利兹大学 3D打印阴模显示丝状和菌状乳头的孔
学分:利兹大学 科学家首次使用三维打印技术创造了具有舌状纹理的合成柔软表面，为测试食品的口腔加工特性、营养技术、制药学和口干治疗开辟了新的可能性
由利兹大学和爱丁堡大学合作领导的英国科学家已经复制了人类舌头的高度复杂的表面设计，并证明了他们印刷的合成硅酮结构模拟了舌头表面的拓扑结构、弹性和润湿性
这些因素有助于食物或唾液如何与舌头相互作用，进而影响口感、吞咽、言语、营养摄入和生活质量
仿生舌头将帮助开发人员筛选新设计的产品，加快新的开发过程，而不需要在早期阶段进行通常非常昂贵和耗时的人体试验
特别是，自新冠肺炎大流行爆发以来，社交距离对进行这种感官试验和消费者测试提出了重大挑战
仿生舌头将极大地有助于提高开发生产率，减少制造商在早期阶段对人体试验的依赖
仿生舌还可以在食品和其他口服药物的掺假问题上提供无数的应用，无论其纹理属性是主导特征还是可以节省巨大的经济损失
舌头生物表面的复杂性给人工复制带来了挑战，给开发和筛选有效的长期治疗或治疗口干综合征的方法增加了主要障碍——大约10%的普通人群和30%的老年人患有口干
该研究的主要作者，Dr
埃夫伦·安达布洛-雷耶斯在利兹大学食品科学与营养学院做博士后时进行了这项研究
他说:“重建一个普通人的舌头表面伴随着独特的建筑挑战
数百个被称为乳头的小芽状结构赋予舌头特有的粗糙纹理，结合舌头的柔软特性，从机械角度创造出复杂的景观
仿生舌头
学分:利兹大学 “我们将注意力集中在舌的前背侧，其中一些乳头含有味觉感受器，而许多乳头缺乏味觉感受器
这两种乳头在提供适当的机械摩擦以帮助食物在口腔中加工方面起着关键作用，具有足够的唾液量，提供令人愉快的口感感觉和适当的吞咽润滑
“我们的目标是在一个易于在实验室中用于复制口腔处理条件的表面上复制人类舌头的这些机械相关特征
" 这项研究汇集了食品胶体科学、软物质物理、牙科、机械工程和计算机科学领域的独特专业知识，今天发表在《美国化学学会应用材料与界面》杂志上
研究小组从15名成年人身上提取了舌头表面的硅胶印记
对印模进行三维光学扫描，以绘制乳头尺寸、密度和舌头的平均粗糙度
人们发现人类舌头的纹理类似于随机布局
该团队使用计算机模拟和数学建模，创建了一个三维打印的人工表面，作为一个包含孔的模具，不同乳头的形状和尺寸以正确的密度随机分布在表面上
这是针对具有最佳柔软性和润湿性的弹性体进行的复制成型
爱丁堡大学的合著者，信息学院的里克·萨卡尔说:“乳头分布的随机性似乎对舌头起着重要的感觉作用
“我们定义了一个新的概念，叫做碰撞概率，用来测量将在这个领域产生巨大影响的机械感应
在未来，我们将使用机器学习和计算拓扑学的结合来创建不同健康和患病个体的舌头模型，以解决各种口腔疾病
" 然后，基于利兹大学机械工程学院的数字光处理技术，人造表面被三维打印出来
接近人体舌尖表面的三维光学图像
学分:利兹大学安维沙·萨卡尔 该团队使用不同的复杂液体进行了一系列实验，以确保印刷表面的润湿性——液体如何保持接触并在表面上浮动——以及润滑性能与人类舌头的印象相同
合著者Dr
利兹大学机械工程学院的迈克尔·布莱恩特说:“生物摩擦学原理的应用，对摩擦和润滑的研究，在创造这种舌状表面方面是这一领域向前迈出的重要一步
“制造具有相似结构和机械性能的舌头表面的精确复制品的能力将有助于简化口腔护理、食品和治疗技术的研究和开发
" 利兹大学胶体与表面教授，首席研究员安薇莎·萨卡尔说:“精确绘制和复制舌头表面，并将其与近似于人类舌头弹性的材料结合起来，这可不是一件小事
利用多种干细胞学科的专业知识，我们展示了三维印刷硅胶表面模拟人类舌头机械性能的前所未有的能力
“我们认为，制造一个具有模拟复杂建筑特征的相关特性的合成表面，更重要的是人类舌头的润滑性能，对于定量了解口腔内液体的相互作用至关重要
“这种仿生舌头表面也可以作为一种独特的机械工具，帮助检测基于文本属性的食品和高价值饮料中的假货，这是一个全球关注的问题，有助于确保食品安全
“最终，我们希望我们设计的表面对于理解舌头的生物力学是如何支撑人类进食和说话的基础非常重要
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