Ilmuwan Menciptakan Permukaan Biomimetik Bahasa Pertama Menggunakan Pencetakan 3D – Inilah Alasannya

Bahasa biomimetik. Universitas Leeds

Para ilmuwan telah menciptakan permukaan lunak sintetis dengan tekstur linguistik untuk pertama kalinya menggunakan pencetakan 3D, membuka kemungkinan baru untuk menguji sifat pemrosesan makanan oral, teknologi nutrisi, obat-obatan dan terapi mulut kering.

Ilmuwan Inggris yang dipimpin oleh University of Leeds bekerja sama dengan University of Edinburgh telah mereplikasi konsepsi permukaan lidah manusia yang sangat canggih dan telah menunjukkan bahwa struktur stempel silikon sintetis meniru topologi, elastisitas dan keterbasahan permukaan lidah.

Faktor-faktor ini berperan penting dalam bagaimana makanan atau air liur berinteraksi dengan lidah, yang pada akhirnya dapat memengaruhi sensasi di mulut, menelan, berbicara, asupan nutrisi, dan kualitas hidup.

Bahasa biomimetik akan membantu pengembang untuk menyaring produk baru yang dirancang dan mempercepat proses pengembangan baru tanpa perlu pengujian manusia pada tahap awal yang seringkali sangat mahal dan memakan waktu.

Cetak dalam Bahasa Negatif Dicetak dalam 3D

Hasil cetak negatif yang dicetak dalam 3D menunjukkan lubang untuk papila filiform dan fungiform. Kredit: Universitas Leeds

Terutama sejak awal COVID-19 pandemi, gangguan sosial telah menimbulkan tantangan yang signifikan untuk melakukan proses sensorik dan tes konsumen tersebut. Bahasa biomimetik akan sangat berguna untuk meningkatkan produktivitas pengembangan dan mengurangi kepercayaan produsen pada pengujian manusia di tahap awal.

Bahasa biomimetik juga dapat menawarkan banyak sekali aplikasi untuk memerangi pemalsuan dalam makanan dan obat-obatan oral lainnya jika atribut struktural merupakan karakteristik pemerintah dan dapat menghemat kerugian ekonomi yang sangat besar.

Sifat kompleks dari permukaan biologis lidah telah menimbulkan tantangan dalam replikasi buatan, menambah hambatan utama pada pengembangan dan skrining pengobatan atau terapi jangka panjang yang efektif untuk sindrom mulut kering – sekitar 10% dari populasi. umum dan 30% orang lanjut usia menderita mulut kering.

Permukaan Bahasa Biomimetik

Gambar optik 3D di dekat ujung permukaan lidah manusia. Kredit: Anwesha Sakar, Universitas Leeds

Penulis utama studi ini, Dr Efren Andablo-Reyes, melakukan penelitian ini sebagai rekan postdoctoral di Leeds School of Food and Nutrition Sciences. Dia berkata: “Menciptakan kembali permukaan bahasa manusia pada umumnya hadir dengan tantangan arsitektur yang unik. Ratusan struktur seperti kuncup kecil yang disebut papila memberikan ciri struktur kasar pada lidah yang dikombinasikan dengan sifat lembut kain menciptakan lanskap yang kompleks dari perspektif mekanis.

“Kami telah memfokuskan perhatian kami pada bagian punggung anterior lidah di mana beberapa papila ini mengandung reseptor rasa, sementara banyak di antaranya tidak memiliki reseptor seperti itu. Kedua jenis papila memainkan peran penting dalam memberikan gesekan yang tepat. mekanik untuk membantu mengubah makanan di mulut dengan jumlah air liur yang tepat, memberikan persepsi yang menyenangkan tentang sensasi di mulut dan pelumasan yang tepat untuk menelan.

“Kami bertujuan untuk mereplikasi fitur yang relevan secara mekanis dari bahasa manusia ini pada permukaan yang mudah digunakan di laboratorium untuk mereplikasi kondisi pemrosesan lisan.”

Studi yang menyatukan keterampilan unik dalam ilmu makanan koloid, fisika materi manis, kedokteran gigi, teknik mesin, dan ilmu komputer diterbitkan hari ini di jurnal. Bahan & Antarmuka Terapan ACS.

