综述：4D打印智能水凝胶在口腔医学中的当前应用与未来展望

《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》：4D-Printed Smart Hydrogels in Oral Medicine: Current Applications and Future Perspectives

本综述系统阐述了4D打印（4DP）智能水凝胶在口腔医学领域的最新进展，重点分析了其打印平台（如DIW、DLP）、刺激响应模式（温度/pH/磁场）及在牙周再生、正畸、种植等亚专业的应用前景，为从实验室研究向临床转化提供了关键路径。

　　

4D打印智能水凝胶：开启口腔医学新纪元

在生物支架、组织工程和药物递送等领域，水凝胶因其高度水化的网络结构和可调节的弹性模量而备受关注。随着打印技术从一维、二维发展到三维打印（3DP），即增材制造（AM），构建复杂架构成为可能。然而，传统3D打印材料（如金属、陶瓷）形成的静态结构无法响应口腔内温度、湿度、pH和机械应力等环境变化，限制了其在组织功能重建中的应用。

从静态到动态：4D打印的突破

2013年，Skylar Tibbits提出“4D打印”概念，在3D打印基础上引入时间维度，通过刺激响应材料与几何编程结合，使打印结构在外部刺激（如温度、pH、电磁场）下发生可预测的形态或功能转变。例如，磁响应性Fe₃O₄@壳聚糖–明胶甲基丙烯酰（GelMA）水凝胶支架（FOGS）在耳廓软骨重建中展现出优异生物相容性和力学性能。

多学科应用场景

在牙周组织再生中，4D打印水凝胶支架可动态调整孔隙率和局部刚度，促进细胞迁移和血管化；在正畸治疗中，热敏水凝胶在体温下逐步变形，实现更稳定可控的力传递；在牙髓-牙本质再生领域，4D打印水凝胶能调控牙髓干细胞（DPSC）行为并时空控释生长因子；在种植体领域，形状记忆和自愈合水凝胶增强骨整合；在修复学中，4D打印水凝胶根据口腔刺激调整力学性能，优化义齿舒适度。

技术平台与材料创新

常用水凝胶打印平台包括直写成型（DIW）、数字光处理（DLP）、立体光刻（SLA）和喷墨打印。DIW通过挤出热敏或光交联水凝胶实现高细胞活性；DLP利用数字掩模精准固化，适用于微结构制备；SLA通过激光扫描获得高分辨率；喷墨打印则适合多材料集成。通过合理设计单体结构、交联策略和复合填料（如纳米粘土），水凝胶可获得形状记忆、自愈合和按需给药等功能。

临床转化挑战与展望

当前研究仍处于临床前阶段，面临性能指标报告不一致、制造参数记录不足、大动物模型缺乏等挑战。未来需建立模拟口腔温度–pH–载荷条件下的耐久性终点，通过可逆交联和纳米增强平衡响应性与强度，利用数字孪生指导结构设计，并推进以临床终点为导向的可行性试验。跨学科协作将加速4D打印智能水凝胶从实验室走向临床。