世界人口正在迅速老齡化。在法國(guó)，65歲以上的人口在2020年已占總?cè)絲詰?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(zhù)年齡的增長(cháng)(zhǎng)，像吞咽這樣的簡(jiǎn)(jiǎn)單動(dòng)(dòng)作都會(huì )(huì)變得困難。這種被稱(chēng)(chēng)為吞咽困難的疾病影響著(zhù)數(shù)百萬(wàn)(wàn)人，并會(huì )(huì)顯著(zhù)降低他們的生活質(zhì)(zhì)量。

為了幫助患者，通常會(huì )(huì)使用經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)改良的質(zhì)(zhì)地食物，例如果泥。然而，這些質(zhì)(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)(xué)和卡迪夫大學(xué)(xué)的研究人員開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)了一種3D生物打印方法，能夠制造定制的蛋白質(zhì)(zhì)凝膠。通過(guò)(guò)精確的射頻和微波控制，他們可以調(diào)整食物的質(zhì)(zhì)地、粘性和持水性，以滿(mǎn)(mǎn)足每個(gè)(gè)人的具體需求。

圖片來(lái)(lái)源：科學(xué)(xué)報(bào)告

3D生物打印助力個(gè)(gè)性化食品

對(duì)于患有吞咽困難的人來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)，進(jìn)(jìn)食可能會(huì )(huì)變得單調(diào)乏味，因?yàn)樗麄兺ǔＶ荒艸苑淺＼浕蚰z狀的食物。研究人員希望通過(guò)(guò)提供既營(yíng)(yíng)養(yǎng)又美味的食物來(lái)(lái)改變這種狀況。為了實(shí)(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們發(fā)(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)(zhì)溶液和穩(wěn)定劑。少量的氯化鎂可以使混合物通過(guò)(guò)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)(xué)研究成果的啟發(fā)(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)(xué)首席研究員 Shuntaro Tsubaki 介紹，他們首先測(cè)試了不同的能量頻率來(lái)(lái)控制凝膠的稠度。然后，生物墨水通過(guò)(guò)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)(fā)現(xiàn)，通過(guò)(guò)調(diào)整施加能量的頻率，他們可以制作出質(zhì)(zhì)地各異的凝膠，以滿(mǎn)(mǎn)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(lèi)(lèi)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。

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這項(xiàng)技術(shù)(shù)不僅限于治療吞咽困難的食物。它還可以用于生產(chǎn)(chǎn)人造肉、功能性或治療性食品，甚至膳食配給。研究人員已經(jīng)(jīng)在探索其他可用于3D打印的可食用成分，并相信這種方法還可以通過(guò)(guò)控制蛋白質(zhì)(zhì)質(zhì)(zhì)地和捕捉脂肪相中的香氣來(lái)(lái)改善口感。

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