Onderzoekers hebben een onverwacht effectieve – en opmerkelijk goedkope – oplossing ontdekt voor het maken van ultrafijne spuitmondjes die worden gebruikt bij 3D-printen: de slurf van de vrouwelijke Egyptische mug. Deze doorbraak, genaamd ‘3D necroprinting’, pakt een groot knelpunt aan op het gebied van bioprinting en weefselmanipulatie, waar het creëren van structuren op microscopische schaal wordt belemmerd door dure en kwetsbare apparatuur.
Het probleem met bestaande spuitmonden
Traditionele 3D-printspuitmonden die extreem fijne structuren kunnen produceren, zijn duur (meer dan $ 80 per spuitmondje) en breken vaak gemakkelijk. Pogingen om dergelijke precisiegereedschappen te vervaardigen uit materialen als glas zijn te broos en te duur gebleken voor wijdverbreid gebruik. Deze beperking vertraagde de vooruitgang op gebieden als het creëren van kunstmatige bloedvaten en ander vervangend weefsel.
De onverwachte oplossing van de natuur
Op zoek naar een alternatief wendden onderzoekers van McGill University onder leiding van Changhong Cao zich tot de natuur. Na bestudering van verschillende biologische hulpmiddelen – waaronder schorpioensteken en slangentanden – ontdekten ze dat de slurf van de Aedes aegypti -mug perfect geschikt was voor deze taak. Deze natuurlijke spuitmonden kunnen structuren printen die zo dun zijn als 20 micrometer, wat de prestaties van commerciële alternatieven evenaart en tegelijkertijd aanzienlijk goedkoper is.
“Als Moeder Natuur kan voorzien in wat we nodig hebben tegen een betaalbare prijs, waarom zouden we het dan zelf maken?” – Changhong Cao, McGill Universiteit
Schaalbaarheid en kosteneffectiviteit
Het proces is ook zeer schaalbaar. Een ervaren technicus kan zes bruikbare mondstukken per uur produceren uit muggenmonddelen voor minder dan $ 1 per stuk. De mondstukken zijn weliswaar biologisch, maar zijn verrassend duurzaam: ze behouden hun functionaliteit tot twee weken en blijven een jaar houdbaar als ze bevroren worden bewaard.
Toepassingen in bioprinting en daarbuiten
De onderzoekers testten met succes de mondstukken van de muggenslurf met Pluronic F-127 bio-inkt, een materiaal dat wordt gebruikt om steigers te creëren voor het kweken van biologische weefsels, waaronder bloedvaten. Dit opent potentiële wegen voor het printen van vervangende organen en andere complexe biologische structuren.
De superieure techniek van de natuur
Deze innovatie benadrukt een groeiende trend: ingenieurs wenden zich steeds meer tot de natuur voor inspiratie, in het besef dat miljoenen jaren van evolutie al veel complexe ontwerpuitdagingen hebben opgelost. Van mottenantennes die worden gebruikt in geurzoekende drones tot dode spinnen die worden hergebruikt als mechanische grijpers: de natuur biedt vaak superieure, goedkope oplossingen. Zoals Christian Griffiths van de Universiteit van Swansea opmerkt: “Je hebt een paar miljoen jaar aan muggenevolutie: we proberen dat in te halen.”
Het gebruik van muggenslurven is een slimme oplossing voor een belangrijke technologische hindernis, die aantoont dat de beste hulpmiddelen soms al beschikbaar zijn – we hoeven alleen maar op de juiste plek te zoeken.
