首先是仿生舌面印刷

英国科学家与爱德堡大学的利兹大学领导的科学家已经复制了人类舌头的高度复杂的表面设计，并证明了它们印刷的合成硅胶结构模仿舌头表面的拓扑，弹性和润湿性。这些因素有助于食物或唾液与舌头的相互作用，进而影响口感、吞咽、说话、营养摄入和生活质量。

特别是自从新冠肺炎在大流行时期，保持社会距离给开展这种感官试验和消费者测试带来了重大挑战。一个仿生舌头将极大地有助于提高开发生产力，并减少制造商在早期阶段对人体试验的依赖。

舌头生物表面的复杂性给人工复制带来了挑战，为开发和筛选有效的长期口腔干燥综合症疗法或疗法增加了主要障碍——大约10%的普通人群和30%的老年人患有口腔干燥。

该研究的第一作者，埃弗伦·安达布罗-雷耶斯博士在利兹大学食品科学与营养学院做博士后时进行了这项研究。“重建普通人类语言的表面伴随着独特的建筑挑战。数百个被称为乳头的小芽状结构赋予了舌头特有的粗糙纹理，结合组织的柔软性质，从机械角度上创造了一个复杂的景观，”他说。“我们把注意力集中在舌头的前背侧部分，那里的一些乳头包含味觉受体，而很多乳头没有这样的受体。这两种乳头在提供适当的机械摩擦，以帮助口腔中的食物加工和足够的唾液，提供愉快的口感和吞咽时适当的润滑方面发挥着关键作用。我们的目标是在一个易于在实验室中复制口腔加工条件的表面上复制人类舌头的这些机械相关特征。”

研究小组采集了15个成年人舌头表面的硅胶印痕。这些印记被三维光学扫描，以绘制乳头的尺寸、密度和舌头的平均粗糙度。人们发现，人类舌头的纹理类似于随机布局。

该团队使用计算机模拟和数学建模来创建一个3D印刷人造表面用作含有孔的模具，其具有不同的乳头的形状和尺寸随机分布在具有右密度的表面上。这是对优化柔软性和润湿性的弹性体的复制品。

爱丁堡大学合作社，信息学学院的Rik Sarkar表示：“乳头的分布随机性似乎对舌头发挥着重要的感官作用。我们定义了一个名为碰撞概率的新概念，以测量将在该区域产生很大影响的机械损伤。在未来，我们将使用组合机器学习以及计算拓扑来创建不同健康和患病个体的舌头模型，以解决不同的口腔状况。”

然后，人造表面使用基于Leeds的机械工程学院的数字光处理技术印刷。

该团队使用不同的复杂液体进行了一系列实验，以确保印刷表面的润湿性——液体如何保持接触并在表面上扩散——以及润滑性能与人类舌头的印象相同。

利兹机械工程学院的联合作者迈克尔·布莱恩特博士说：“生物学原理的应用，摩擦和润滑的研究，在创造这种舌苔的表面上是该领域的重要一步。“生产具有相似结构和机械性能的舌头精确复制的能力将有助于简化口腔护理，食品和治疗技术的研究和开发。”

首席研究员Anwesha Sarkar是利兹大学的胶体和表面教授，他说:“准确地绘制和复制舌头表面，并将其与一种近似人类舌头弹性的材料结合起来，这不是一项简单的任务。”“利用来自多个STEM学科的专业知识，我们已经演示了3D打印硅胶表面，以模仿人类舌头的机械性能的前所未有的能力。我们认为，制造一种具有相关特性的合成表面，模仿复杂的结构特征，更重要的是模拟人类舌头的润滑性能，这对定量了解口腔内液体如何相互作用至关重要。这种仿生舌面还可以作为一种独特的机械工具，根据纹理属性帮助检测食品和高价饮料中的假药，这是一个全球关注的问题，有助于确保食品安全。最终，我们希望我们设计的表面可以在理解舌头的生物力学如何支撑人类进食和说话的基本原理方面发挥重要作用。”

该研究发表于ACS应用材料和界面。