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3D打印的首次仿生舌头表面

3D打印的首次仿生舌头表面

Scientists已经创建合成软表面与舌状使用三维打印首次纹理。

这开辟了新途径,用于测试食品的口腔加工性能,营养 技术,制药,口干治疗。

英国科学体育外围平台领导的 体育外围平台合作与爱丁堡有大学 复制一个人的舌头的高度复杂的表面设计, 表明,其印刷的合成有机硅结构模仿 拓扑结构中,弹性和舌头的表面的润湿性。

这些因素 仪器用舌头怎么食物或唾液相互作用,这反过来又可以 影响口感,吞咽,言语,营养摄入和生活质量。

具体地,由于 发病covid-19大流行,社交距离已经构成显著 挑战开展这样的感觉试验和消费者测试。仿生 舌头将是极大的帮助,以提高开发效率和 降低制造商在初期人体试验的依赖。

从多个利用干专长 学科,我们演示了3D打印的前所未有的能力 有机硅表面,以人的舌头的模拟物的机械性能。

教授anwesha萨卡,食品科学与营养学

的复杂性 舌头的生物表面已经对人工复制的挑战,加入 在发展的重大障碍,有效的筛选持久 治疗或疗法口干综合征 - 一般的约10% 及以上人口中30%的人忍着口干。

研究 主要作者,博士埃弗伦andablo雷耶斯进行这项研究同时 在博士后研究员 在体育外围平台食品科学与营养学。他说:“重建的表面 一般人的舌头带有独特的建筑挑战。几百个 小花蕾般称为乳头给舌头其特征结构 粗糙的质感,在结合组织的软质创建 从机械的角度复杂景观。

“我们集中我们的注意力 在舌头上的前背部分,其中一些这些乳头 含有味觉受体,而其中许多人缺乏这种受体。

“这两种乳头 在提供正确的机械摩擦,以援助食品加工中发挥关键作用 在嘴中的足够量的唾液,提供愉悦的口感 感知和吞咽适当的润滑。

“我们的目的是复制 人的舌头的表面,这些机械相关特性 很容易在实验室中使用复制口服加工条件。”

该 研究食品胶体科学带来一起独特的专长,软 凝聚态物理,牙科,机械工程和计算机科学 今天出版的杂志 ACS Applied Materials & Interfaces.

生产舌头表面的精确副本具有相似的结构和机械性能的能力将有助于口腔护理,食品和治疗技术流的研究和开发。

博士迈克尔·布赖恩特,机械工程学院

该 团队历时舌头表面的硅印象从十五个有成年人。该 印象是三维光学扫描映射乳头的尺寸,密度和 平均粗糙度舌头的。一个人的舌头的纹理被发现 类似于一个随机布局。

人类的味觉的硅印象和 tongue.

人类的味觉的硅印象和 舌。人的舌头印数从15名健康对照者 早晨,因为吃喝至少两个小时。信用:anwesha萨卡

该 研究小组利用计算机模拟和数学模型来创建 三维印刷人造表面到功能作为含有井形状的模具 和不同的乳头的尺寸横跨随机分布 与右密度表面。这是复制品成型对弹性体的优化 柔软性和润湿性。

大学 爱丁堡合着者,里克 - 信息学院的萨卡说:“ 随机性乳头的分布似乎发挥了重要的感觉 角色的舌头。

“我们 定义了一个名为新概念 碰撞 可能性 测量mechanosensing将有这样大的冲击 区。在未来,我们将利用机器学习的结合, 计算拓扑创造多样化的健康和疾病的舌头模型 个人解决各种口腔疾病“。

人工 表面然后3D使用基于在数字光处理技术印刷 机械工程在体育外围平台的学校。

示出了用于丝状孔3D印刷阴模和 fungiform papillae示出了用于丝状孔3D印刷阴模和 菌状乳头。信用:体育外围平台

该 团队利用不同的复杂流体,以确保进行了一系列的实验 印刷表面的润湿性 - 一个液体如何保持跨越接触和传播 表面 - 和润滑性能是一样的人的舌头 印象。

合着者 博士迈克尔·布莱恩特从 机械工程学院 在体育外围平台说:“应用 生物摩擦学原则,摩擦与润滑的研究中, 这个舌形表面的创建是向前一个显著步骤在该 领域。

“的 以产生舌的精确副本的能力具有相似结构的表面 和机械性能将有助于简化研究和开发 口腔护理,食品和治疗技术“。

the new polymer used by the team (right). 该 softer polymer is a better 接近到组织. 仿生舌头被球队使用了新的聚合物。较软的聚合物是较好的 接近到组织

主要 研究者anwesha萨卡,在体育外围平台胶体和表面的教授,说:“准确 映射和复制舌表面和组合,与一个材料 近似于人类舌头的弹性是不小的任务。

“治理 从多学科的茎的专业知识,我们已经证明了前所未有的 一个三维印刷硅树脂表面的能力,以模拟的机械性能 人类的舌头。

“我们 相信,制造具有相关性质的合成表面 模仿了复杂的建筑特色,以及更重要的是所述润滑 人的舌头的性能是至关重要的,以获得定量 理解流体在口腔内是如何相互作用的。

“这个 仿生舌头表面也可以作为一个独特的机械工具,以帮助检测 假冒食品和高价值的饮料基于纹理属性, 这是一个全球性的问题,并可能有助于确保食品安全。

“最终, 我们的希望是,我们设计的表面可以理解重要 如何舌头的生物力学托换人类饲养的基本面 并讲话。

该项目已欧盟展望2020研究和创新计划下收到了来自欧洲研究委员会(ERC)的资助

更多信息:

顶部图像:三维光学图像接近人类的尖端 舌头表面。信用: anwesha萨卡,体育外围平台

该 纸“的摩擦应用三维仿生舌模拟表面”是 出版于 ACS Applied Materials & Interfaces 10月27日2020(DOI: 10.1021 / acsami.0c12925)

对于 体育外围平台新闻办公室安娜·哈里森的其他信息联系大学 a.harrison@leeds.ac.uk

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