在像日本这样快速老龄化的社会，吞咽食物这个简单的动作对许多人来说都是一个挑战。这种情况被称为吞咽困难，影响着全世界数百万人，并会严重降低一个人的生活质量。虽然像pursassies这样的质地改良食品可以使吞咽更安全，但很难根据吞咽困难的广泛范围量身定制这些食物，因为有些人可以忍受更多的固体食物，而另一些人则需要更柔软的质地。来自九州大学和卡迪夫大学的研究团队在《科学报告》杂志上发表了一种新的3D生物打印方法，该方法可以使用可控射频（RF）和微波（MW）能量定制用于吞咽困难饮食的蛋白质乳液凝胶的质地、粘连性和保水性。
对于许多患有吞咽困难的人来说，吃饭通常仅限于果冻状的物质，这会减少吃饭的乐趣。我们的目标是创造出不仅安全而且有吸引力的食物。”
Shuntaro Tsubaki，第一作者，九州大学农学院副教授
Tsubaki看到了运用他在微波工程方面的专业知识来解决这一挑战的机会。“传统的加热方法不分青红皂白地加热内部的一切——包括你想反应的部分和你不想反应的部分，”他详细解释道。“微波是不同的。它们可以被控制，只选择性地加热特定的材料。这种精确度是关键。”
该团队首先开发了一种由两种主要化合物组成的生物链接：一种稳定的水包油乳液和一种含有蛋清蛋白和稳定剂的水溶液。然后将它们与少量的氯化镁结合，氯化镁作为微波吸收剂，帮助生物链接有效地加热，促进液体凝固成凝胶所必需的蛋白质变性。为了打印这种生物墨水，该团队使用乐高Mindstorms EV3构建了一个定制的3D生物打印机，灵感来自卡迪夫大学合作者先前的研究。
Tsubaki解释说：“在我们的初步测试证明我们可以用不同的能量频率来控制凝胶的质地之后，我们将生物墨水加载到3D打印机中，并通过一个薄的涂抹器将其挤出。”“当生物墨水通过涂布器时，我们对其施加可控的射频或毫瓦能量爆发，将生物墨水变成凝胶。当生物打印机喷嘴在打印盘上移动时，凝胶一层一层地沉积在打印盘上。”
该团队的实验表明，通过简单地改变施加能量的频率，他们可以生产出具有一系列特性的凝胶，适用于不同的吞咽困难饮食需求。当他们使用频率较低的200兆赫（在射频范围内）时，得到的凝胶明显更硬，更有效地保持其结构和含水量。相比之下，使用频率更高的2.45 GHz，类似于标准厨房微波炉的频率，产生的凝胶更柔软，更粘接。
Tsubaki总结道：“重要的是，我们可以通过频率来控制纹理，为每个人的需求创建定制的纹理。”“我们的新方法具有超越吞咽困难饮食的潜力-扩展到人造肉，功能性营养，医疗食品，甚至太空口粮。我们已经在研究其他可以3D打印的可食用材料。调节蛋白质聚集甚至将风味困在油相中的能力也可能导致风味增强的食品科技产品。”
