INVESTIGACIÓN Y DISEÑO


Imprimen en 3D una lengua que imita el tejido biológico para analizar las reacciones del gusto

28/10/2020

CATEGORíA: Nuevos avances

Científicos de la Universidad de Leeds han creado superficies suaves sintéticas con texturas en forma de lengua por primera vez utilizando la impresión 3D para probar las reacciones de los procesamientos de alimentos


Lengua biomimética con el nuevo polímero utilizado por el equipo. El polímero más blando es un mejor acercamiento al tejido biológico.

 

Esto abre nuevas posibilidades para probar las propiedades de procesamiento oral de alimentos, tecnologías nutricionales, productos farmacéuticos y terapias para la boca seca.

 

Científicos del Reino Unido dirigidos por la Universidad de Leeds en colaboración con la Universidad de Edimburgo han replicado el diseño de superficie altamente sofisticado de una lengua humana y han demostrado que su estructura de silicona sintética impresa imita la topología, elasticidad y humectabilidad de la superficie de la lengua.

 

Estos factores son fundamentales para la forma en que los alimentos o la saliva interactúan con la lengua, lo que a su vez puede afectar la sensación en la boca, la deglución, el habla, la ingesta nutricional y la calidad de vida. Particularmente, desde el inicio de la pandemia de COVID-19, el distanciamiento social ha planteado desafíos importantes para llevar a cabo tales ensayos sensoriales y pruebas de consumo. Una lengua biomimética será de gran ayuda para aumentar la productividad del desarrollo y reducir la dependencia de los fabricantes de los ensayos en humanos en las primeras etapas.

 

La naturaleza compleja de la superficie biológica de la lengua ha planteado desafíos en la replicación artificial, agregando obstáculos importantes para el desarrollo y la detección de tratamientos o terapias efectivas y duraderas para el síndrome de boca seca: aproximadamente el 10% de la población general y el 30% de las personas mayores sufren de boca seca.

 

El autor principal del estudio, el Dr. Efren Andablo-Reyes, realizó esta investigación mientras era becario postdoctoral en la Escuela de Ciencias de la Alimentación y Nutrición de Leeds. Dijo: “Recrear la superficie de una lengua humana promedio conlleva desafíos arquitectónicos únicos. Cientos de pequeñas estructuras en forma de yemas llamadas papila le dan a la lengua su característica textura rugosa que, en combinación con la naturaleza suave del tejido, crean un paisaje complicado desde una perspectiva mecánica. “Centramos nuestra atención en la sección dorsal anterior de la lengua, donde algunas de estas papilas contienen receptores gustativos, mientras que muchas de ellas carecen de dichos receptores. Ambos tipos de papilas desempeñan un papel fundamental a la hora de proporcionar la fricción mecánica adecuada para ayudar a procesar los alimentos en la boca con la cantidad adecuada de saliva, proporcionando una sensación placentera en la boca y una lubricación adecuada para tragar. Nuestro objetivo era replicar estas características mecánicamente relevantes de la lengua humana en una superficie que sea fácil de usar en el laboratorio para replicar las condiciones de procesamiento oral".

 

El equipo tomó impresiones de silicona de las superficies de la lengua de quince adultos. Las impresiones se escanearon ópticamente en 3D para mapear las dimensiones de las papilas, la densidad y la rugosidad promedio de las lenguas. Se encontró que la textura de una lengua humana se asemeja a un diseño aleatorio.

 

El equipo utilizó simulaciones por computadora y modelado matemático para crear una superficie artificial impresa en 3D que funciona como un molde que contiene pozos con la forma y dimensiones de las diferentes papilas distribuidas aleatoriamente por la superficie con la densidad correcta. Este fue moldeado por réplica contra elastómeros de suavidad y humectabilidad optimizadas. El coautor de la Universidad de Edimburgo, Rik Sarkar de la Escuela de Informática, apunta que: “La aleatoriedad en la distribución de las papilas parece jugar un papel sensorial importante para la lengua. “Definimos un nuevo concepto llamado probabilidad de colisión para medir la detección mecánica que tendrá un gran impacto en esta área. En el futuro, utilizaremos una combinación de aprendizaje automático y topología computacional para crear modelos de lengua de diversos individuos sanos y enfermos para abordar diversas afecciones bucales".

 

Más tarde, la superficie artificial se imprimió en 3D utilizando tecnología de procesamiento de luz digital con sede en la Escuela de Ingeniería Mecánica de Leeds.

 

El equipo realizó una serie de experimentos utilizando diferentes fluidos complejos para garantizar que la humectabilidad de la superficie impresa (cómo un líquido mantiene el contacto y se extiende a través de una superficie) y el rendimiento de la lubricación era el mismo que el de las impresiones de la lengua humana.

 

El coautor, el Dr. Michael Bryant de la Escuela de Ingeniería Mecánica de Leeds, dijo: “La aplicación de los principios biológico-tribológicos, el estudio de la fricción y la lubricación, en la creación de esta superficie en forma de lengua es un importante paso adelante en este campo. "La capacidad de producir réplicas precisas de las superficies de la lengua con una estructura y propiedades mecánicas similares ayudará a agilizar la investigación y el desarrollo para el cuidado bucal, los productos alimenticios y las tecnologías terapéuticas".

 

Fuente: www.leeds.ac.uk

 

 

 

 

 

 

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