Lumilikha ang mga siyentipiko ng unang biomimetic na ibabaw ng wika gamit ang 3D print – kaya nga

Wika ng biomimetic. Unibersidad ng Leeds

Ang mga siyentipiko sa kauna-unahang pagkakataon ay lumikha ng mga gawa ng tao na malambot na ibabaw na may mga texture na tulad ng wika na gumagamit ng 3D na pagpi-print, binubuksan ang mga bagong posibilidad para sa pagsubok ng mga katangian ng pagpoproseso ng oral food, teknolohiya ng pagkain, mga parmasyutiko at oral dryness therapy.

Ang mga siyentipikong British na pinangunahan ng University of Leeds sa pakikipagtulungan sa Unibersidad ng Edinburgh ay gumawa ng isang napaka-kumplikadong disenyo ng ibabaw ng dila ng tao at ipinakita na ang kanilang naka-pack na sintetikong istraktura ng silicone ay tinutularan ang topolohiya, nababanat at mabisa sa ibabaw ng wika.

Ang mga salik na ito ay nakakaapekto sa kung paano nakikipag-ugnay ang pagkain o laway sa wika, na kung saan ay maaaring makaapekto sa bibig, paglunok, pagsasalita, pagkonsumo ng pagkain at kalidad ng buhay.

Tutulungan ng wikang biomimetic ang mga developer na subukan ang mga bagong binuo na produkto at mapabilis ang mga bagong proseso ng pag-unlad nang hindi kailangan ng mga pagsubok sa tao sa maagang yugto, na madalas ay napakamahal at gumugol ng oras.

3D na naka-print na negatibong hulma

Naka-print na negatibong hugis sa isang 3D na imahe na may mga butas para sa filamentous at fungal papillae May-akda: University of Leeds

Sa partikular, mula sa simula COVID-19 ang pandemya, ang distansya sa panlipunan ay lumilikha ng mga makabuluhang hamon para sa pagsasagawa ng naturang sensory na pagsubok at pagsubok sa consumer. Ang wikang biomimetic ay magiging lubhang kapaki-pakinabang para sa pagpapabuti ng pagganap ng pag-unlad at mabawasan ang pagtitiwala ng mga tagagawa sa pagsubok ng tao sa maagang yugto.

Ang wikang biomimetic ay maaaring mag-alok ng maraming mga aplikasyon upang labanan ang pagpapa-peke ng pagkain at iba pang mga gamot na kinuha nang pasalita, hindi alintana kung ang mga katangiang pang-textal ay tumutugma sa mga tampok at makatipid ng malaking pagkalugi sa ekonomiya.

Ang kumplikadong likas na katangian ng biological na ibabaw ng wika ay lumilikha ng mga problema sa artipisyal na pagtitiklop, na lumilikha ng mga seryosong balakid sa pag-unlad at pagsubok ng mabisang pangmatagalang paggamot at therapies para sa dry bibig syndrome – nakakaapekto sa humigit-kumulang 10% ng populasyon at 30% ng mga matatanda. mula sa tuyong bibig.

Biomimic ibabaw ng dila

3D na optikal na imahe malapit sa dulo ng ibabaw ng wika ng tao. May-akda: Anvesha Sakar, University of Leeds

Ang nangungunang may-akda ng pag-aaral, si Dr. Efren Andabla-Reyes ay nagsagawa ng pag-aaral na ito habang isang mag-aaral ng doktor sa School of Food Science at Nutrisyon sa Leeds. Sinabi niya: “Ang pagpaparami sa ibabaw ng dila ng average na tao ay may mga natatanging problema sa arkitektura. Daan-daang maliliit na mga istrukturang tulad ng usbong na tinatawag na papillae ang nagbibigay sa dila ng isang katangian na magaspang na istraktura na sinamahan ng malambot na likas na katangian ng tela ay lumilikha ng isang kumplikadong tanawin mula sa isang mekanikal na pananaw.

“Nakatuon kami sa nauunang posterior na bahagi ng dila, kung saan ang ilan sa mga papillae na ito ay naglalaman ng mga panlasa, habang marami sa kanila ay kulang sa mga naturang receptor. Ang parehong uri ng papillae ay may kritikal na papel sa pagbibigay ng tamang mekanikal na alitan upang matulungan ang pagproseso ng pagkain sa bibig na may sapat na laway, na nagbibigay ng isang kaaya-aya na bibig at tamang pagpapadulas para sa paglunok.

“Hinanap namin na kopyahin ang mga kaugnay na mekanikal na katangian ng wika ng tao sa isang ibabaw na madaling gamitin sa laboratoryo upang makopya ang mga kondisyon sa pagproseso ng bibig.”

Ang pag-aaral, na pinagsasama ang natatanging kadalubhasaan sa colloid science, soft matter physics, dentistry, mechanical engineering at computer science, ay inilathala ngayon sa journal Mga inilapat na materyales at interface ng ACS.

Ang koponan ay gumawa ng mga silicon fingerprint sa mga ibabaw ng dila sa labinlimang matanda. Ang mga kopya ay na-scan na 3D optika upang maipakita ang laki, density at average na pagkamagaspang ng mga dila. Napag-alaman na ang pagkakayari ng wika ng tao ay kahawig ng isang random na istraktura.

Gumamit ang koponan ng mga simulation ng computer at simulation sa matematika upang lumikha ng isang 3D na naka-print na artipisyal na ibabaw na gumana bilang isang hulma na naglalaman ng mga butas na may hugis at sukat ng iba’t ibang mga papillae na sapalarang ipinamamahagi sa buong ibabaw na may nais na density. Ito ay ginawa sa mga replika laban sa elastomer ng na-optimize na lambot at basa.