Tim mengambil cetakan silikon pada permukaan lidah dari lima belas orang dewasa. Tayangan dipindai secara optik dalam 3D untuk memetakan ukuran papilla, kepadatan, dan kekasaran rata-rata lidah. Plot bahasa manusia yang menyerupai pola acak ditemukan.

Tim menggunakan simulasi komputer dan pemodelan matematis untuk membuat permukaan buatan cetak 3D yang berfungsi sebagai cetakan berisi sumur dengan bentuk dan dimensi papila berbeda yang didistribusikan secara acak di permukaan dengan kepadatan yang tepat. Ini telah direplikasi terhadap elastomer dengan kelembutan dan kelembutan yang dioptimalkan.

Rekan penulis University of Edinburgh Rik Sarkar dari School of Computer Science mengatakan: “Distribusi papila yang acak tampaknya memainkan peran sensorik yang penting untuk bahasa.

“Kami telah menetapkan konsep baru yang disebut probabilitas tabrakan untuk mengukur mekanosensitivitas yang akan berdampak besar di area ini. Di masa mendatang, kami akan menggunakan kombinasi pembelajaran mesin dan topologi komputasi untuk membuat model bahasa dari individu sehat dan sakit yang berbeda untuk mengatasi berbagai kondisi. lisan “.

Permukaan buatan dicetak 3D menggunakan teknologi transformasi cahaya digital yang berbasis di Leeds School of Mechanical Engineering.

Tim melakukan serangkaian eksperimen menggunakan berbagai cairan kompleks untuk memastikan bahwa keterbasahan permukaan yang dicap – bagaimana cairan mempertahankan kontak dan menyebar ke permukaan – dan kinerja pelumasan sama dengan kesan lidah. manusia.

Michael Bryant, salah satu penulis dari Sekolah Teknik Mesin Leeds, berkata: “Penerapan prinsip-prinsip bio-tribologi, studi tentang gesekan dan pelumasan, dalam penciptaan permukaan linguistik ini merupakan langkah maju yang signifikan. di lapangan ini.

“Kemampuan untuk menghasilkan replika permukaan lidah yang akurat dengan struktur dan sifat mekanis yang serupa akan membantu menyederhanakan penelitian dan pengembangan untuk perawatan mulut, produk makanan, dan teknologi terapeutik.”

Anwesha Sarkar, Peneliti Utama, Profesor Koloid dan Permukaan di Leeds, mengatakan: “Memetakan dan mereplikasi permukaan lidah secara akurat dan menggabungkannya dengan bahan yang mendekati elastisitas lidah manusia bukanlah tugas kecil. Pengalaman dari berbagai disiplin ilmu STEM, kami telah mendemonstrasikan kemampuan permukaan silikon cetak 3D yang belum pernah ada sebelumnya untuk meniru kinerja mekanis lidah manusia.

“Kami percaya bahwa pembuatan permukaan sintetis dengan properti relevan yang meniru fitur arsitektur yang rumit, dan yang lebih penting kinerja pelumas lidah manusia sangat penting untuk mendapatkan pemahaman kuantitatif tentang bagaimana cairan berinteraksi di rongga mulut.

“Permukaan lidah biomimetik ini juga dapat berfungsi sebagai alat mekanis unik untuk membantu mendeteksi pemalsuan dalam makanan dan minuman yang bernilai tinggi berdasarkan atribut struktural, yang merupakan perhatian global dan dapat membantu memastikan keamanan pangan.

“Pada akhirnya, harapan kami adalah bahwa permukaan yang kita pikirkan dapat menjadi penting dalam memahami bagaimana biomekanik bahasa mendukung fondasi nutrisi dan ucapan manusia.

Referensi: “Permukaan Peniru Lidah Biomimetik 3D untuk Aplikasi Tribologis” oleh Efren Andablo-Reyes, Michael Bryant, Anne Neville, Paul Hyde, Rik Sarkar, Mathew Francis dan Anwesha Sarkar, 27 Oktober 2020, Bahan & Antarmuka Terapan ACS.
DOI: 10.1021 / acsami.0c12925

Proyek ini telah menerima dana dari European Research Council (ERC) dalam program penelitian dan inovasi European Union’s Horizon 2020.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.