蚊子的口器被重新利用，用作高分辨率3D打印的微型噴嘴

魔猴君  科技前沿   4天前

大多數(shù)人認(rèn)為蚊子是害蟲(chóng)，而不是下一代微加工工具。然而，麥吉爾大學(xué)的研究人員已經(jīng)證明，死去的雌蚊的口器可以作為可生物降解的微型噴嘴，用于高分辨率3D打印。這種噴嘴內(nèi)徑約為20微米，能夠制造出比許多商用金屬噴嘴更精細(xì)的零件，而且成本也顯著降低。

高精度噴嘴價(jià)格昂貴且通常為一次性使用，這使得超精細(xì)打印既成本高昂又造成資源浪費(fèi)。麥吉爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)探究了天然微流體結(jié)構(gòu)是否能夠解決這一問(wèn)題，并發(fā)現(xiàn)蚊子的口器本身就具備理想的幾何形狀。它天然筆直、形狀均勻，寬度在20到25微米之間，非常適合微尺度擠出。

將蚊子變成微型噴嘴

盡管外形纖細(xì)，但這種觸須結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。測(cè)試表明，它可以承受約60千帕的內(nèi)部壓力，足以讓濃稠的生物墨水穿過(guò)而不破裂。研究人員開(kāi)發(fā)了一種直接寫入裝置，并將觸須連接到標(biāo)準(zhǔn)的30G金屬針頭上，使其能夠連接到注射器擠出機(jī)，并在打印平臺(tái)上精確移動(dòng)。

為了確保打印的可靠性，研究團(tuán)隊(duì)分析了不同墨水在天然通道中的流動(dòng)情況，并確定了防止堵塞或斷裂的操作條件。在這些參數(shù)范圍內(nèi)，生物噴嘴表現(xiàn)出色。研究團(tuán)隊(duì)使用Cellink Start和Pluronic F 127等商用生物墨水，打印了包含B16癌細(xì)胞的蜂窩狀結(jié)構(gòu)和三維支架。打印出的絲狀物長(zhǎng)度在18至28微米之間，打印后細(xì)胞存活率保持在約86%。

3D打印微結(jié)構(gòu)

一種可持續(xù)的微尺度打印替代方案

成本和可持續(xù)性是其主要優(yōu)勢(shì)。蚊子可以在可控環(huán)境中低成本飼養(yǎng)，研究團(tuán)隊(duì)估計(jì)每個(gè)生物噴嘴的生產(chǎn)成本不到一美元。蚊子的口器可生物降解，如果儲(chǔ)存得當(dāng)，可以保持?jǐn)?shù)月的功能，使其成為科研實(shí)驗(yàn)室便捷的耗材。雖然玻璃纖維噴嘴仍然提供最高的分辨率，但它們易碎、昂貴且難以穩(wěn)定生產(chǎn)。而由蚊子口器制成的噴嘴則占據(jù)了不同的市場(chǎng)定位。它具有高分辨率、可預(yù)測(cè)的性能，并且顯著減少了浪費(fèi)。

這種打印工藝尚屬新興領(lǐng)域，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證，但它拓展了將生物結(jié)構(gòu)整合到增材制造中的可能性。這種方法并非模仿自然，而是直接利用自然。在這種情況下，蚊子終于發(fā)揮了作用。

編譯整理：3dnatives