Individuell angepasste Mahlzeiten für Menschen mit Dysphagie dank 3D-Bioprinting
Die Weltbevölkerung altert rapide. In Deutschland machten Menschen über 65 Jahre im Jahr 2022 bereits 22 % der Bevölkerung aus. Dieser Prozentsatz wird in den kommenden Jahren weiter steigen und ist auch in anderen Ländern der Welt zu beobachten. Mit zunehmendem Alter können jedoch einfache Handlungen wie das Schlucken schwierig werden. Diese als Dysphagie bezeichnete Störung betrifft Millionen von Menschen und kann ihre Lebensqualität erheblich beeinträchtigen.
Um den Betroffenen zu helfen, werden häufig Lebensmittel mit veränderter Konsistenz, wie beispielsweise Pürees, verwendet. Es ist aber schwierig, diese Konsistenzen an alle Schweregrade der Dysphagie anzupassen: Einige Patienten vertragen etwas festere Lebensmittel, während andere sehr weiche Zubereitungen benötigen. Forscher der Universitäten Kyushu und Cardiff haben eine 3D-Bioprinting-Methode entwickelt, mit der maßgeschneiderte Gele auf Proteinbasis hergestellt werden können. Durch präzise Steuerung mittels Radiofrequenz und Mikrowellen können sie die Textur, die Haftfähigkeit und die Wasserrückhaltefähigkeit der Lebensmittel an die spezifischen Bedürfnisse jedes Einzelnen anpassen.
Bild: scientific reports
Individuell angepasste Lebensmittel dank 3D-Bioprinting
Für Menschen mit Dysphagie kann das Essen eintönig werden, da sie oft auf sehr weiche oder gelierte Lebensmittel beschränkt sind. Forscher wollen dies ändern, indem sie Mahlzeiten anbieten, die sowohl nahrhaft als auch angenehm zu verzehren sind. Zu diesem Zweck haben sie eine spezielle „Tinte” für den 3D-Lebensmitteldruck entwickelt. Diese kombiniert eine Öl-in-Wasser-Emulsion mit einer Lösung aus Proteinen und Stabilisatoren. Eine kleine Menge Magnesiumchlorid ermöglicht es, die Mischung mithilfe von Mikrowellen effizient zu erhitzen, wodurch die flüssige Zubereitung in ein verzehrfertiges Gel umgewandelt wird.
Um diese maßgeschneiderten Lebensmittel herzustellen, haben die Forscher ihren eigenen 3D-Bioprinter auf Basis von Lego Mindstorms EV3 entwickelt, inspiriert von den Arbeiten der Universität Cardiff. Laut Shuntaro Tsubaki, leitender Forscher an der Universität Kyushu, testeten sie zunächst verschiedene Energiefrequenzen, um die Konsistenz des Gels zu kontrollieren. Anschließend wird die Biotinte durch eine feine Düse aufgetragen, wo sie durch Radiofrequenz oder Mikrowellen präzise erhitzt wird, wodurch sie sich in ein Gel verwandelt. Die Maschine druckt das Gel Schicht für Schicht und baut so nach und nach die endgültige Form auf der Druckplatte auf. Die Forscher fanden heraus, dass sie durch Anpassung der Frequenz der zugeführten Energie Gele mit sehr unterschiedlichen Texturen herstellen konnten, die auf die Bedürfnisse von Menschen mit Dysphagie zugeschnitten sind. Bei einer niedrigen Frequenz von etwa 200 MHz wurde das Gel fester und behielt seine Form und sein Wasser gut bei. Bei einer höheren Frequenz von etwa 2,45 GHz, ähnlich wie bei einer Haushaltsmikrowelle, blieb das Gel weich und klebrig.
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Diese Technik beschränkt sich nicht nur auf Lebensmittel für Menschen mit Dysphagie. Sie könnte auch zur Herstellung von künstlichem Fleisch, funktionellen oder therapeutischen Lebensmitteln und sogar von Lebensmittelrationen eingesetzt werden. Die Forscher untersuchen bereits weitere essbare Zutaten für den 3D-Druck und glauben, dass diese Methode auch den Geschmack verbessern könnte, indem sie die Textur der Proteine kontrolliert und die Aromen in der Fettphase einfängt.
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