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Künstliche Zunge aus dem 3D-Drucker

Autor / Redakteur: Simone Humml, dpa / Sebastian Gerstl

Hunderte feinster Papillen sitzen auf der Zunge. Das haben Forscher nun per 3D-Druck nachgebaut – und gleich einige Eigenschaften des Sinnesorgans dazu.

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Hundezunge in Nahaufnahme: Wissenschftler der Universität Leeds haben nun per 3D-Druck eine natürliche Zunge nachempfunden. Die 3D-gedruckte Zunge weist auch Papillen für die Sinneswahrnehmung auf.
Hundezunge in Nahaufnahme: Wissenschftler der Universität Leeds haben nun per 3D-Druck eine natürliche Zunge nachempfunden. Die 3D-gedruckte Zunge weist auch Papillen für die Sinneswahrnehmung auf.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Britische Forscher haben eine Art künstliche Zunge mit einem 3D-Drucker produziert. Das Objekt aus Silikon habe die Oberfläche, die Elastizität und die Benetzbarkeit einer Zunge, schreibt das Team und präsentiert das Objekt im Journal ACS Applied Materials & Interfaces. Das Silikonprodukt könne bei Versuchen für neue Therapien eingesetzt werden.

3D-gedrucktes Zungenmaterial: Die 3D-gedruckte Negativform weist Löcher für die fadenförmigen und pilzförmigen Papillen auf.
3D-gedrucktes Zungenmaterial: Die 3D-gedruckte Negativform weist Löcher für die fadenförmigen und pilzförmigen Papillen auf.
(Bild: University of Leeds)

Die Zunge sei bedeutend für den Nahrungstransport, das Sprechen und als Sinnesorgan. Zur Nachbildung der Zungenoberfläche mussten besondere Schwierigkeiten überwunden werden, wie Hauptautor Efren Andablo-Reyes erläutert, der damals an der University of Leeds arbeitete (heute Loughborough University). Hunderte kleine pilz- oder auch fadenförmige Strukturen, die Papillen genannt werden, geben der Zunge ihre charakteristische raue Textur.

Die Forscher konzentrierten sich auf einen oberen, vorderen Bereich der Zunge, auf dem Papillen mit und ohne Geschmacksrezeptoren sitzen. Beide Arten von Papillen spielen laut Andablo-Reyes eine entscheidende Rolle für die exakte mechanische Reibung, mit der die Zunge zusammen mit dem Speichel helfe, die Nahrung zum Schlucken vorzubereiten. „Wir versuchten, diese relevanten Charakteristika der menschlichen Zunge auf einer Oberfläche nachzubilden, die im Labor einfach zu handhaben ist, wenn man im Mund vorkommende Prozesse untersuchen möchte.“

Das Team nahm zunächst Silikonabdrücke der Zungen von toten Schweinen, um das Verfahren zu testen. Später erstellte es Abdrücke der Zungen von 15 gesunden Erwachsenen. Die Abdrücke wurden mit einem optischen 3D-Scanner aufgenommen und analysiert. Wichtig waren etwa die Papillengröße, ihre Dichte und zudem die Rauigkeit der Zunge.

Die menschliche Zunge habe zudem keine gleichmäßige, sondern eine völlig zufällige Verteilung der Papillen. „Die Zufälligkeit in der Verteilung der Papillen scheint eine bedeutende Rolle in der Sensorik für die Zunge zu spielen“, sagte Ko-Autor und Informatiker Rik Sarkar von der University of Edinburgh.

Mit Hilfe von Computersimulationen entwarfen die Forscher schließlich eine künstliche Zungenoberfläche und stellten sie im 3D-Druck aus weichem Silikon her. Bei der künstlichen Zunge seien nun die Papillen so verteilt wie bei dem menschlichen Vorbild. Sie könne auch die Feuchtigkeit ebenso gut halten und habe weitere Eigenschaften einer menschlichen Zunge.

Die Zunge kann den Forschern zufolge in Studien zur Mundhygiene und zur Entwicklung von Therapien eingesetzt werden, die beispielsweise gegen anhaltende Mundtrockenheit wirken. Künftig seien Zungenmodelle von gesunden und von kranken Menschen geplant. Die bei dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse könnten möglicherweise zudem bei der Entwicklung von Robotern mit nachgiebigen Materialien (Soft Robots) eingesetzt werden, schreiben die Forscher.

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