طور باحثون في جامعة ماكجيل تقنية تستخدم خراطيم بعوض مقطوعة كفوهات فائقة الدقة للطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يمكن من إنشاء هياكل رقيقة تصل إلى 20 ميكرومتر. هذه الابتكار، المسمى طباعة ثلاثية الأبعاد نيكروبرينتينج، يعالج قيود الفوهات التجارية وقد يساعد في إنتاج أنسجة وأعضاء بديلة. يستلهم النهج من الطبيعة لتحقيق طباعة بيولوجية ميسورة التكلفة ودقيقة.
يواجه المهندسون غالباً تحديات في تصنيع فوهات ضيقة بما يكفي للطباعة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة، خاصة في التطبيقات الطبية الحيوية. واجه تشانغهونغ كاو في جامعة ماكجيل بمونتريال، كندا، وزملاؤه هذه المشكلة أثناء العمل على هياكل دقيقة. أضيق فوهة متوفرة تجارياً وجدوها كان لها قذيفة داخلية بقطر 35 ميكرومتر وتكلفتها 60 جنيه إسترليني (80 دولاراً). بدائل مثل تقنيات سحب الزجاج ثبتت أنها مكلفة وهشة.
"هذا جعلنا نفكر ما إذا كان هناك بديل"، يقول كاو. "إذا كانت الأم الطبيعة يمكنها توفير ما نحتاجه بتكلفة ميسورة، فلماذا نصنعه بأنفسنا؟"
كلف الفريق الطالب الدراسات العليا جاستن بوما باستكشاف خيارات طبيعية، من أشواك العقارب إلى أنياب الثعابين. استقروا على خرطوم بعوضة أنثى مصرية (Aedes aegypti)، الذي يتميز بصلابة ملحوظة ويسمح بطباعة هياكل رقيقة تصل إلى 20 ميكرومتر. يمكن لعامل ذو خبرة إنتاج ست فوهات كهذه في الساعة من أجزاء فم البعوض، كل واحدة تكلف أقل من دولار.
تناسب هذه الفوهات البيولوجية طابعات ثلاثية الأبعاد الموجودة وتظهر متانة مذهلة: حوالي 30 في المئة تبدأ في الفشل بعد أسبوعين، لكن يمكن تجميدها للتخزين لمدة تصل إلى عام. اختبر الباحثون الطريقة بحبر بيولوجي Pluronic F-127، المناسب لبناء هياكل دعم مثل الأوعية الدموية، مما قد يتقدم في زراعة الأعضاء.
ينضم هذا العمل إلى إنجازات هندسية أخرى مستوحاة من الأحياء، مثل أنتينات العث في الطائرات بدون طيار كاشفة للروائح وعناكب ميتة كمخالب ميكانيكية. يثني كريستيان غريفيثس في جامعة سوانزي، المملكة المتحدة، على النهج: "لديكم بضعة ملايين من سنوات تطور البعوض: نحن نحاول اللحاق بها. أعتقد أنهم ربما لديهم ميزة علينا هناك."
يظهر الدراسة في Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.adw9953).