Дослідники виявили несподівано ефективне, але напрочуд дешеве рішення для створення надточних сопел, які використовуються в 3D-друкі: хоботок самки єгипетського комара. Цей прорив під назвою «3D-некродрук» вирішує ключову проблему в галузях біодруку та тканинної інженерії, де створенню структур у мікроскопічному масштабі заважає дороге та крихке обладнання.
Проблема з наявними форсунками
Традиційні 3D-друковані насадки, які можуть створювати надзвичайно дрібні структури, коштують дорого (від 80 доларів кожна) і часто легко ламаються. Спроби зробити такі точні інструменти зі скла виявилися занадто крихкими та дорогими для широкого використання. Це обмеження уповільнило прогрес у таких сферах, як штучні кровоносні судини та інші замінні тканини.
Несподіване рішення від природи
У пошуках альтернативи дослідники з Університету Макгілла на чолі з Чанхонг Цао звернулися до природи. Переглянувши різноманітні біологічні інструменти, включаючи жала скорпіона та ікла змії, вони виявили, що хоботок комара Aedes aegypti ідеально підходить для цього завдання. Ці природні сопла можуть друкувати структури товщиною до 20 мікрометрів, конкуруючи за ефективністю з комерційними альтернативами за значно нижчу вартість.
«Якщо природа може забезпечити нас тим, що нам потрібно за доступною ціною, чому ми повинні робити це самі?» – Changhong Cao, Університет Макгілла
Масштабованість і економічна ефективність
Процес також дуже масштабований. Досвідчений технік може виготовити шість придатних для використання насадок за годину з москітних ротових апаратів вартістю менше одного долара кожна. Насадки, незважаючи на те, що вони біологічні, є напрочуд довговічними, залишаючись функціональними протягом двох тижнів і залишаючись життєздатними протягом року при зберіганні в замороженому вигляді.
Застосування в біодрукі тощо
Дослідники успішно протестували насадки для хоботків комарів з біочорнилом Pluronic F-127, матеріалом, який використовується для створення каркасів для вирощування біологічних тканин, включаючи кровоносні судини. Це відкриває потенційні можливості для друку замінних органів та інших складних біологічних структур.
Вища техніка природи
Інновація підкреслює зростаючу тенденцію до того, що інженери все частіше звертаються до природи за натхненням, визнаючи, що мільйони років еволюції вже вирішили багато складних проектних проблем. Від метеликових антен, які використовуються в дронах-ловцях за запахами, до мертвих павуків, перероблених у механічні захвати, природа часто пропонує чудові недорогі рішення. Як зазначає Крістіан Гріффітс з Університету Свонсі: «У вас є два мільйони років еволюції комарів: ми намагаємося це наздогнати».
Використання комариного хоботка представляє розумний спосіб обійти значну технологічну перешкоду, демонструючи, що іноді найкращі інструменти вже доступні — вам просто потрібно шукати в потрібному місці.
