大多数人视蚊子为害虫,但麦吉尔大学的研究人员却将雌蚊的口器转化为可生物降解的微型喷嘴,用于高分辨率3D打印。这种喷嘴内径约20微米,能够制造出比许多商用金属喷嘴更精细的零件,同时成本显著降低。

高精度喷嘴通常价格昂贵且多为一次性使用,导致超精细打印成本高、浪费大。麦吉尔大学的研究团队探索了天然微流体结构的潜力,发现蚊子口器具有理想的几何特征——天然笔直、形状均匀,宽度在20至25微米之间,非常适合微尺度挤出应用。
尽管外形纤细,蚊子口器结构却十分坚固。测试显示,其可承受约60千帕的内部压力,足以推动浓稠的生物墨水通过而不破裂。研究人员开发了一套直接写入装置,将口器连接至标准的30G金属针头,使其能适配注射器挤出机并在打印平台上精确移动。
为确保打印可靠性,团队分析了不同墨水在天然通道中的流动特性,并确定了防止堵塞或断裂的操作参数。在此范围内,生物喷嘴表现优异。研究使用Cellink Start和Pluronic F 127等商用生物墨水,成功打印了含B16癌细胞的蜂窝结构和三维支架,打印丝状物直径在18至28微米之间,细胞存活率保持在约86%。
这项技术的核心优势在于成本与可持续性。蚊子可在受控环境中低成本饲养,每个生物喷嘴的预估成本低于一美元。口器可生物降解,若保存得当可维持数月功能,适合作为科研实验室的便捷耗材。相比而言,玻璃纤维喷嘴虽分辨率更高,但易碎、昂贵且生产不稳定。蚊子口器喷嘴则提供了高分辨率、性能可预测且大幅减少浪费的替代方案。
尽管该打印工艺尚处新兴阶段,需进一步验证,但它拓展了将生物结构整合至增材制造的可能性。这种方法并非模仿自然,而是直接利用自然。在这一创新中,蚊子终于展现了其独特价值。