Biomimetický jazyk. University of Leeds
Vědci poprvé vytvořili syntetické měkké povrchy s jazykově podobnými texturami prostřednictvím 3D tisku, což otevírá nové možnosti testování orálních léčivých vlastností potravin, technologie potravin, léků a sucha v ústech.
Vědci ve Velké Británii, vedeni University of Leeds ve spolupráci s University of Edinburgh, replikovali extrémně složitý povrch lidského jazyka, což ukazuje, že jejich potištěná syntetická silikonová struktura napodobuje povrch, pružnost a vlhkost jazyka.
Tyto faktory mohou hrát roli v interakci jídla nebo slin s jazykem, což může mít vliv na pocity v ústech, polykání, řeč, příjem potravy a kvalitu života.
Jazyk biomasy pomůže vývojářům prozkoumat nově navržené produkty, urychlit nové vývojové procesy bez nutnosti lidských experimentů v rané fázi, které jsou často velmi nákladné a časově náročné.
3D tištěný negativní vajíčko zobrazující díry v houbových papilách. Půjčka University of Leeds
Zejména od začátku COVID-19: Epidemická, sociální vzdálenost představuje pro takové smyslové experimenty, které vedou spotřebitelské testy, značné výzvy. Biometrický jazyk bude nesmírně užitečný pro zvýšení produktivity vývoje a snížení spoléhání producentů na lidské zkušenosti v raných fázích.
Biomasa může v budoucnu nabídnout nespočet aplikací pro boj proti falšování potravin – orálně dovážené léčiva, bez ohledu na to, zda vlastnosti ovlivňují vlastnosti tkání – mohou ušetřit obrovské ekonomické ztráty.
Složitá povaha biologického povrchu jazyka je výzvou pro umělou reprodukci, což zvyšuje velké bariéry účinné dlouhodobé léčby nebo léčby syndromu sucha v ústech. Asi 10% běžné populace je postiženo 30 30% starších osob. suchá ústa.
3D optický obraz blízko okraje povrchu lidského jazyka. Půjčka: Anvesha Sakar, University of Leeds
Hlavní autor studie, Dr. Efren Andablo-Reyes, provedl studii mezi postdoktorandem na Leeds Food Science School. Řekl. „Obnova povrchu průměrného lidského jazyka vede k jedinečným architektonickým výzvám. Stovky malých klíčících struktur zvaných papily dodávají jazyku charakteristickou drsnou strukturu, která spolu s měkkou povahou tkáně vytváří mechanicky složitou krajinu.
„Zaměřili jsme se na přední zadní část jazyka, kde některé z těchto papil obsahují receptory chuti, zatímco mnohé z nich ne. Oba typy papil hrají důležitou roli při zajišťování správného mechanického kontaktu, který podporuje zpracování potravy v ústech s odpovídajícím množstvím slin, zajišťuje dobrý orální pocit a správné mazání při polykání.
„Naším cílem bylo reprodukovat tyto mechanicky charakteristické rysy lidského jazyka v laboratoři pro snadné použití, abychom mohli reprodukovat podmínky pro orální zpracování.“
Studie, která kombinuje jedinečné zážitky z koloidní potravinářské vědy, fyziky měkkých materiálů, stomatologie, strojírenství a informatiky, byla zveřejněna v časopise Today. Aplikace ACS և Rozhraní,
Tým vzal silikonové otisky povrchů jazyka od patnácti dospělých. Dojmy byly získány 3D optikou naskenovanou pro zmapování velikosti, hustoty a průměrné drsnosti jazyka. Ukázalo se, že struktura lidského jazyka připomíná náhodné uspořádání.
Tým vytvořil 3D tištěný umělý povrch pro počítačovou simulaci աթ matematické modelování, aby fungoval jako forma obsahující jamky různých velikostí papil պատահ náhodně rozložené na povrchu se správnou hustotou. Jednalo se o repliku optimalizované měkkosti proti vlhkostním elastomerům.
Rick Sarkar, spoluautor školy informatiky na University of Edinburgh, uvedl: „Zdá se, že náhodné rozložení papil hraje v jazyce významnou emocionální roli.
„Zavedli jsme nový koncept zvaný pravděpodobnost srážky pro měření mechanizace, který bude mít v této oblasti velký dopad. V budoucnu použijeme kombinaci strojového učení – výpočetní topologie k vytvoření jazykových modelů pro různé zdravé a nemocné jedince k řešení různých orálních stavů. “
Umělý povrch byl poté vytištěn ve 3D pomocí technologie digitálního zpracování světla založené na Leeds School of Mechanical Engineering.
Tým provedl řadu experimentů s použitím různých komplexních kapalin, aby zajistil, že vlhkost na potištěném povrchu, jak se tekutina váže, šíří se po povrchu a mazací práce je stejná jako dojmy z lidské řeči.
Dr. Michael Bryant, spoluautor Leeds School of Mechanical Engineering, řekl: „Aplikace biomedicínských principů, studie kontaktních olejů, je průlomem v této oblasti při vytváření tohoto jazykového povrchu. ,
„Schopnost vyrábět přesné repliky povrchů jazyka s podobnou strukturou a mechanickými vlastnostmi pomůže usnadnit výzkum a vývoj v oblasti péče o ústní dutinu, potravin a lékařských technologií.“
Řekla profesorka povrchů Leeds Colloids, hlavní vyšetřovatelka Anvesha Sarkar. „Přesné zmapování povrchu jazyka, jeho reprodukce, jeho kombinace s materiálem, který přibližuje pružnost lidského jazyka, nebyl malým problémem. S využitím zkušeností mnoha subjektů STEM jsme prokázali bezkonkurenční schopnost 3D tištěných silikonových povrchů emulovat mechanický výkon lidského jazyka.
„Věříme, že výroba syntetického povrchu s příslušnými vlastnostmi, které napodobují složité architektonické prvky, a co je důležitější, mazací schopnost lidského jazyka, je nezbytná pro kvantitativní pochopení interakce tekutin v ústní dutině.“
„Tento povrch biomimetického jazyka může také sloužit jako jedinečný mechanický nástroj, který pomáhá detekovat padělky v potravinách, vysoce kvalitní nápoje založené na vlastnostech tkání, což je celosvětový problém, a může pomoci zajistit bezpečnost potravin.“
„Nakonec doufáme, že povrch, na kterém pracujeme, lze použít k pochopení toho, jak biomechanika jazyka poskytuje základ pro lidskou výživu a řeč.
Odkaz. Efren Andablo Reyes, Michael Bryanti, Anne Neville, Paul Hyde, Rick Sarkar, Matthew Francis և Anvesha Sarkar, „Geologicky biologicky podobné povrchy pro tribologické aplikace“, 27. října 2020 Aplikace ACS և Rozhraní,
DOI: 10.1021 / acsami.0c12925:
Tento projekt je financován Evropskou radou pro výzkum (ERC) v rámci programu Evropské unie pro výzkum a inovace Horizont 2020.