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浙江工商大学:通过3D打印制备模拟人舌基底应用于口腔软摩擦研究

发布时间:2022-06-07      点击次数:172


浙江工商大学食品与生物工程学院陈建设教授课题组设计并制作了兼备人舌表面微结构与化学性质的柔性仿生人舌基底应用于口腔软摩擦研究,相关研究成果在口腔软摩擦的体外模拟测试研究中具有重要的应用前景。该成果以“Development of a simulated tongue substrate for in vitro soft “oral" tribology study"为题发表于《Food Hydrocolloids》期刊。


尽管近年来在将摩擦学装置应用于口腔摩擦学方面的研究取得了很大进展,但目前广泛应用的体外口腔摩擦学测试技术常使用具有光滑表面的金属与弹性体,对真实舌面的复杂特征及其物理性能的模拟仍不*。哺乳动物舌表面有着复杂的几何结构,其粗糙度通常在数百微米,主要由富含味蕾细胞的菌状乳突以及底部包含机械感受神经末梢的丝状乳突随机分布构成。人舌的高变形性和复杂的拓扑结构结合唾液的润湿,控制着食物/口腔黏膜和人舌之间的摩擦和润滑。

 

研究团队在之前研究中,利用结构光学技术对于舌面分区的粗糙度进行人群统计,基于以上研究背景,该团队进一步探究舌面乳突形貌与舌面粗糙度的关系,基于此,设计模型丝状乳突微结构并依据人群特征,制作三类模拟丝状乳突微结构与分布的人舌基底。研究团队采用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S140,摩方精密)高效、精准地实现了上述设计微结构的模具制备。


图一模拟人舌基底三维模型及利用PDMS浇铸脱膜后的基底的微结构(模具尺寸:79 mm×39 mm由三块25 mm×35 mm区域构成,其中T1T2T3区分别分布490037602600个模拟乳突)


图二 T3类模拟人舌基底的体外软摩擦测试结果(T1,T2显示相同趋势)


摩擦试验结果显示不同黏度近黏度流体可构建完整构建Stribeck曲线,除此之外,利用模拟人舌基底测试时,边界润滑层获得表观摩擦系数值相较于使用光滑基底出现显著降低(≈1),与团队原位摩擦测试结果更为接近,证明应用具备一定人舌扑拓结构的基底于体外摩擦测试具有更好的模拟真实口腔软摩擦行为的潜力。

 

该工作得到国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年科学基金的支持。