教育新闻网人造舌头具有检测五种基本口味的能力，因此受到越来越多的关注，但是直到现在，科学家们仍无法在实验室中完全启用类似于人舌头的仿生技术来收敛。为了模仿人类舌头般的涩味感，Jeonghee Yeom和韩国蔚山国立科学技术学院能源工程与化学工程的科学家团队使用了类似唾液的化学抗性离子水凝胶锚定在柔软的基材上，形成柔软的人造舌头。他们将构建体暴露于涩味化合物，并允许疏水性聚集体在微孔网络中形成，将其转变为具有改善的离子电导率的微/纳米孔结构。他们使用独特的人类舌头状结构，检测到单宁酸(TA)具有高灵敏度和快速响应时间，适用于广谱(0.0005至1重量百分比)。作为概念验证，该传感器基于简单的擦拭和检测方法检测饮料和水果中的涩味程度。该平台将在类人机器人中具有强大的未来应用，并且作为味道监测设备，其研究成果现已发表在《科学进展》上。
所述舌是一个肌肉器官，所述最软的，最灵活和敏感的身体部位的形式之一容纳有机械范围受体和离子通道的。几百微米厚的唾液薄膜可保持舌头的水分，其中包含99%的水，电解质，免疫球蛋白和分泌蛋白的混合物。唾液在口感感知过程中起重要作用，它可以溶解味蕾并使它们与受体细胞结合或有效地流过离子通道。人类可以区分五种基本口味，包括甜，酸，苦，咸和鲜味。基于结合甜味剂，苦味剂和鲜味剂的味道化学物质后，由于受体细胞的去极化作用而产生的电信号，可通过味觉受体细胞或离子通道检测水溶性味觉。对于咸味和酸味，此过程取决于钠离子或氢离子通过离子通道的流动。
人类可以通过接触多酚来感觉到涩味主要存在于未成熟的水果，葡萄酒和茶中。它们是强抗氧化剂和抗炎物质，但能够引起不良的营养影响或高剂量致死。由于摄入的涩味促味剂和覆盖舌头的丹参蛋白之间有很强的联系，因此可以检测到涩味。在口腔内部，收敛味剂可以与分泌的蛋白质结合并形成不溶性沉淀物，使上皮收缩，从而产生干燥，起皱的感觉。迄今为止，生物工程师还没有开发出对特定涩味味觉的选择性具有完全弹性和柔软性的人工舌头。在这项工作中，Yeom等人。通过引入柔软的基于水凝胶的人造舌头来模仿人类涩味感知的机制。
人造舌包含粘蛋白作为分泌蛋白，氯化锂(LiCl)，聚丙烯酰胺(PAAm)和三维(3-D)多孔聚合物网络，以使电解质易于流动。200微米的软水凝胶厚度可与人舌上的唾液层相媲美，并有助于收敛剂的有效吸附和扩散。例如，Yeom等人。在实验过程中使用了单宁酸(TA)。当TA扩散到水凝胶基质中时，进入的TA分子与粘蛋白结合并复合形成疏水聚集体。该方法将微孔凝胶转变为具有增强的离子电导率的分级微孔或纳米孔结构。该构建体可以成功地检测出真实饮料中的涩味程度，并且还可以有效地监测水果的成熟度。
Yeom等。研究了粘蛋白和单宁的结合机理，并使用傅立叶变换红外(FTIR)和拉曼光谱研究了它们的化学组成。粘蛋白的振动峰对应于酰胺I和酰胺II的蛋白带，结合的单宁导致背景构象发生变化。为了使用唾液状水凝胶和柔性电极基材设计柔性化学阻滞传感器，科学家使用了聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，然后进行氧等离子体处理以形成亲水性(亲水性)PEN表面可有效附着在唾液样PAAm水凝胶网络上。然后，他们在紫外线(UV)聚合下使用化学锚定剂来实现基材之间的共价键合。
在其作用机理中，在3-D微孔网络中移动的LiCl离子使人造唾液膜表现出适度的电导率，但是，电解质附着在亲水性微孔上，导致离子迁移较差。当Yeom等人。将TA引入人工舌中，粘蛋白和TA结合形成疏水聚集体，从而增强了离子在整个层状孔结构中的转运。这种转变通过增加的离子电导率促进了涩味感。该团队通过监测各种浓度的TA下电流的相对变化来量化感觉表现。该传感器具有宽广的感应范围和高灵敏度，在实践中具有许多潜在优势。为了测试真实饮料的涩味，科学家们使用了三种不同类型的葡萄酒，包括红酒，桃红和白，以及冲泡时间不同的红茶。与以前的TA一样，他们监测具体的当前变化以评估标准涩味，其中红酒由于单宁含量高而涩味程度最高。
然后，科学家考虑了实际应用中传感器的稳定性。为了防止主要由水组成的唾液状水凝胶脱水，他们在人造舌上采用LiCl作为导电和水合剂。人造舌由于其组成的粘蛋白而在宽广的感应温度范围内显示出稳定的感应性能。虽然人的舌头可以通过舔舔来检测化合物的痕迹，但是人造舌头检测痕量分析物的能力有限。相比之下，此处开发的新型涩味传感器可通过内置于传感器设备中的灵活擦拭过程中的擦拭和检测方案直接分析液体分析物。然后，团队测试了未成熟的柿子使用该设置，自然含有大量单宁的水果会引起涩味。当他们将人造舌头附着在柿子的核心上时，他们发现涩味相对较高。果实成熟后，其涩味相对较低。新设备检测到不同程度的涩味，因此可以基于特定区域内的电变化用作便携式味觉测绘设备。
通过这种方式，Jeonghee Yeom及其同事开发了一种完全受人类感应机制启发的人造舌头。他们使用紫外线聚合在柔性基板上制备了实验性构建体观察非凡的感应能力。类似于人舌的装置具有宽广的感测范围和可检测浓度的低限，以及对其他特定口味的高选择性。研究小组将设备暴露于涩味化合物并记录了其作用机理。他们打算进一步优化构成人工构建体的蛋白质，以提高其通用感测能力。人造舌头传感器获得的出色结果使其对味觉定量或评估，研究味觉障碍以及在人形机器人中集成具有吸引力。
