Trong một bước tiến đáng chú ý của khoa học, các nhà nghiên cứu tại Trung Quốc đã phát triển thành công lưỡi nhân tạo đầu tiên có khả năng nhận biết hương vị trong môi trường lỏng, tương tự như lưỡi thật của con người. Công nghệ này không chỉ mở ra những khả năng mới trong lĩnh vực an toàn thực phẩm mà còn hứa hẹn sẽ có những ứng dụng rộng rãi trong y học và công nghiệp.
Lưỡi nhân tạo này được thiết kế để hỗ trợ các nhà nghiên cứu trong việc kiểm tra an toàn thực phẩm, giúp phát hiện sớm các vấn đề liên quan đến sức khỏe. Theo thông tin từ một bài báo đăng trên tạp chí PNAS, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng hoạt động của chồi vị giác ở người, tạo ra một hệ thống tự động có khả năng phân tích hóa học.
Vật liệu chính được sử dụng để chế tạo lưỡi nhân tạo là màng graphene oxide, một loại carbon siêu mỏng có khả năng hoạt động như bộ lọc phân tử cho các hương vị. Thay vì chỉ đơn thuần phân tách các hạt lớn, lớp màng này giúp làm chậm chuyển động của ion, từ đó cho phép nhận biết và ghi nhớ các hương vị mà thiết bị tiếp xúc.
Trong nghiên cứu, lưỡi nhân tạo có khả năng nhận diện bốn hương vị cơ bản: ngọt, chua, mặn và đắng, với độ chính xác dao động từ 72,5% đến 87,5%. Đặc biệt, độ chính xác này có thể tăng lên đến 96% khi thử nghiệm với các loại đồ uống như cà phê và nước ngọt. Điều này cho thấy rằng sự phức tạp trong thành phần của đồ uống giúp hệ thống dễ dàng nhận diện hơn.
Trước đây, các hệ thống nếm thường phải xử lý thông tin trên máy tính, nhưng giờ đây, lưỡi nhân tạo này có thể thực hiện phần lớn quá trình nhận biết và xử lý dữ liệu ngay trong môi trường lỏng. Phương pháp này không chỉ mang lại độ chính xác cao hơn mà còn cho phép xử lý hương vị ở trạng thái ion tự nhiên, thay vì phải biến đổi chúng để phù hợp với hệ thống xử lý khô.
Hệ thống lưỡi nhân tạo hoạt động bằng cách hòa tan các hợp chất hóa học trong chất lỏng, sau đó phân hủy thành ion. Những ion này đi qua lớp carbon chuyên dụng, tạo ra các kênh cực nhỏ, cho phép chúng tạo ra mẫu riêng biệt để báo hiệu hương vị của hợp chất hóa học ban đầu. Hệ thống sau đó sẽ ‘học’ từ mẫu này và cải thiện khả năng nhận diện hương vị qua thời gian.
Điểm nổi bật trong nghiên cứu này là cách mà nhóm nghiên cứu đã làm chậm chuyển động của ion qua các kênh, giúp hệ thống có thể ‘ghi nhớ’ mỗi hương vị lâu hơn, lên đến 140 giây, thay vì chỉ vài mili giây như trước đây. Điều này mở ra khả năng cho lưỡi nhân tạo có thể phát hiện bệnh sớm thông qua phân tích hương vị, xác định tác động của thuốc và hỗ trợ những người bị mất vị giác do các vấn đề thần kinh.
Giáo sư Yong Yan, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, cho biết rằng mặc dù công nghệ này đã đạt được nhiều thành tựu, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần phải vượt qua, như cải thiện độ nhạy và giảm kích thước của thiết bị để có thể ứng dụng thực tế. Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục làm việc để mở rộng quy mô sản xuất và tích hợp thêm các cảm biến cho sản phẩm.
Những tiến bộ trong công nghệ lưỡi nhân tạo không chỉ mang lại hy vọng cho ngành thực phẩm mà còn có thể tạo ra những thay đổi lớn trong lĩnh vực y tế và chăm sóc sức khỏe trong tương lai.
