Їжа майбутнього: 3D-біопринтинг допоможе людям із проблемами ковтання

У Японії розробили метод 3D-біодруку, що дозволяє створювати індивідуалізовану їжу для людей із дисфагією — порушенням ковтання, яке вражає мільйони людей у світі.

Джерело: techxplore.com

У старіючих суспільствах, таких як японське, навіть проста дія — проковтнути їжу — може бути проблемою. Зазвичай пацієнтам пропонують пюреподібні чи желеподібні страви, але вони не завжди відповідають різноманітним потребам: комусь потрібна м’яка консистенція, іншим — щільніша.

Команда з Університету Кюсю у співпраці з Кардіффським університетом запропонувала рішення: 3D-біопринтинг продуктів на основі білкових емульсій, які можна налаштовувати за текстурою, клейкістю та водоутриманням. Результати дослідження опубліковані у Scientific Reports.

Як працює технологія

Дослідники створили «біочорнило» з двох основних компонентів: емульсії олії у воді та розчину яєчного білка зі стабілізаторами. Додатково вони використали магній хлорид як допоміжний абсорбент мікрохвиль. Це дозволяє ефективно нагрівати суміш і запускати процес денатурації білка, після чого рідина перетворюється на гель.

Для друку команда зібрала спеціальний 3D-біопринтер на основі Lego Mindstorms EV3. Біочорнило екструдується через тонкий аплікатор, а в цей момент на нього подається контрольований імпульс радіочастотної (RF) чи мікрохвильової (MW) енергії. Саме це миттєво перетворює суміш на гель, який наноситься на поверхню шарами.

Контроль текстури за допомогою частоти

Виявилося, що зміна частоти енергії дозволяє отримувати різні за властивостями гелі. При використанні нижчої частоти (200 МГц, RF) формувався значно щільніший гель, що краще зберігав форму й воду. Натомість вища частота (2,45 ГГц, MW — як у звичайних мікрохвильових печах) давала м’якіший і більш клейкий гель.

«Найважливіше, що ми можемо регулювати текстуру їжі, створюючи індивідуально налаштовані страви для кожної людини», — пояснює Шунтаро Цубакі, провідний автор роботи та доцент факультету сільського господарства Університету Кюсю.

Перспективи застосування

Розробка має потенціал далеко за межами дієт для дисфагії. Вчені вже бачать можливості у виробництві штучного м’яса, функціонального харчування, медичних продуктів і навіть космічних раціонів. Окрім цього, контроль агрегації білків і здатність «захоплювати» аромати в олійній фазі може призвести до появи нових смакових технологій у харчовій індустрії.

Таким чином, 3D-біодрук може стати не лише порятунком для людей із проблемами ковтання, а й основою для майбутнього персоналізованого харчування.