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3D生物打印為吞咽困難患者提供個(gè)性化膳食

魔猴君科技前沿 5小時(shí)前

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世界人口正在迅速老齡化。在法國，65歲以上的人口在2020年已占總?cè)丝诘?0%，預(yù)計(jì)到2050年將達(dá)到30%，日本也出現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。隨著年齡的增長，像吞咽這樣的簡單動(dòng)作都會(huì)變得困難。這種被稱為吞咽困難的疾病影響著數(shù)百萬人，并會(huì)顯著降低他們的生活質(zhì)量。

為了幫助患者，通常會(huì)使用經(jīng)過改良的質(zhì)地食物，例如果泥。然而，這些質(zhì)地很難適應(yīng)所有程度的吞咽困難：有些患者可以耐受稍硬的食物，而有些則需要非常軟的食物。九州大學(xué)和卡迪夫大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種3D生物打印方法，能夠制造定制的蛋白質(zhì)凝膠。通過精確的射頻和微波控制，他們可以調(diào)整食物的質(zhì)地、粘性和持水性，以滿足每個(gè)人的具體需求。

圖片來源：科學(xué)報(bào)告

3D生物打印助力個(gè)性化食品

對于患有吞咽困難的人來說，進(jìn)食可能會(huì)變得單調(diào)乏味，因?yàn)樗麄兺ǔＶ荒艹苑浅＼浕蚰z狀的食物。研究人員希望通過提供既營養(yǎng)又美味的食物來改變這種狀況。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們發(fā)明了一種用于3D打印食品的特殊“墨水”。它結(jié)合了油包水乳液、蛋白質(zhì)溶液和穩(wěn)定劑。少量的氯化鎂可以使混合物通過微波高效加熱，將液體制劑轉(zhuǎn)化為可食用的凝膠。

為了制作這些定制食品，研究人員受到卡迪夫大學(xué)研究成果的啟發(fā)，使用 Lego Mindstorms EV3 設(shè)計(jì)了自己的 3D 生物打印機(jī)。據(jù)九州大學(xué)首席研究員 Shuntaro Tsubaki 介紹，他們首先測試了不同的能量頻率來控制凝膠的稠度。然后，生物墨水通過精細(xì)噴嘴噴出，并使用射頻或微波精確加熱，使其成為凝膠。隨后，機(jī)器逐層打印凝膠，逐漸在打印床上構(gòu)建出最終形狀。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整施加能量的頻率，他們可以制作出質(zhì)地各異的凝膠，以滿足吞咽困難患者的需求。在接近 200 MHz 的較低頻率下，凝膠變得更堅(jiān)固，能很好地保持其形狀和吸水性。在類似于家用微波爐的 2.45 GHz 左右的較高頻率下，凝膠保持柔軟和粘稠。