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• マイクロ波と高周波を用いた3顿バイオプリンター(※1)を开発
• 卵白たんぱくとキャノーラ油で构成したエマルションゲル(※2)にマイクロ波吸収助剤となる塩化マグネシウムを加え、マイクロ波加热用のバイオインクを开発
• 嚥下食(※3)向けエマルションゲルを3顿プリントし、食感や见た目のデザインを実现

マイクロ波加热(※4)は食品の调理や加工に広く利用されています。従来の电子レンジに用いられるマグネトロンに代わり、マイクロ波の出力や周波数を精緻に制御することができる半导体式のマイクロ波発振器を用いることで、热に繊细な天然高分子材料を高精度に加热することができます。そのため、様々な食品や医用材料分野への応用が期待されています。

九州大学大学院农学研究院の椿 俊太郎 准教授、井手 綺音(大学院生物資源環境科学府修了生 当時)、Ibrahim Maamoun助教、井倉 則之 教授、英国カーディフ大学 Daniel Slocombe教授、Oliver Castel博士らの研究チームは、半導体発振器(※5)を搭載した高周波やマイクロ波加热装置を用いて3Dバイオプリンターを开発しました。さらに、卵白たんぱくとキャノーラ油で构成したエマルションゲルに、マイクロ波吸収助剤となる塩化マグネシウムを加えたバイオインクを开発し、エマルションゲルを三次元(3D)的に印刷する手法を开発しました。本手法を用いて、高周波やマイクロ波の周波数を変えて卵白タンパク質の変性を制御し、ゲルのテクスチャを調節することに成功しました。3Dプリントしたエマルションゲルは、嚥下困難者向けに見た目や食感をデザインした嚥下食として提供することができます。

本研究成果は英国の雑誌「Scientific Reports」に2025年7月11日(金)に掲載されました。

(※1) 3Dバイオプリンター
生きた细胞やバイオインク(细胞とゲル状物质の混合物)を用い、立体的な生体组织や臓器の构造を造形する装置。再生医疗や创薬研究の分野で注目されており、人工血管や皮肤、软骨などの作製に活用される。

(※2) エマルションゲル
分散した液滴を多糖类やタンパク质などのゲルマトリックスで固定化した复合材料。食品、医薬品、化粧品の分野において、安定性、制御放出性、保湿性などの机能性が求められる用途に広く利用される。ゲル化処理により液滴の分离が抑制され、保存安定性が向上するとともに、成分の放出速度を调节することができる。

(※3) 嚥下食
饮み込む力(嚥下机能)が低下した方のために、食べ物の形状や硬さ、とろみなどを调整した食事。嚥下机能の程度に応じた段阶的な许可基準が设けられており、安全に食事を摂取できるよう配虑されている。ゼリー状やピューレ状、やわらかく加工された食材などが用いられ、栄养バランスだけでなく见た目の工夫も重要な要素。

(※4) マイクロ波加热
300惭贬锄?30骋贬锄の周波数帯に属する电磁波を用いて物质を内部から加热する技术。マイクロ波は诱电体に吸収されることで分子运动を引き起こし、热が発生する。电子レンジや食品加工技术として広く普及しているが、近年では化学や环境分野でも応用が进んでいる。

(※5) 半導体発振器
半導体発振器とは、トランジスタなどの半導体素子を用いて、マイクロ波を発生させる装置。従来のマグネトロンに比べて小型かつ高効率で、周波数や出力の制御が容易なため、マイクロ波加热装置や通信機器、レーダーなどに応用される。近年では、GaN(窒化ガリウム)などを用いた高出力化も進んでいる。

掲載誌：Scientific Reports
タイトル：Radiofrequency and microwave 3D bioprinting of emulsion gel for dysphagia diets
著者名：Shuntaro Tsubaki, Ayane Ide, Daniel Slocombe, Oliver Castell, Ibrahim Maamoun, Noriyuki Igura
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