Większość ludzi myśli o komarach jak o szkodnikach, a nie o narzędziach dla następnego pokolenia mikrofabrykacja. Jednak naukowcy z McGill University wykazali, że trąba zmarłej samicy komara może służyć jako biodegradowalna mikrodysza do drukowania 3D w wysokiej rozdzielczości. Dzięki wewnętrznej średnicy wynoszącej około 20 mikrometrów zapewnia właściwości dokładniejsze niż wiele dostępnych na rynku końcówek metalowych i przy znacznie niższym koszcie.
Dysze o wysokiej precyzji są drogie i często jednorazowego użytku, co sprawia, że bardzo dokładny druk jest zarówno kosztowny, jak i marnotrawny. Zespół McGill zbadał, czy naturalne struktury mikroprzepływowe mogłyby rozwiązać to wyzwanie i odkrył, że trąba komara ma już idealną geometrię. Jest naturalnie prosty, ma jednolity kształt i szerokość od 20 do 25 mikrometrów, dzięki czemu doskonale nadaje się do wytłaczania w mikroskali.
Koncepcja i konfiguracja nekrodruku 3D (fot.: Scientific Advances)
Zamiana komara w mikrodyszę
Pomimo delikatnego wyglądu trąba jest strukturalnie mocna. Testy wykazały, że wytrzymuje ciśnienie wewnętrzne o wartości około 60 kilopaskali, co wystarczy, aby uzyskać grubą warstwę biotusze przez nią bez pękania. Naukowcy zbudowali zestaw do bezpośredniego pisania atramentem i przymocowali trąbkę do standardowej metalowej końcówki 30G, co umożliwiło jej podłączenie do wytłaczarki opartej na strzykawce i precyzyjne przesuwanie po stole drukującym.
Aby zapewnić niezawodne drukowanie, zespół przeanalizował przepływ różnych atramentów przez naturalny kanał i zidentyfikował warunki pracy, które zapobiegają zatykaniu się lub pękaniu. W obrębie tych parametrów biodysza spisał się zaskakująco dobrze. Korzystając z komercyjnych biotuszy, takich jak Cellink Start i Pluronic F 127, zespół wydrukował struktury o strukturze plastra miodu i trójwymiarowe rusztowania zawierające komórki nowotworowe B16. Włókna miały średnicę od 18 do 28 mikrometrów, a żywotność komórek po wydrukowaniu utrzymywała się na poziomie około 86%.
Drukowane mikrostruktury nekrodruku 3D. (Zdjęcie: Postępy naukowe)
Zrównoważona alternatywa dla druku w mikroskali
Koszt i zrównoważony rozwój to główne zalety. Komary można hodować niedrogo w kontrolowanych środowiskach, a zespół szacuje, że wyprodukowanie każdej biodyszy kosztuje mniej niż jednego dolara. Trąbka ulega biodegradacji i może zachować funkcjonalność przez wiele miesięcy, jeśli jest właściwie przechowywana, co czyni ją praktycznym materiałem eksploatacyjnym w laboratoriach badawczych. Dysze wyciągane ze szkła nadal osiągają najwyższe rozdzielczości, ale są kruche, kosztowne i trudne w ciągłej produkcji. Dysza na bazie komarów wypełnia inną niszę. Oferuje doskonałą rozdzielczość, przewidywalną wydajność i znacznie zmniejszoną ilość odpadów.
Nekroprukowanie 3D jest wciąż nowością, ale poszerza możliwości integracji struktur biologicznych z produkcją przyrostową. Zamiast naśladować naturę, podejście to wykorzystuje ją bezpośrednio. I w tym przypadku komar w końcu się przyda.
Co sądzisz o ponownym wykorzystaniu trąby komara jako mikrodyszy do drukowania 3D w wysokiej rozdzielczości? Aby dowiedzieć się więcej, zajrzyj do artykuł badawczy. Daj nam znać w komentarzu poniżej lub na naszym LinkedIn I Facebooku strony. Dodatkowo zapisz się na nasz bezpłatny cotygodniowy dostęp Biuletyn aby otrzymywać najświeższe informacje o druku 3D prosto na swoją skrzynkę odbiorczą. Wszystkie nasze filmy znajdziesz także na naszej stronie YouTube kanał. Chcesz poznać więcej aktualności dotyczących druku 3D w medycynie i stomatologii? Odwiedź naszą dedykowaną stronę TUTAJ.
*Zdjęcie na okładce: Postępy naukowe
