通過3D打印制備模擬人舌基底應用于口腔軟摩擦研究

浙江工商大學食品與生物工程學院陳建設教授課題組設計并制作了兼備人舌表面微結構與化學性質的柔性仿生人舌基底應用于口腔軟摩擦研究，相關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用前景。該成果以“Development of a simulated tongue substrate for in vitro soft “oral" tribology study"為題發表于《Food Hydrocolloids》期刊。

盡管近年來在將摩擦學裝置應用于口腔摩擦學方面的研究取得了很大進展，但目前廣泛應用的體外口腔摩擦學測試技術常使用具有光滑表面的金屬與彈性體，對真實舌面的復雜特征及其物理性能的模擬仍不*。哺乳動物舌表面有著復雜的幾何結構，其粗糙度通常在數百微米，主要由富含味蕾細胞的菌狀乳突以及底部包含機械感受神經末梢的絲狀乳突隨機分布構成。人舌的高變形性和復雜的拓撲結構結合唾液的潤濕，控制著食物/口腔黏膜和人舌之間的摩擦和潤滑。

研究團隊在之前研究中，利用結構光學技術對于舌面分區的粗糙度進行人群統計，基于以上研究背景，該團隊進一步探究舌面乳突形貌與舌面粗糙度的關系，基于此，設計模型絲狀乳突微結構并依據人群特征，制作三類模擬絲狀乳突微結構與分布的人舌基底。研究團隊采用面投影微立體光刻3D打印技術(nanoArch S140，摩方精密)高效、精準地實現了上述設計微結構的模具制備。

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構(模具尺寸：79 mm×39 mm由三塊25 mm×35 mm區域構成，其中T1，T2，T3區分別分布4900，3760，2600個模擬乳突)

圖二 T3類模擬人舌基底的體外軟摩擦測試結果(T1,T2顯示相同趨勢)

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

該工作得到國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金青年科學基金的支持。