一、研究背景：
舌頭是一種肌肉器官，是人體最柔軟、最靈活、最敏感的部位之一，它擁有數千個機械感受器、味覺感受器和離子通道。人類可以感知並區分五種基本的味道(甜、酸、苦、鹹和鮮)。水溶性的味道劑是通過味覺受體細胞或離子通道感知的，通過味覺化學物質與受體(甜、苦、鮮味)結合後受體細胞去極化產生的電信號，或者通過鈉或氫離子通過離子通道(鹽和酸)流動。
大多數人造舌頭為傳感開發五個基本口味採用特定的約束性目標系統。然而，充分模擬收斂性感知機制的人工舌的發展還處於起步階段，表現出低選擇性、檢測範圍窄等不良表現；澀味的本質是由於舌頭內的機械感受器受到攝入澀味食物和唾液膜的絡合而產生的間接刺激。當澀的味道劑進入口腔時，它們與分泌的蛋白質結合在舌頭上形成不可溶的沉澱物，導致上皮細胞收縮，導致口腔乾燥和起皺的感覺。獨特的澀感機制是基於間接刺激駐留在破裂的唾液薄膜上的機械感受器。
二、研究成果
近日，韓國蔚山國家科學技術研究所的研究人員使用一種類似唾液的水凝膠固定在一個靈活的基板上，製備出一個柔軟的人造舌頭。當接觸澀性物質時，微孔網絡內部會形成疏水聚集物，並將其轉變為具有增強離子電導率的微/納米孔結構。人造舌表現出對單寧酸（TA）的寬感測範圍（1至0.0005wt％），高靈敏度（0.292 wt％-1）和快速響應時間（約為10 s）。這種澀味傳感器陣列還可充當可攜式口味檢測工具，可同時檢測出澀味程度和暴露位置。相關研究工作以「Soft and ion-conducting hydrogel artificial tongue for astringency perception」為題發表在國際頂級期刊《Science Advances》上。
論文連結：
https://advances.sciencemag.org/content/6/23/eaba5785
圖1.澀味檢測器的工作原理示意圖
圖2.粘蛋白和單寧酸的結合機理
圖3.柔性人造舌頭的設計
圖4人造舌頭的感知性能
圖5 人造舌應用研究
三、結論與展望
綜上所述，在這項工作中，作者報導了一種人造舌頭，它完全受到人類感知機制的啟發。該人工舌可以在柔性基板上通過簡單的紫外聚合製備，並表現出特殊的感知能力，如廣泛的感知範圍、低檢測濃度限制和對其他口味的高選擇性。微孔水凝膠接觸澀性化合物後，轉變為微/納米孔結構，縮短了電解質的擴散路徑，同時由於納米孔的疏水性，使得電解質無摩擦流動，提高了離子的流速。對蛋白質的進一步優化可以提高對各種類型的多酚衍生物的普遍感知能力，並增強感知性能，誤差可以忽略不計。澀味傳感器的傑出成果可以為開發用於澀味感知的軟人工舌頭提供借鑑，使其具有吸引力的應用，如澀味量化/評估指標，味覺障礙的研究，和機器人研究等。（文：嘉一）
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