Forskare vid McGill University har utvecklat en teknik som använder avskurna myggproboscis som ultratina munstycken för 3D-skrivning, vilket möjliggör skapandet av strukturer så tunna som 20 mikrometer. Denna innovation, kallad 3D necroprinting, hanterar begränsningarna hos kommersiella munstycken och kan hjälpa till med att producera ersättningvävnader och organ. Metoden hämtar inspiration från naturen för att uppnå prisvärd, precis bioprintning.
Ingenjörer står ofta inför utmaningar när det gäller att tillverka munstycken tillräckligt smala för högupplöst 3D-skrivning, särskilt i biomedicinska tillämpningar. Changhong Cao vid McGill University i Montreal, Kanada, och hans kollegor stötte på detta problem medan de arbetade med fina strukturer. Det smalaste kommersiellt tillgängliga munstycket de hittade hade en invändig borrning på 35 mikrometer och kostade £60 ($80). Alternativ som glasdragningsmetoder visade sig vara dyra och spröda.
"Detta fick oss att fundera på om det finns ett alternativ", säger Cao. "Om Moder Natur kan ge oss vad vi behöver till en prisvärd kostnad, varför tillverka det själva?"
Teamet uppgav doktoranden Justin Puma att utforska naturliga alternativ, från skorpionstick till ormfangar. De valde proboscis hos honor av egyptiska myggor (Aedes aegypti), som är anmärkningsvärt styv och tillåter skrivning av strukturer så tunna som 20 mikrometer. En erfaren arbetare kan producera sex sådana munstycken per timme från myggans mundelar, var och en kostar mindre än en dollar.
Dessa biologiska munstycken passar i befintliga 3D-skrivare och visar förvånansvärd hållbarhet: cirka 30 procent börjar svikta efter två veckor, men de kan frysas för lagring upp till ett år. Forskare testade metoden med bio-bläck Pluronic F-127, lämpligt för att bygga ställningar som blodkärl, vilket potentiellt kan främja organtransplantationer.
Detta arbete ansluter sig till andra bio-inspirerade ingenjörsprestationer, såsom malantenner i doftdetekterande drönare och döda spindlar som mekaniska grepp. Christian Griffiths vid Swansea University, Storbritannien, berömmer metoden: "Ni har ett par miljoner år av myggevolution: vi försöker hinna ikapp det. Jag tror att de kanske har fördelen över oss där."
Studien publiceras i Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.adw9953).