ההדפסה הביולוגית (Bioprinting) הדנטלית עומדת כיום בנקודת מפנה: שנות ה-proof-of-concept חלפו, ונוצר מסה קריטית של נתוני in vivo בבעלי חיים גדולים שמאפשרת לראשונה לדון ברצינות בסוגיית התרגום הקליני. הספרות מ-2023 ואילך מאופיינת בשלושה מאפיינים מבדלים: שימוש בביו-דיואים מורכבים יותר, כולל dECM (decellularized extracellular matrix) ופיגומים רב-שכבתיים; מיקוד ספציפי בבעיית האוריינטציה הסיבית ב-PDL; ופנייה ראשונית לשאלת הווסקולריזציה, שהיא כיום צוואר הבקבוק של כל התחום.
האתגר הפרי-אודונטלי ממשיך להיות המורכב ביותר בתחום: שחזור מקביל של שלוש רקמות – עצם אלוואולרית, ציממנטום ורצועת מחתכי מכוונת, בנפח שפחות מ-0.3 מ"מ מפריד ביניהן. מחקר שפורסם ב-Advanced Science (Yang et al., 2022–2023) הציג פיגום ביו-מודפס GelMA/dECM עם תאי follicle דנטלי מאנושי, זרוע בתוך dECM מפרקיית חזיר. הפיגום הוכח כמפחית דלקת ברמה מקרופאגלית בחולדות, ובמודל פגמים פרי-אודונטליים קריטיים בכלבי ביגל, בעל חיים גדול הקרוב יותר לאנטומיה האנושית, הושג שיקום מורפולוגי של ממשק העצם-רצועה עם אוריינטציה סיבית מאורגנת ועצם אלוואולרית מינרליזציה גבוהה. מחקר נוסף ב-Clinical Oral Investigations ב-2023 הדגים כי PDLSCs בפיגומי GelMA 10% תרמו למילוי עצם רב יותר בפגמי קרניים בעכברים לעומת פיגומים ללא תאים.
בתחום הדנטין-מוח שיניים, נוצר שינוי גישה: המיקוד עבר מניסיון לייצר מוח שלם, מבנה מורכב הכולל כלי דם, עצבים ואודונטובלסטים מאורגנים, לגישה מדורגת יותר. מחקרים עדכניים בוחנים הדפסת ביו-דיו GelMA המכיל DPSCs מהונדסות ביתר-ביטוי של EphrinB2 לשיפור הקיבולת האוסטאוגנית. בנוסף, DPSCs שהועברו גוגענים אנגיוגניים ומגדלים ואסקולריזציה פנים-תוך-תעלתית הודגמו ב-2022–2023 כמייצרים מבנים דמויי-כלי-דם ב-in vitro, צעד הכרחי לפני כל ניסיון השתלה אמיתי. עם זאת, כל הנתונים הקיימים הם עדיין תת-עורי בעכברים מדוכאי חיסון, ולא בתנאי תעלת שורש מציאותיים.
ביו-דיו (Bio-ink) הוא מוקד עצמאי ומרכזי של מחקר אינטנסיבי. שלושה כיוונים בולטים ב-2023–2025: (1) dECM מרקמות דנטליות , בידוד והכנה של מטריקס חוץ-תאי מקרום מחתכי, מוח שיניים או עצם אלוואולרית, מה שמספק פרופיל ביוכימי ספציפי-רקמה. (2) ביו-דיו משולב חיי-תא+ביואקטיביות: הוספת גורמי גדילה (BMP-2, FGF-2) ישירות לתוך ה-GelMA ליצירת שחרור מבוקר. (3) ביו-דיואים מבוססי קולגן לשחזור PDL, מחקר שפורסם ב-Biomolecules ב-2024 (Meza-Mauricio et al.) הדגים כי PDLSCs בביו-דיו קולגן מציגות ביישור, ארגון ונדידה לשטח השורש in vivo, עם שמירת חיות תאים ואוסטאוגנזה משופרת.
צוואר הבקבוק שכל קבוצות המחקר מכירות בו בפה מלא הוא וסקולריזציה: רקמות מעבר לעובי של 200 מיקרון נזקקות לאספקת חמצן ואינן שורדות ללא כלי דם. הפתרונות הנחקרים כוללים הדפסת ערוצי מיקרו-פלואידיקה מקבילים בתוך הפיגום, שילוב תאי אנדותל (HUVECs) בתוך הביו-דיו, וגישות cell-free המשתמשות באקסוזומים פרו-אנגיוגניים כתוסף. מחקר שפורסם ב-Frontiers in Bioengineering and Biotechnology ב-2023 הדגים כי DPSCs שצמחו ב-3D spheroids בתוך GelMA עם HUVECs יוצרות רשת כלי דם ניתנת לזלוף ב-organ-on-chip – ממצא מבטיח אם כי עדיין רחוק מיישום in vivo מוכח.