Ang kapwa may-akda ng University of Edinburgh na si Rick Sarkar ng School of Computer Science ay nagsabi: “Ang pagiging random ng pamamahagi ng papillary ay tila may mahalagang papel sa pandama para sa wika.

“Nakilala namin ang isang bagong konsepto, na tinatawag na posibilidad ng banggaan, upang masukat ang mekanismo, na magkakaroon ng malaking epekto sa lugar na ito. Sa hinaharap, gagamit kami ng isang kumbinasyon ng pag-aaral ng makina at computational topology upang lumikha ng mga modelo ng wika ng iba’t ibang malusog at may sakit na mga tao upang matugunan ang iba’t ibang mga sakit sa bibig “.

Ang teknolohiyang 3D ay na-print sa artipisyal na ibabaw gamit ang digital na teknolohiya ng pagproseso ng ilaw na nakabase sa School of Mechanical Engineering sa Leeds.

Ang koponan ay nagsagawa ng isang serye ng mga eksperimento gamit ang iba’t ibang mga kumplikadong likido upang matiyak na ang basa ng ibabaw ng pag-print – habang pinapanatili ng likido ang contact at kumalat sa ibabaw ng lupa – at ang pagpapadulas ay kapareho ng mga naka-print sa dila ng tao.

Ang kapwa may-akda na si Dr Michael Bryant ng School of Mechanical Engineering sa Leeds ay nagsabi: “Ang paglalapat ng mga prinsipyo ng bio-tribological, pag-aaral ng alitan at pagpapadulas sa paglikha ng mala-dila na ibabaw na ito ay isang mahalagang hakbang pasulong sa lugar na ito. .

“Ang kakayahang gumawa ng tumpak na mga kopya ng mga ibabaw ng dila na may katulad na istraktura at mekanikal na mga katangian ay makakatulong sa streamline ng pananaliksik at pag-unlad sa pangangalaga sa bibig, pagkain at therapeutic na teknolohiya.”

Ang Punong Imbestigador na si Anvesha Sarkar, Propesor ng Colloids at Surfaces sa Leeds, ay nagsabi: “Ang tumpak na pagmamapa at pagtitiklop sa ibabaw ng mga wika at pagsasama-sama nito sa materyal na tinatayang ang pagkalastiko ng wika ng tao ay hindi maliit na gawain. Gamit ang karanasan ng maraming mga disiplina ng STEM, ipinakita namin inilapat ang ibabaw ng silicone sa 3D, gayahin ang mga katangiang mekanikal ng wika ng tao.

“Naniniwala kami na ang katha ng isang gawa ng tao sa ibabaw na may naaangkop na mga pag-aari na gumaya sa masalimuot na mga tampok sa arkitektura at, higit sa lahat, ang mga pampadulas na katangian ng wika ng tao ay pinakamahalaga sa pagkakaroon ng isang dami ng pag-unawa sa kung paano nakikipag-ugnay ang mga likido sa oral hole.

“Ang biomimetic na ibabaw ng dila na ito ay maaari ring maglingkod bilang isang natatanging tool sa mekanikal upang makita ang mga huwad sa pagkain at mahahalagang inumin batay sa mga katangian ng tela, na may kahalagahang pandaigdigan at masiguro ang kaligtasan ng pagkain.

“Sa huli, inaasahan namin na ang ibabaw na binuo namin ay maaaring maging mahalaga para sa pag-unawa sa kung paano ang batayan ng biomekaniko ng wika ay nakabatay sa mga pundasyon ng nutrisyon at pagsasalita ng tao.

Sanggunian: “3D biomimetic surfaces na gumaya ng wika para sa mga aplikasyon ng tribological” nina Efren Andablo-Reyes, Michael Bryant, Anne Neville, Paul Hyde, Rick Sarkar, Matthew Francis at Anvesha Sarkar, Oktubre 27, 2020, Mga inilapat na materyales at interface ng ACS.
DOI: 10.1021 / acsami.0c12925

Ang proyektong ito ay nakatanggap ng pagpopondo mula sa European Research Council (ERC) sa ilalim ng European Union’s Horizon 2020 na programa sa pagsasaliksik at pagbabago.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang paglulunsad ng NASA Walnops rocket ay makikita sa East America

Mapa ng visibility ng Kinnet-X. Kredito: NASA A. Mission upang tuklasin ang transportasyon sa kalawakan gamit ang enerhiya a NASA Ang rocket na tunog...

Nakikita ng NASA ang mga alon sa ibabaw ng dagat [Video]

Ang mga alon sa loob, o mga papasok na alon, ay maaaring umabot ng daan-daang mga paa sa ibaba ng ibabaw ng karagatan, ngunit...

Mga Kamangha-manghang Dinosauro na Naghahanap ng Kadiliman

Muling pagbuo ng Shuvuuia deserti artist. Kredito: Viktor Radermaker Ang maliit na dinosauro na nakatira sa disyerto ng Shuvuuia ay may natatanging paningin at...

Ang “Molecular glue” ay nagdaragdag ng kahusayan at ginagawang mas maaasahan ang pereskite solar cells sa paglipas ng panahon

Ginamit ng mga mananaliksik ang self-assemble na solong-layer na "molekular na pandikit" upang patigasin ang mga interface sa pereskite solar cells upang gawing mas...

Ang pag-iimbak ng nababagong enerhiya sa mga bato sa halip na mga baterya ng lithium

Kapag may labis na kuryente mula sa hangin o solar na enerhiya, sisingilin ang supply ng enerhiya. Ginagawa ito gamit ang isang sistema...

Newsletter

Subscribe to stay updated.