L’impression 3D au service de l’avenir des régimes alimentaires pour la dysphagie

Ken Eguchi

Dans le cadre d’une nouvelle collaboration avec l’université de Cardiff, des chercheurs de l’université de Kyushu ont mis au point une nouvelle méthode pour créer des repas personnalisés pour les personnes souffrant de dysphagie en utilisant la technologie de l’impression 3D.

Fukuoka, Japon – Dans les sociétés qui vieillissent rapidement comme le Japon, le simple fait d’avaler les repas peut s’avérer difficile pour beaucoup. Cette condition, connue sous le nom de dysphagie, affecte des millions de personnes dans le monde et peut considérablement détériorer la qualité de vie d’une personne. Si les aliments à texture modifiée, comme les purées, peuvent rendre la déglutition plus sûre, il est difficile d’adapter ces aliments au large spectre de la dysphagie, car certaines personnes peuvent tolérer des repas plus solides tandis que d’autres ont besoin de textures beaucoup plus douces.

Publiées dans la revue Scientific Reports, des équipes de recherche de l’université de Kyushu et de l’université de Cardiff ont mis au point une nouvelle méthode de bio-impression 3D qui permet de personnaliser la texture, l’adhésivité et la rétention d’eau des gels d’émulsion à base de protéines pour les régimes alimentaires destinés aux personnes dysphagiques, en utilisant l’énergie contrôlée des radiofréquences (RF) et des micro-ondes (MW).

« Pour de nombreuses personnes souffrant de dysphagie, les repas se limitent souvent à des matières gélatineuses, ce qui peut diminuer le plaisir de manger », explique Shuntaro Tsubaki, premier auteur et professeur associé à la faculté d’agriculture de l’université de Kyushu Faculty of Agriculture. « Notre objectif est de créer des repas qui soient non seulement sûrs, mais aussi attrayants. »

Shuntaro Tsubaki a vu l’opportunité d’appliquer son expertise en ingénierie des micro-ondes pour résoudre ce problème. « Les méthodes de chauffage conventionnelles chauffent tout ce qui se trouve à l’intérieur sans distinction – à la fois les parties que l’on veut faire réagir et celles que l’on ne veut pas faire réagir« , explique-t-il. « Les micro-ondes sont différentes. Elles peuvent être contrôlées pour ne chauffer que des matériaux spécifiques de manière sélective. Cette précision est la clé ».

L’équipe a d’abord mis au point une bio-encre composée de deux composés principaux : une émulsion huile dans eau stable et une solution aqueuse contenant des protéines de blanc d’œuf et des stabilisants. Ceux-ci sont ensuite combinés avec une petite quantité de chlorure de magnésium, qui agit comme un agent d’absorption des micro-ondes, aidant la bio-encre à chauffer efficacement et favorisant la dénaturation des protéines nécessaire à la solidification du liquide en gel. Pour imprimer cette bio-encre, l’équipe a construit une bio-imprimante 3D sur mesure à l’aide de Lego Mindstorms EV3, en s’inspirant des recherches précédentes de leurs collaborateurs de l’université de Cardiff.

« Après que nos premiers tests aient prouvé que nous pouvions contrôler la texture du gel avec différentes fréquences d’énergie, nous avons chargé la bio-encre dans l’imprimante 3D et l’avons extrudée à travers un applicateur fin », a indiqué M. Tsubaki. « Lorsque l’encre biologique passe à travers l’applicateur, nous lui appliquons une impulsion contrôlée d’énergie RF ou MW, ce qui la transforme en gel. Ce gel est déposé couche par couche sur le plateau d’impression à mesure que la buse de l’imprimante biologique se déplace sur le plateau. »

Les expériences de l’équipe ont démontré qu’en modifiant simplement la fréquence de l’énergie appliquée, ils pouvaient produire des gels présentant une gamme de propriétés adaptées à différentes exigences alimentaires liées à la dysphagie. Lorsqu’ils ont utilisé une fréquence plus basse de 200 MHz, qui se situe dans la gamme des radiofréquences, le gel obtenu était nettement plus dur et conservait plus efficacement sa structure et sa teneur en eau. En revanche, l’utilisation d’une fréquence plus élevée de 2,45 GHz, similaire à celle d’un micro-ondes de cuisine standard, a produit un gel beaucoup plus souple et plus adhésif.

« L’important est que nous pouvons contrôler la texture en fonction de la fréquence, ce qui nous permet de créer une texture personnalisée en fonction des besoins de chaque personne », conclut M. Tsubaki. « Notre nouvelle méthode présente un potentiel qui va au-delà des régimes alimentaires pour les personnes souffrant de dysphagie : elle s’étend à la viande artificielle, à la nutrition fonctionnelle, aux aliments médicaux et même aux rations spatiales. Nous travaillons déjà sur d’autres matériaux comestibles pouvant être bio-imprimés en 3D. La capacité à réguler l’agrégation des protéines et même à piéger les saveurs dans la phase huileuse pourrait également déboucher sur des produits alimentaires technologiques aux saveurs améliorées. »

Article : « Radiofrequency and microwave 3D bioprinting of emulsion gel for dysphagia diets » – DOI : 10.1038/s41598-025-06804-1

Source : U. Kyushu