齒不是固定在顎骨上，而是像傳送帶一樣排列在牙齦組織中。當有牙齒缺失時，后面的預備牙齒會不斷向前補充，一條鯊魚一生可以替換成千上萬顆牙齒。“我們希望在實驗室的條件下模擬這種自然發生的情況，促進牙齒發育。”沃爾波尼說。
據介紹，牙齒發育依賴于口腔上皮細胞與間充質細胞之間的相互作用，涉及蕾狀期、帽狀期和鐘狀期等階段，最終形成牙釉質、牙本質及支持結構。體外生成牙齒類器官需要模擬這些發育過程，而合適的生物材料是支持細胞自組織和牙齒形態發生的關鍵。經過多年攻關，沃爾波尼團隊利用一種創新仿生材料來培育人類“第三副”牙齒。這種仿生材料模擬牙齒發育所需的三維結構和生物信號通路，不僅支持細胞生長，更重要的是可以調控信號因子的釋放，從而誘導干細胞分化成牙齒組織。這就像為細胞之間的“對話”創造了一個適合交流的空間，顯著提高了體外牙齒類器官生成的可控性和效率，為未來的再生牙科和發育研究提供了更強大的平臺。
這一創新材料由倫敦國王學院與英國帝國理工學院合作開發。沃爾波尼說：“傳統材料雖能支持細胞交互，但其物理機械性能的調控性有限。我們首次使用生物正交交聯的明膠水凝膠，通過精細調控其性能，探索其在牙齒類器官工程中的潛力。”張學琛進一步解釋說：“這些智能支架材料像是細胞間交流的媒介。通過調節其物理和化學屬性，可以引導細胞按照設定的方式互動、發育，進而構建出完整的牙齒發育路徑。這是傳統材料和技術所無法實現的關鍵性突破。”
張學琛表示，傳統的金屬牙冠或陶瓷種植體雖然技術已比較成熟，但由于是非生物材料，存在排異、感染、與骨組織融合失敗等風險。而以這種新方式培育出的牙齒通過細胞發育而成，與口腔組織高度相容，結構與功能均可媲美天然牙。這一再生方法不僅提高了生物相容性，還有效降低了并發癥的發生率，為患者帶來更安全、持久的治療方案。
這項技術從實驗室到臨床應用還要多久？對此，沃爾波尼沒有給出明確的時間表。她坦言，目前團隊已在實驗室成功培育出“類牙齒組織”，但尚未完全復制出完整的人類牙齒，“利用人類細胞穩定培育出完整功能性牙齒仍需攻關”。
“牙齒的形成并非單一細胞行為，而是多個細胞類型之間復雜的交流與協作過程。”沃爾波尼比喻說，“細胞間的對話像加密電報，一個細胞發出指令后，另一個細胞會傳回反饋信號，這種動態交流至今仍是未解之謎。團隊通過新型激活劑將牙齒形成效率提升2倍多，但要完全破譯‘細胞語言’仍需時日。如果能讀懂‘細胞語言’，未來或可將其轉寫并重新編程，實現真正的器官再造。”
張學琛認為，未來讓再生牙齒生長有兩種方式：可以在缺失牙齒的部位移植年輕的再生牙胚，讓它們在口腔內生長；或者可以先在實驗室培育出完整的牙齒，然后再植入患者口腔。
有業內專家認為，隨著基因編輯與生物材料的深度融合，牙齒再生技術或將成為打開人體再生能力的首把鑰匙——它不僅將重新定義牙科醫學，也將更新人類對生命極限的認知。未來，終身換牙或許將不再只是自然界的奇跡。當仿生支架上的人類細胞開始“對話”生長，牙醫的診療臺上或將不再需要鉆頭的嗡鳴，取而代之的是生命自身的再生力量。
《 人民日報 》（ 2025年06月20日 16 版）