מהן ההשלכות לרופא הפרקטיקן? בטווח הנראה לעין, ה-bioprinting הדנטלי יישאר נחלת מרכזי מחקר. עם זאת, ישנה הבחנה רגולטורית חשובה: פיגומים מותאמים-אישית מחומרים כגון PCL ו-HA שאינם מכילים תאים חיים (acellular scaffolds) כבר מאושרים לשימוש קליני לשחזור עצם אלוואולרית בחלק מהמדינות, ומסלולם הרגולטורי קצר בהרבה ממוצרים המכילים תאים חיים (ATMPs). הספרות העדכנית מדגישה כי clarification of regulatory pathways לביו-פרינטינג עם תאים חיים נותרת אתגר מרכזי שטרם נפתר. אלו, פיגומים ה-acellular, הם הצעד הראשון הריאלי מהדפסה ביולוגית לחדר הניתוח הדנטלי.
רשימת ספרות
1. Yang X, Ma Y, Wang X, et al. A 3D-bioprinted functional module based on decellularized extracellular matrix bioink for periodontal regeneration. Adv Sci. 2023;10(7):e2205041.
2. Meza-Mauricio J, Furquim CP, Alves FA, et al. Bioprinting PDLSC-laden collagen scaffolds for periodontal ligament regeneration. Biomolecules. 2024;14(11):1401.
3. Ostrovidov S, Ramalingam M, Bae H, Orive G, Fujie T, Shi X, Kaji H. Bioprinting and biomaterials for dental alveolar tissue regeneration. Front Bioeng Biotechnol. 2023;11:991821.
4. Shopova D, Mihaylova A, Yaneva A, Bakova D. Advancing dentistry through bioprinting: personalization of oral tissues. J Funct Biomater. 2023;14(10):530.
5. Varshney S, Dwivedi A, Pandey V. Bioprinting techniques for regeneration of oral and craniofacial tissues: current advances and future prospects. J Oral Biol Craniofac Res. 2025;15(2):196–207.
6. Wang W, Zhu Y, Li J, et al. Bioprinting EphrinB2-modified dental pulp stem cells with enhanced osteogenic capacity for alveolar bone engineering. Tissue Eng Part A. 2023;29(7–8):236–248.
7. Agarwal A, Singh R, Bhatt P, et al. Pioneering the future of oral healthcare: bioprinting and its transformative clinical potential in dentistry. Cureus. 2025;17(2):e78023.
8. Bertassoni LE, Cecconi M, Manoharan V, et al. Hydrogel bioprinted microchannel networks for vascularization of tissue engineering constructs. Lab Chip. 2014;14(13):2202–2211.
9. Ivanovski S, Han P, Peters OA, Sanz M, Bartold PM. The therapeutic use of dental mesenchymal stem cells in human clinical trials. J Dent Res. 2024;103(9):877–886.
10. Murphy SV, Atala A. 3D bioprinting of tissues and organs. Nat Biotechnol. 2014;32(8):773–785.
11. Mandrycky C, Wang Z, Kim K, Kim DH. 3D bioprinting for engineering complex tissues. Biotechnol Adv. 2016;34(4):422–434.
12. Mesenchymal Stem Cells in Bioprinting: Periodontal Application. Challenges of periodontal tissue engineering: increasing biomimicry through 3D printing and controlled dynamic environment. Cells. 2022;11(21):3387.
13. Kang HW, Lee SJ, Ko IK, Kengla C, Yoo JJ, Atala A. A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity. Nat Biotechnol. 2016;34(3):312–319.
14. Park CH, Rios HF, Jin Q, et al. Biomimetic hybrid scaffolds for engineering human tooth-ligament interfaces. Biomaterials. 2010;31(23):5945–5952.
15. Ozbolat IT, Hospodiuk M. Current advances and future perspectives in extrusion-based bioprinting. Biomaterials. 2016;76:321–343.
16. Bartold PM, Gronthos S, Ivanovski S, Fisher A, Hutmacher DW. Tissue engineered periodontal products. J Periodontal Res. 2016;51(1):1–15.
17. Groll J, Boland T, Blunk T, et al. Biofabrication: reappraising the definition of an evolving field. Biofabrication. 2016;8(1):013001.
18. Almela T, Brook IM, Moharamzadeh K. The significance of the scaffold properties for periodontal regeneration. J Mater Sci Mater Med. 2018;29(6):80.
19. Mei N, Wu Y, Chen B, et al. 3D-printed mesoporous bioactive glass/GelMA biomimetic scaffolds for osteogenic/cementogenic differentiation of periodontal ligament cells. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:950970.
20. Herrera D, Berglundh T, Schwarz F, et al. Prevention and treatment of peri-implant diseases – The EFP S3 level clinical practice guideline. J Clin Periodontol. 2023;50 Suppl 26:4–76.