Для 3D-печати действительно сложных предметов требуется очень тонкое печатающее сопло. Ученые обнаружили, что вместо того, чтобы тратить время и силы на его изготовление, можно просто использовать имеющийся у комара кровососущий хоботок.
Поскольку комарам необходимо протискиваться между клетками кожи, чтобы добраться до расположенных под ними кровеносных сосудов, их хоботки (множественное число от «хоботок») очень тонкие. Кроме того, они удобно полые, жесткие и прямые. Более того, их источник – самки комаров – дешев и многочисленен.
Учитывая эти преимущества, ученые из Университета Макгилла в Монреале и Университета Дрекселя в Филадельфии приступили к преобразованию этих конечностей в сопла для 3D-печати. Хотя сопла для сверхточной печати уже существуют, они, как правило, изготавливаются из дорогостоящего специализированного металла или стекла и сложны в производстве.
Для своего исследования ученые получили умерщвленных в лаборатории самок комаров Aedes Aegypti , поместили их в морозильную камеру, а затем окунули в раствор 80% этанола для стерилизации.
Затем мягкая защитная внешняя оболочка хоботка каждого насекомого отделялась и выбрасывалась. После этого на открытую жесткую часть хоботка наносилась смола, отверждаемая ультрафиолетом, которая затвердевала под воздействием ультрафиолетового света. Затем покрытый смолой хоботок срезался с тела комара лезвием бритвы, образуя аккуратную маленькую жесткую трубочку.
Эта трубка/насадка впоследствии была прикреплена к стандартному пластиковому наконечнику дозатора, который использовался для экструзии печатного материала в 3D-принтере с прямой подачей чернил (DIW).
Установка позволила печатать слои толщиной всего 20 микрон, что примерно вдвое меньше, чем могут печатать современные коммерческие 3D-принтеры. Среди напечатанных на данный момент крошечных сложных структур можно отметить соты, кленовый лист и биокаркасы, инкапсулирующие раковые клетки и эритроциты.
Примеры структур, созданных с помощью «3D-некропринтера» – потенциальные области применения в будущем включают производство крошечных каркасов для роста клеток или тканевой инженерии, печать гелей, содержащих клетки, и перенос мельчайших объектов, таких как полупроводниковые чипы (Университет Макгилла).
Важно отметить, что каждую насадку можно использовать многократно, прежде чем потребуется ее замена. Кроме того, после утилизации они разлагаются биологическим путем.
Ученые жутковато назвали этот процесс «3D-некропечатью», что напоминает другие исследования, в которых в качестве механических захватов использовались туши пауков и хвосты омаров. Более того, хоботок комара уже использовался ранее, послужив источником вдохновения для безболезненных инъекционных игл.
«Внедрение биотических материалов в качестве жизнеспособных заменителей сложных инженерных компонентов открывает путь к устойчивым и инновационным решениям в области передового производства и микроинженерии», — говорит доцент Университета Макгилла Цзяньюй Ли.
Статья, посвященная этому исследованию, проведенному под руководством аспиранта Университета Макгилла Джастина Пумы, недавно была опубликована в журнале Science Advances .
