浙江工商大學(xué)：通過3D打印制備模擬人舌基底應(yīng)用于口腔軟摩擦研究

來源：摩方精密

浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院陳建設(shè)教授課題組設(shè)計(jì)并制作了兼?zhèn)淙松啾砻嫖⒔Y(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的柔性仿生人舌基底應(yīng)用于口腔軟摩擦研究，相關(guān)研究成果在口腔軟摩擦的體外模擬測試研究中具有重要的應(yīng)用前景。該成果以“Development of a simulated tongue substrate for in vitro soft “oral” tribology study”為題發(fā)表于《Food Hydrocolloids》期刊。

盡管近年來在將摩擦學(xué)裝置應(yīng)用于口腔摩擦學(xué)方面的研究取得了很大進(jìn)展，但目前廣泛應(yīng)用的體外口腔摩擦學(xué)測試技術(shù)常使用具有光滑表面的金屬與彈性體，對真實(shí)舌面的復(fù)雜特征及其物理性能的模擬仍不完全。哺乳動(dòng)物舌表面有著復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，其粗糙度通常在數(shù)百微米，主要由富含味蕾細(xì)胞的菌狀乳突以及底部包含機(jī)械感受神經(jīng)末梢的絲狀乳突隨機(jī)分布構(gòu)成。人舌的高變形性和復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合唾液的潤濕，控制著食物/口腔黏膜和人舌之間的摩擦和潤滑。

研究團(tuán)隊(duì)在之前研究中，利用結(jié)構(gòu)光學(xué)技術(shù)對于舌面分區(qū)的粗糙度進(jìn)行人群統(tǒng)計(jì)，基于以上研究背景，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究舌面乳突形貌與舌面粗糙度的關(guān)系，基于此，設(shè)計(jì)模型絲狀乳突微結(jié)構(gòu)并依據(jù)人群特征，制作三類模擬絲狀乳突微結(jié)構(gòu)與分布的人舌基底。研究團(tuán)隊(duì)采用面投影微立體光刻3D打印技術(shù)(nanoArch S140，摩方精密)高效、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)了上述設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)的模具制備。

圖一模擬人舌基底三維模型及利用PDMS澆鑄脫膜后的基底的微結(jié)構(gòu)(模具尺寸：79 mm×39 mm由三塊25 mm×35 mm區(qū)域構(gòu)成，其中T1，T2，T3區(qū)分別分布4900，3760，2600個(gè)模擬乳突)

圖二 T3類模擬人舌基底的體外軟摩擦測試結(jié)果(T1,T2顯示相同趨勢)

摩擦試驗(yàn)結(jié)果顯示不同黏度近黏度流體可構(gòu)建完整構(gòu)建Stribeck曲線，除此之外，利用模擬人舌基底測試時(shí)，邊界潤滑層獲得表觀摩擦系數(shù)值相較于使用光滑基底出現(xiàn)顯著降低(≈1)，與團(tuán)隊(duì)原位摩擦測試結(jié)果更為接近,證明應(yīng)用具備一定人舌撲拓結(jié)構(gòu)的基底于體外摩擦測試具有更好的模擬真實(shí)口腔軟摩擦行為的潛力。

該工作得到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金的支持。

原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.106991