Хоботок комара — довгий, тонкий відросток, що проколює шкіру, служить чудовим соплом для тонкого 3D-друку. Унікальна геометрія та механіка хоботка роблять його ідеально підхожим для цього завдання, повідомляють дослідники у статті, опублікованій в журналі Science Advances.
Вчені називають це «3D-некродруком». Термін походить з некроботики - області, яка використовує частини тварин у високотехнологічних машинах - наприклад, павукові лапки, перероблені в роботизовані захвати. Використовуючи хоботок як сопло, інженер-механік Чанхонг Цао та його колеги змогли друкувати лінії завтовшки до 20 мікрометрів, що становить приблизно половину ширини тонкого людського волосся. Це дозволило їм друкувати у дуже складному масштабі.
Деніел Престон, інженер-механік з Університету Райса в Х'юстоні, який не брав участі у дослідженні, каже, що наконечники для дозування можуть бути дорогими та складними у виготовленні. Використання вже створених природою деталей може допомогти «демократизувати» 3D-друк, каже він, «знижуючи витрати та усуваючи бар'єри для входу».
Команда Цао проаналізувала безліч біологічних частин, що зустрічаються в природі, включаючи жала, ікла і гарпуни, які могли б служити альтернативою насадці, і зосередила свою увагу на хоботку самки комара Aedes aegypti. Цей орган відносно прямий, має внутрішній діаметр від 10 до 20 мікрометрів і може витримувати тиск чорнила, що проходить через нього.
Початковий план дослідників полягав у тому, щоб встановити хоботок у 3D-принтер, який можна було б купити на ринку. "Але виявилося, що тиск, необхідний для [цієї біологічної частини], може бути занадто високим для цих комерційних принтерів", - говорить Цао з Університету Макгілла в Монреалі. Натомість вони розробили принтер, створений на основі хоботка комара, покривши його 3D-смолою для додаткової стабільності та прикріпивши до спеціально розробленого наконечника, що утворює безперервний канал для протікання чорнила.
Щоб продемонструвати можливості некроботичного наконечника, команда надрукувала стільники, контур кленового листа та каркас для розміщення зразків біологічних клітин, використовуючи комерційно доступні біочорнила.
«Цей біологічний зразок, отриманий з природи, набагато кращий за штучно створений матеріал», — каже співавтор Цзяньюй Лі, інженер біоматеріалів з Університету Макгілла. Кращі комерційно доступні наконечники для дозування мають внутрішній діаметр від 35 до 40 мікрометрів, що вдвічі більше за діаметр сопла хоботка комара.
Заміна інженерних компонентів біотичними елементами також підвищує екологічність у передовій мікроінженерії. "Я з нетерпінням чекаю, коли в процес 3D-друку будуть включені інші біотичні матеріали, що дозволить відкрити нові можливості", - каже Престон.
Лі хоче використати хоботок комара в біомедичних додатках. Його лабораторія зацікавлена у розробці рішень для доставляння ліків з використанням хоботка як мікроголки.
