בחברות מזדקנות במהירות כמו יפן, המעשה הפשוט של ארוחות בליעה יכול להיות מאתגר עבור רבים. מצב זה, המכונה דיספגיה, משפיע על מיליוני אנשים ברחבי העולם ויכול לרדת באופן משמעותי את איכות חייו של האדם. בעוד שמזונות ששונו מרקם כמו פירה יכולים להפוך את הבליעה לבטוחה יותר, קשה להתאים את המזונות הללו לספקטרום הרחב של דיספגיה, מכיוון שאנשים מסוימים יכולים לסבול ארוחות מוצקות יותר בעוד שאחרים דורשים מרקמים רכים בהרבה. פרסום בכתב העת דוחות מדעייםצוותי מחקר מאוניברסיטת קיושו ואוניברסיטת קרדיף פיתחו שיטת הדפסת ביו תלת מימד חדשה שיכולה להתאים אישית את המרקם, ההדבקות ושמירת המים של ג'לי אמולסיה מבוססי חלבון לתזונה של דיספגיה באמצעות אנרגיה רדיו-תדר מבוקרת (RF) ואנרגיה במיקרוגל (MW).
עבור אנשים רבים עם דיספגיה, ארוחות מוגבלות לרוב לחומרים דמויי ג'לי, שיכולים להפחית את ההנאה מאכילה. המטרה שלנו היא ליצור ארוחות שאינן רק בטוחות אלא גם מושכות. "
שונטארו צובאקי, סופר ראשון ופרופסור חבר בפקולטה לחקלאות באוניברסיטת קיושו
צובאקי ראה הזדמנות ליישם את המומחיות שלו במיקרוגל הנדסת כדי לפתור אתגר זה. "שיטות חימום קונבנציונאליות מחממות את כל מה שבפנים ללא הבחנה-בין החלקים שאתה רוצה להגיב ואת החלקים שאתה לא," הוא מרחיב. "מיקרוגל שונים זה מזה. ניתן לשלוט עליהם כדי לחמם רק חומרים ספציפיים באופן סלקטיבי. דיוק זה הוא המפתח."
הצוות פיתח לראשונה ביו-קשר המורכב משני תרכובות עיקריות: תחליב שמן-במים יציב ותמיסה מימית המכילה חלבון לבן ומייצבים. לאחר מכן משולבים אלה עם כמות קטנה של מגנזיום כלוריד, המשמש כסיוע לספיגת מיקרוגל, ומסייע לביו -סינק להתחמם ביעילות ולקדם את דנת החלבון הדרוש כדי שהנוזל יתמצק לג'ל. כדי להדפיס את הביו -סינק הזה, הצוות בנה ביו -ביו -תלת מימד בהתאמה אישית באמצעות Lego Mindstorms EV3 בהשראת מחקרים קודמים של משתפי הפעולה שלהם באוניברסיטת קרדיף.
"לאחר שהבדיקות הראשוניות שלנו הוכיחו שנוכל לשלוט במרקם של הג'ל בתדרי אנרגיה שונים, לאחר מכן העמסנו את ה- Bioink למדפסת התלת מימד והוצאנו אותו דרך מוליך דק", מסביר צובאקי. "כאשר ה- Bioink עובר על המוליך, אנו מיישמים עליה פרץ מבוקר של אנרגיה RF או MW, והופך את הביולוגית לג'ל. הג'ל הזה מופקד על שכבת צלחת ההדפסה בשכבה כאשר זרבובית הביו -פרינטר עוברת על המנה."
הניסויים של הצוות הדגימו כי פשוט שינוי תדירות האנרגיה המופעלת, הם יכולים לייצר ג'לים עם מגוון תכונות המתאימות לדרישות דיאטה שונות של דיספגיה. כאשר השתמשו בתדר נמוך יותר של 200 מגהרץ, הנופל בטווח התדרים הרדיו, הג'ל שהתקבל היה קשה יותר והחזיק את מבנהו ותכולת המים בצורה יעילה יותר. לעומת זאת, תוך שימוש בתדר גבוה יותר של 2.45 ג'יגה הרץ, בדומה לזה של מיקרוגל מטבח סטנדרטי, ייצר ג'ל שהיה הרבה יותר רך ודבק יותר.
"הדבר החשוב הוא שנוכל לשלוט על המרקם לפי תדר, ליצור מרקם מותאם אישית לצרכים של כל אחד," מסכם צובאקי. "השיטה החדשה שלנו מחזיקה בפוטנציאל מעבר לדיאטות דיספגיה המורחבות לבשר מלאכותי, תזונה תפקודית, מזון רפואי ואפילו מנות חלל. אנו כבר עובדים על חומרים אכילים אחרים שניתן להדפס ביו-דו-מימדיים. היכולת לווסת את צבירת החלבון ואף מלכודת שלב בשלב השמן יכולה להוביל גם למוצרי מזון-טק של טעם."
