新加坡——在疾病治疗方案开发过程中，传统方法通常使用培养皿中的细胞进行药物测试，但这类实验室设备僵硬无菌的塑料材质无法准确模拟人体内部环境。
如今，新加坡国立大学牙医学院的研究团队开发出可随时间变化的“活体”实验室模型，其特性与真实人体组织高度相似。这有望使治疗方案的开发过程更廉价、更安全且更有效，同时加速新疗法推向患者的速度。
该方法采用先进的水凝胶基系统——一种能模拟人体组织的柔软材料。人工智能被用于设计这些生物材料，使其围绕细胞预期行为进行构建。这使科学家能在动态变化的环境中研究治疗效果，例如观察炎症组织在数天内逐渐酸化的过程中，各阶段对治疗的不同反应。
新加坡国立大学牙医学院在声明中表示，此举解决了生物医学研究中的长期难题：实验往往在过度简化的实验室模型中进行，无法反映人体组织的真实行为。“这些传统系统常无法预测实际效果，导致研发周期冗长并持续依赖动物实验，”该学院指出。
新加坡国立大学牙医学院副教授文尼修斯·罗萨向《海峡时报》表示，鉴于人体60%以上由水分构成，富含水的水凝胶能更准确地模拟体内环境。领导六人研究团队的罗萨教授强调：“我们不是培养皿。”
罗萨教授表示，团队自2015年以来分阶段推进水凝胶研究。他补充道，团队自主研发并基于真实数据的AI模型，能精确确定水凝胶材料的成分构成。这使生物材料能围绕细胞预期行为进行设计，让科学家能在不同条件和人群特征下，以及动态环境中研究治疗方案。
在新加坡肯特岗国家口腔健康中心大楼的实验室中，生产出的生物材料经过包括强度与柔韧性在内的多项特性测试。今年3月，原籍巴西的罗萨教授获得国际牙科、口腔和颅面研究协会与消费医疗公司Haleon联合颁发的口腔护理创新奖。
该奖项在美国圣地亚哥举行的国际牙科研究协会第104届年会上颁发，旨在表彰具有改变人群口腔健康潜力的突破性创新成果。罗萨教授是三位获奖者之一，各获得5万美元（约合6.4万新元）奖金，用于推进可通过创新化合物、生物材料或设备实现公共健康应用的口腔护理项目。
新加坡国立大学牙医学院表示：“此项认可彰显新加坡作为具有全球影响力的尖端生物医学创新中心日益重要的地位。”
罗萨教授指出，该技术的影响远超牙科领域。虽然最初在牙髓（牙齿最内层包含结缔组织、神经和血管的部分）进行试验，但该方法同样可用于构建模拟人体其他组织的水凝胶。“我们可以扩展至软骨、牙龈乃至骨骼，”罗萨教授说。
他表示，技术完善后，团队将研究其在模拟癌症患者细胞方面的应用，并称已有企业表达探索商业应用的兴趣。罗萨教授补充道，这项创新有望彻底变革医疗行业：“我认为该领域将迎来前所未有的变革，而我们将成为变革的推动者。”
水凝胶正被广泛探索用于多种用途。2025年8月，包括北海道大学和深圳大学在内的多家研究机构在《自然》期刊发表研究，展示了一类新型超强粘附性水凝胶的成果——即使在水下也能保持粘性。研究者称，这些生物材料可用于深海机器人或作为医疗手术的外科粘合剂。
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