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 trên tạp chí PNAS, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng hoạt động của chồi vị giác ở người, tạo ra một hệ thống có khả năng tự động hóa trong việc phân tích hóa học.
Với cấu trúc làm từ màng graphene oxide, lưỡi nhân tạo này hoạt động như một bộ lọc phân tử, cho phép nhận diện và ghi nhớ các hương vị khác nhau. Thay vì chỉ đơn thuần phân tách các hạt lớn, lớp màng này giúp làm chậm chuyển động của ion, từ đó cải thiện khả năng nhận biết hương vị.
Trong nghiên cứu, thiết bị có thể 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, nhờ vào sự phức tạp của thành phần trong đồ uống.
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. Điều này không chỉ giúp tăng độ chính xác mà còn cho phép hệ thống hoạt động hiệu quả hơn trong việc nhận diện hương vị ở trạng thái tự nhiên.
Hệ thống lưỡi nhân tạo này 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. Qua thời gian, hệ thống sẽ ‘học’ và cải thiện khả năng nhận diện hương vị.
Điểm nổi bật trong nghiên cứu này là khả năng điều chỉnh tốc độ di chuyển của ion qua các kênh, chậm hơn 500 lần so với bình thường. Điều này cho phép hệ thống ‘ghi nhớ’ mỗi hương vị lâu hơn, lên đến 140 giây, thay vì chỉ vài mili giây như trước đây.
Công nghệ lưỡi nhân tạo không chỉ có tiềm năng trong việc phát hiện bệnh sớm thông qua phân tích hương vị mà còn có thể hỗ trợ trong việc xác định tác động của thuốc và cải thiện chất lượng sản phẩm thực phẩm. Nó cũng có thể giúp kiểm soát chất lượng trong sản xuất đồ uống và theo dõi nguồn cung cấp nước.
Giáo sư Yong Yan, một trong những thành viên của nhóm nghiên cứu, cho biết rằng mặc dù hệ thống hiện tại vẫn còn cồng kềnh và cần cải thiện độ nhạy, nhưng nhóm sẽ tiếp tục làm việc để giải quyết các thách thức về sản xuất và hiệu suất, nhằm đưa công nghệ này vào ứng dụng thực tế.
Những tiến bộ trong công nghệ lưỡi nhân tạo không chỉ mang lại hy vọng cho ngành thực phẩm mà còn mở ra những cơ hội mới trong nghiên cứu y học và công nghệ sinh học.