Фото: Katelyn Baumer et. al. / Science Advances, 2021
Фото: Katelyn Baumer et. al. / Science Advances, 2021

Мармеладки помогут незрячим детям изучать химию

Мармеладные 3D-модели девяти различных белков со вкусом винограда и апельсина можно безопасно ощупывать ртом

36 миллионов людей во всем мире не видят вообще, а у 216 миллионов серьезные проблемы со зрением.

1 миллион из них — дети.

Слабовидящим школьникам и студентам бывает сложно изучать науку — в учебниках по химии сотни и тысячи изображений белков, которые им нужно себе представить и научиться различать.

Здесь на помощь приходят ученые с мармеладками.

Что это за мармеладки?

Химики под руководством Кейтлин Баумер из Бэйлорского университета в Техасе создали девять съедобных, как мармеладные мишки, и несъедобных, но безопасных для держания во рту белков. Эти 3D-модели в перспективе помогут слабовидящим детям изучать химию.

Несъедобные отличаются от съедобных только ушком для крепления нити, чтобы дети случайно их не проглотили.

Подробнее о мармеладках в статье журнала Science Advances.

(A) Маленькие несъедобные модели кальмодулина и карбоангидразы II, сопоставимые по размеру с попкорном или рисинокой; (B) несъедобные модели из хирургического воска (вверху: небольшого размера; внизу: маленького); (C) желатиновые модели, окрашенные и нет; (D) маленькая несъедобная модель со страховочной нитью; (E-G) несъедобные модели в разных упаковках (показаны в демонстрационных целях) / Katelyn Baumer et. al. / Science Advances, 2021
(A) Маленькие несъедобные модели кальмодулина и карбоангидразы II, сопоставимые по размеру с попкорном или рисинокой; (B) несъедобные модели из хирургического воска (вверху: небольшого размера; внизу: маленького); (C) желатиновые модели, окрашенные и нет; (D) маленькая несъедобная модель со страховочной нитью; (E-G) несъедобные модели в разных упаковках (показаны в демонстрационных целях) / Katelyn Baumer et. al. / Science Advances, 2021

Почему мармеладки, а не обычные модели, которые можно ощупывать пальцами?

Потому что, как показывают исследования, кончик языка более чувствителен, чем пальцы.

Несмотря на это, никто не использовал учебные материалы, которые можно было бы положить в рот.

Все трехмерные модели, по которым незрячие дети могут учиться, ощупывая их пальцами — громоздкие и дорогие, в образовательных учреждениях их немного.

Как из мармелада сделали точные модели белков?

Съедобные — из обычного желатинового порошка «Jell-O» с апельсиновым вкусом, который заливали в силиконовые формы, сделанные при помощи напечатанных 3D-моделей.

Несъедобные — напечатали на 3D-принтере из нетоксичной хирургической резины.

Несъедобная 3D-модель белка из хирургической резины / Katelyn Baumer et. al. / Science Advances, 2021
Несъедобная 3D-модель белка из хирургической резины / Katelyn Baumer et. al. / Science Advances, 2021

Мармеладки изготовили в двух размерах: размером с арахис — 5-20 миллиметров в диаметре, и размером с зернышко риса — 2-10 миллиметров в диаметре.

Съедобные «белки» напечатали только размером с арахис, так как мармеладки поменьше размером ломались.

Все мармеладки, даже несъедобные, покрыли вкусом винограда и апельсина и окрасили пищевыми красителями.

Затем съедобные поместили в коробку конфет «Nerds».

Мармеладки делали сами студенты Бэйлорского университета, ведь никакая особая подготовка для этого не нужна.

«Jell-O» с апельсиновым вкусом / Amazon.com
«Jell-O» с апельсиновым вкусом / Amazon.com
«Белковые мармеладки» в упаковке Nerds / Katelyn Baumer et. al. / Science Advances, 2021
«Белковые мармеладки» в упаковке Nerds / Katelyn Baumer et. al. / Science Advances, 2021

Мармеладки сработали?

Сработали.

Ученые протестировали мармеладки на зрячих студентах и школьниках, а также на одном мальчике 10 лет — сыне одного из авторов исследования, который частично видит одним глазом, а второго глаза лишился из-за ретинобластомы еще в младенчестве.

Почему на зрячих? Незрячих детей постоянно зовут на разные научные исследования, поэтому ученые решили не привлекать их хотя бы для своей работы.

Ученые завязали студентам глаза и дали каждому модель белка, которую нужно было изучить, положив в рот. Затем участники так же изучили девять других моделей, чтобы найти среди них ту первую, которую им дали изначально.

В среднем с помощью рта студенты угадывали модель белка с точностью 85,6%.

А используя пальцы рук — в 84,8% случаев.

Затем зрячих студентов попросили посмотреть на компьютерную модель белка и найти эту модель среди других белков. Студенты угадали белок в 87,5% случаев.

Получается, студенты определяли нужные белки визуально и тактильно практически с одинаковой точностью.

Мальчик с ретинобластомой верно ответил на 31 из 40 вопросов при ощупывании моделей ртом — получается, с точностью в 77,5%.

А в тестах с более маленькими по размеру моделями — 80%.

Так что разработка успешна, и вполне возможно, что ее начнут применять в школах.