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3D打印第一个仿生舌面

3D打印第一个仿生舌面

S在使用3D打印首次使用舌纹纹理创建了合成软曲面。

这为测试食物的口服处理属性开辟了新的可能性,营养 技术,药剂和口干疗法。

由此引领的英国科学家 澳门金沙游戏与爱丁堡大学合作 复制了人类舌头的高度复杂的表面设计 证明了他们印刷的合成硅胶结构模仿 舌头表面的拓扑,弹性和润湿性。

这些因素是 有助于食物或唾液与舌头相互作用,又可以 影响口感,吞咽,言语,营养摄入和生活质量。

特别是,因为 Covid-19大流行病的发作,社会疏散构成了重要 挑战进行此类感官试验和消费者测试。仿生学 舌头将非常有助于提高发展生产力和 减少制造商在早期阶段的人体试验依赖。

利用多个茎的专业知识 学科,我们证明了3D印刷的前所未有的能力 有机硅表面模仿人舌的机械性能。

Anwesha Sarkar教授,食品科学和营养学院

复杂的性质 舌头的生物表面在人造复制方面提出了挑战,加入 有效持久的发展和筛查的主要障碍 干口综合征的治疗或疗法 - 大约10%的一般 人口和30%的老年人患有口干。

研究 领导作者,埃夫伦博士和阿布洛雷亚斯博士进行了这项研究 博士后研究员 利兹食品科学与营养学院。他说:“重新创造一个表面 普通人类舌头具有独特的建筑挑战。几百个 称为乳头的小芽样结构给出了舌头它的特征 粗糙的质地,组合到组织的软性创造一个 从机械角度来看复杂的景观。

“我们关注我们的注意力 在舌头的前背部部分,其中一些乳头 含有味觉受体,而其中许多受体缺乏此类受体。

“两种乳头 在提供正确的机械摩擦方面发挥关键作用以辅助食品加工 用足够的唾液用足够的唾液,提供令人愉快的口感 吞咽吞咽和适当的润滑。

“我们旨在复制 这些机械相关的人类舌头相关特征 在实验室中易于使用以复制口头处理条件。“

该 在食品胶体科学中汇集独特专业知识的研究,柔软 物理,牙科,机械工程与计算机科学是 今天发表于期刊 ACS. Applied Materials & Interfaces.

具有相似结构和机械性能的舌苔精确复制的能力将有助于为口腔护理,食品和治疗技术进行简化的研发。

机械工程学院Michael Bryant博士

该 团队从十五名成年人中占据了舌头的硅胶印象。该 印象是光学扫描的3D,以映射乳头尺寸,密度和 舌头的平均粗糙度。发现了人类舌头的纹理 类似于随机布局。

人类口味的硅胶印象 tongue.

人类口味的硅胶印象 舌。从15个健康的科目中收集了人类的舌头印象 早上,吃完后至少两个小时吃。信用:Anwesha Sarkar

该 团队使用计算机仿真和数学建模来创建一个 3D印刷人造表面用作含有井的模具 和不同的乳头的尺寸随机分布在 表面具有右密度。这是对优化的弹性体的复制品 柔软性和润湿性。

大学 Edinburgh Co-Author,信息学学校的Rik Sarkar说:“ 乳头的分布随机性似乎发挥着重要的感官 舌头的作用。

“我们 定义了一个名为的新概念 碰撞 可能性 为了测量这将对这一影响力的机械损伤 区。未来,我们将使用机器学习的组合和 计算拓扑以创造多元化健康和患病的舌模型 个人解决各种口腔条件。“

人工 然后使用基于数字光处理技术的3D印刷3D 利兹机械工程学院。

3D印刷负模显示丝状孔的孔 fungiform papillae3D印刷负模显示丝状孔的孔 真菌乳头。信誉:澳门金沙游戏

该 团队使用不同的复杂液体进行一系列实验,以确保 印刷表面的润湿性 - 液体如何保持接触并散布 表面 - 润滑性能与人舌相同 印象。

共同作者 迈克尔博士博物馆来自 机械工程学院 利兹说:“应用 生物学原理,摩擦和润滑研究,在 这种舌状表面的创造是这方面的重要一步 领域。

“ 能够生产具有相似结构的舌面的准确复制品 和机械性质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 接近生物组织. 仿生舌与团队使用的新聚合物。更柔软的聚合物是更好的 接近生物组织

主要 调查员Anwesha Sarkar,LEEDS的胶体和表面教授说:“准确 映射和复制舌片表面并将其与材料相结合 近似于人类舌头的弹性是没有小的任务。

“利用 来自多个词干学科的专业知识,我们证明了前所未有的 3D印刷硅胶表面的能力模拟机械性能 人的舌头。

“我们 相信制造合成表面的相关性质 模仿错综复杂的架构特征,更重要的是润滑 人类舌头的性能至关重要,以获得量化 了解流体如何在口腔内互动。

“这个 仿生舌表面也可以用作独特的机械工具来帮助检测 基于纹理属性的食品和高价值饮料中的假冒饮料, 这是一个全球担忧,可以帮助确保食品安全。

“最终, 我们的希望是我们所设计的表面可能对理解很重要 舌头的生物力学如何支撑人类饲养的基本面 和演讲。

该项目已收到欧洲联盟Horizo​​ n 2020研究和创新计划下的欧洲研究委员会(ERC)的资金

更多的信息:

顶部图片:3D光学图像接近人的尖端 舌头表面。信用: 澳门金沙游戏安德斯萨萨尔加尔

该 纸张'3D仿生舌模型用于摩擦学应用的曲面 出版于 ACS. Applied Materials & Interfaces 2020年10月27日(DOI: 10.1021 / ACS.AMI.0C12925)

对于 附加信息联系LEEDS大学新闻办公室Anna Harrison a.harrison@leeds.ac.uk.

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