Naukowcy odkryli nieoczekiwanie skuteczne, ale zaskakująco tanie rozwiązanie tworzenia ultraprecyzyjnych dysz stosowanych w druku 3D: trąbkę samicy egipskiego komara. To przełomowe osiągnięcie, nazwane „nekrodrukiem 3D”, rozwiązuje kluczowy problem w dziedzinie biodruku i inżynierii tkankowej, gdzie tworzenie struktur w skali mikroskopowej jest utrudnione przez drogi i delikatny sprzęt.
Problem z istniejącymi dyszami
Tradycyjne dysze drukowane w 3D, które mogą tworzyć niezwykle drobne struktury, są drogie (80 dolarów za sztukę i więcej) i często łatwo się psują. Próby wykonania takich precyzyjnych instrumentów ze szkła okazały się zbyt delikatne i kosztowne, aby można je było powszechnie stosować. To ograniczenie spowolniło postęp w takich obszarach, jak sztuczne naczynia krwionośne i inne tkanki zastępcze.
Nieoczekiwane rozwiązanie z natury
W poszukiwaniu alternatywy naukowcy z McGill University pod przewodnictwem Changhong Cao zwrócili się w stronę natury. Po przyjrzeniu się różnym narzędziom biologicznym, w tym użądleniom skorpiona i kłam węża, odkryli, że trąba komara Aedes aegypti idealnie nadawała się do tego zadania. Te naturalne dysze mogą drukować struktury o grubości do 20 mikrometrów, dorównując wydajnością dostępnym na rynku zamiennikom przy znacznie niższych kosztach.
„Jeśli natura może zapewnić nam to, czego potrzebujemy w przystępnej cenie, dlaczego mielibyśmy to robić sami?” – Changhong Cao, Uniwersytet McGill
Skalowalność i efektywność kosztowa
Proces jest również wysoce skalowalny. Doświadczony technik może w ciągu godziny wyprodukować sześć użytecznych dysz z aparatów gębowych komarów, kosztem poniżej jednego dolara za sztukę. Dysze, choć biologiczne, są zaskakująco trwałe, zachowują funkcjonalność do dwóch tygodni i zachowują żywotność przez rok, jeśli są przechowywane w stanie zamrożonym.
Zastosowania w biodruku i nie tylko
Naukowcy z powodzeniem przetestowali dysze trąbkowe na komary z bioatramentem Pluronic F-127, materiałem używanym do tworzenia rusztowań do hodowli tkanek biologicznych, w tym naczyń krwionośnych. Otwiera to potencjalne możliwości drukowania narządów zastępczych i innych złożonych struktur biologicznych.
Najwyższa inżynieria natury
Innowacja podkreśla rosnący trend polegający na tym, że inżynierowie coraz częściej szukają inspiracji w naturze, uznając, że miliony lat ewolucji rozwiązały już wiele złożonych problemów projektowych. Od anten na ćmy używanych w dronach polujących na zapachy po martwe pająki przerobione na mechaniczne chwytaki – natura często zapewnia lepsze i niedrogie rozwiązania. Jak zauważa Christian Griffiths z Uniwersytetu w Swansea: „Mamy dwa miliony lat ewolucji komarów: staramy się to nadrobić”.
Stosowanie trąb komarów stanowi sprytny sposób na ominięcie istotnej przeszkody technologicznej i pokazuje, że czasami najlepsze narzędzia są już dostępne – wystarczy tylko poszukać we właściwym miejscu.
