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Prima lingua artificiale realizzata in 3D: l’ardua sfida è stata superata

Passi avanti per comprendere le interazioni meccaniche della mucosa orale

Direttamente dal Regno Unito, in particolare dall’Università di Leeds, arriva la prima lingua stampata in 3D che presenta caratteristiche meccaniche e fisiche molto simili a quella umana, sfida molto ardua visto che la superficie della lingua naturale è talmente complessa da ostacolare la realizzazione di una sua versione sintetica.

Ma qual è la sua utilità? Infatti, quando leggiamo della realizzazione di organi artificiali, viene spontaneo pensare che quel dispositivo vada a sostituire quello naturale in seguito al decorso irreversibile di una malattia che ne ha alterato il corretto funzionamento ma avete mai sentito di rimozione della lingua? Ad oggi no, o per lo meno, viene asportata una parte di essa neoplastica nei casi di tumore alla lingua ma, l’obiettivo di questo lavoro è stato realizzare un oggetto che presenta risposte meccano-fisiche molto simili alla lingua umana per sperimentare farmaci e terapie, una specie di laboratorio in miniatura.

Dalla complessa anatomia alla realizzazione sintetica della lingua 3D

La sua importanza è spesso sottovalutata ma è parte integrante delle attività elementari del trasporto del cibo (deglutizione), della percezione sensoriale del gusto e della consistenza, nonché della parola.

Anatomicamente, la lingua è un tessuto molle dalla superficie irregolare a causa della presenza di numerose papille che, oltre a essere importanti per percepire i sapori dei cibi ingeriti, governano l’attrito e la lubrificazione all’interfaccia tra alimenti e/o fluidi orali con la lingua (tecnicamente, tribologia orale). Infatti, la ruvidezza conferita al dorso serve a trattenere gli alimenti, impedendone lo scivolamento, agevolando la funzione della lingua di spingere, mantenere e ripartire il cibo tra i denti nel corso della masticazione. Inoltre, le papille svolgono una funzione tattile perché, essendo riccamente innervate da fibre nervose, amplificano gli stimoli ricevuti. Una curiosità è che corpi estranei esplorati con la lingua sembrano presentare un volume maggiore di quello reale.

Quindi, l’obiettivo dello studio è stato quello di approfondire la tribologia orale, il cui meccanismo rimane in parte enigmatico, per capire come i fluidi somministrati per via esogena, come il cibo, farmaci orali, prodotti per l’igiene orale e fluidi interni come la saliva interagiscono con la lingua e generano una percezione sensoriale complessa.

In laboratorio: materiali e risultati

Il primo passo è stato quello di prendere le impronte della superficie della lingua di ben 15 adulti diversi e, successivamente, sottoposte a imaging ottico 3D di alta qualità (in figura a – b – c si evidenzia la superficie complessiva della lingua mentre le immagini d-e sono un ingrandimento delle papille) per poter ricreare la dimensione e posizione delle papille e, di conseguenza, la rugosità media per replicare al meglio la topologia linguale da dare in input alla stampa 3D.

Il modello realizzato era randomizzato basato sul processo di Poisson, secondo cui ogni punto indipendentemente su un piano è posizionato selezionando casualmente un valore per la coordinata x e un altro valore random per la coordinata y, ciascuno scelto da una distribuzione uniforme. Questo perchè la disposizione spaziale delle papille è fondamentale per replicare accuratamente il meccanosensimento

La superficie, realizzata in silicone dalla proprietà idrofile per simulare la bagnabilità della lingua umana, è meccanicamente cedevole per permettere la generazione di pressioni che assomigliano alle vere pressioni orali, questo replica correttamente la deformabilità naturale. Infine, tutte queste caratteristiche architettoniche devono conferire alla superficie biomimetica, le proprietà di attrito simili al modo in cui la lingua umana si comporta in un setup tribologico.

Dunque, la struttura ottenuta imita bene le caratteristiche della lingua, a partire dall’elasticità, fino a riprodurre con precisione il modo in cui il cibo e la saliva interagiscono con la lingua, che a sua volta può influenzare la deglutizione, la parola, l’apporto nutrizionale e, in generale, queste superfici biomimetiche aprono la strada per una quantificazione accurata delle interazioni meccaniche nella mucosa orale morbida.

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Margherita de Respinishttps://biomedicalcue.it
Laurea di I livello in Ingegneria Biomedica, presso l'Università di Bologna. Credo che il corpo umano sia una macchina perfetta che talvolta ha bisogno di essere riparata. Quando qualcuno mi chiede cosa fa l'ingegnere biomedico, la mia risposta è semplice: crea pezzi di ricambio per il corpo umano.