Naukowcy zwrócili się ku nekromancji, czyli „nekrodrukowi”, aby opracować nową, ultracienką dyszę do drukowania 3D obiektów o szerokości zaledwie 20 µm — zbierania trąb komarów w celu uzyskania rozdzielczości, której nie może dorównać sprzęt wykonany przez człowieka.
„Natura od dawna inspiruje innowacje inżynieryjne. Niedawne postępy w badaniach nad biohybrydami posunęły tę inspirację dalej, bezpośrednio integrując materiały biotyczne z systemami inżynieryjnymi” – wyjaśniają naukowcy o swoim projekcie. „Tutaj przedstawiamy„ nekrodruk 3D ” – biohybrydową technikę wytwarzania, która wykorzystuje trąbki samic komarów jako dysze do drukowania 3D o wysokiej rozdzielczości”.
W procesie wytwarzania stopionego włókna (FFF/FDM) wytłaczarki przepychają materiał przez dyszę, aby osadzić go na powierzchni wydruku pod kontrolą komputera, a następnie podnoszą dyszę do góry, aby wydrukować następną warstwę. Komercyjne drukarki 3D są już w stanie drukować w zaskakująco wysokiej rozdzielczości, ale gdy wejdziesz do skali mikro, wszystko uderza w ceglany mur: nawet najlepsze dysze wykonane przez człowieka nie są w stanie uzyskać wydruku o szerokości poniżej około 40 µm.
Biodysza zespołu, zebrana od samic komarów, które częściej przebijają skórę w celu wysysania krwi, przełamuje tę barierę, zapewniając cienkie linie o szerokości do 20 µm i wytrzymując ciśnienie do 60 kPa. „Wprowadzając materiały biotyczne jako realne substytuty złożonych komponentów” – twierdzą naukowcy – „prace te torują drogę zrównoważonym i innowacyjnym rozwiązaniom w zaawansowanej produkcji i mikroinżynierii”.
Aby udowodnić tę koncepcję, zespół wydrukował szereg różnych materiałów — w tym malutki ozdobny liść klonu, strukturę plastra miodu oraz, w ramach demonstracji przewidywanych zastosowań tej technologii w świecie rzeczywistym, biologiczne rusztowania przeznaczone do kapsułkowania raka i czerwonych krwinek.
Zespół ma pomysły na inne owady, które mogłyby w tym pomóc, zmniejszając rozmiary obiektów do zaledwie 1 µm. (📷: Puma i in.)
„W ramach tej pracy potwierdzono wykonalność wykorzystania wyhodowanej w laboratorium, niezainfekowanej samicy trąby komara jako końcówki dozującej do drukowania w wysokiej rozdzielczości, pokazując jej potencjał jako niedrogiej, przyjaznej dla środowiska alternatywy dla konwencjonalnych końcówek dozujących z metalu i plastiku” – podsumowuje zespół. „Oprócz trąbki żeńskiej komara można zbadać i hodować w warunkach laboratoryjnych inne biologiczne końcówki do mikrodozowania, aby sprostać różnorodnym potrzebom inżynieryjnym w zakresie zapobiegania chorobom, poszerzając zastosowanie produkcji biohybrydów: trąby mszyc mają średnicę wewnętrzną <1 µm”.
Prace zespołu zostały opublikowane w czasopiśmie Postęp nauki na warunkach otwartego dostępu.
