Исследователи обнаружили неожиданно эффективное и при этом удивительно дешевое решение для создания сверхточных сопел, используемых в 3D-печати: хоботок самки египетского комара. Этот прорыв, получивший название «3D-некропечать», решает ключевую проблему в области биопечати и тканевой инженерии, где создание структур в микроскопическом масштабе сдерживалось дорогим и хрупким оборудованием.
Проблема существующих сопел
Традиционные 3D-печатные сопла, способные создавать чрезвычайно тонкие структуры, стоят дорого (от 80 долларов за штуку и выше) и часто легко ломаются. Попытки изготовить такие прецизионные инструменты из стекла оказались слишком хрупкими и дорогими для широкого применения. Это ограничение замедлило прогресс в таких областях, как создание искусственных кровеносных сосудов и других заменных тканей.
Неожиданное решение от природы
В поисках альтернативы исследователи из Университета Макгилла под руководством Чанхуна Цао обратились к природе. Рассмотрев различные биологические инструменты, включая жала скорпионов и клыки змей, они обнаружили, что хоботок комара Aedes aegypti идеально подходит для этой задачи. Эти естественные сопла могут печатать структуры толщиной до 20 микрометров, соперничая по производительности с коммерческими альтернативами, но при этом значительно дешевле.
«Если природа может предоставить нам то, что нужно, по доступной цене, зачем нам делать это самим?» – Чанхун Цао, Университет Макгилла
Масштабируемость и экономическая эффективность
Процесс также высоко масштабируемый. Опытный техник может производить шесть пригодных для использования сопел в час из ротовых частей комара стоимостью менее одного доллара за штуку. Сопла, хотя и биологические, удивительно долговечны, сохраняя функциональность до двух недель и оставаясь жизнеспособными в течение года при хранении в замороженном виде.
Применение в биопечати и не только
Исследователи успешно протестировали сопла комариного хоботка с биочернилами Pluronic F-127, материалом, используемым для создания каркасов для выращивания биологических тканей, включая кровеносные сосуды. Это открывает потенциальные пути для печати заменных органов и других сложных биологических структур.
Превосходная инженерия природы
Это новшество подчеркивает растущую тенденцию: инженеры все чаще обращаются к природе за вдохновением, признавая, что миллионы лет эволюции уже решили многие сложные конструкторские задачи. От антенн мотыльков, используемых в дронах, ищущих запах, до мертвых пауков, перепрофилированных в механические захваты, природа часто предоставляет превосходные и недорогие решения. Как отмечает Кристиан Гриффитс из Университета Суонси, «У вас есть два миллиона лет эволюции комаров: мы пытаемся догнать это».
Использование комариных хоботком представляет собой хитроумный обход значительного технологического препятствия, демонстрируя, что иногда лучшие инструменты уже доступны – нужно просто посмотреть в нужном месте.
