把蚊子的嘴裝到3D打印機的噴頭上，竟然成功打印出高精度結(jié)構(gòu)

導(dǎo)讀：3D打印科研領(lǐng)域真的是不斷創(chuàng)造奇跡。

2025年12月3日，南極熊獲悉，休斯頓大學(xué)的研究人員從蚊子獲得靈感，開發(fā)出一種用于高精度3D打印的微型噴嘴，就是把蚊子嘴上的針裝到3D打印機上，竟然能夠成功打印出微結(jié)構(gòu)。這種被稱為“3D dead-bioprinting”的方法，將自然結(jié)構(gòu)與數(shù)字制造技術(shù)無縫融合，為微尺度增材制造開辟了一條新路徑。

△相關(guān)研究已發(fā)表在《Science Advances》期刊，題目為“3D死靈打?。豪蒙锊牧献鳛?D 打印的噴嘴”

用于微尺度打印的生物噴嘴

這項由休斯頓大學(xué)的Justin Puma和Zhen Yang領(lǐng)導(dǎo)，他們開創(chuàng)了一種將非生物材料直接集成至工程系統(tǒng)的生物混合制造方法。研究團隊在考察了數(shù)十種自然結(jié)構(gòu)（包括螫針、毒牙和植物木質(zhì)部導(dǎo)管）后，確定蚊子的嘴是微尺度流體分配的理想候選結(jié)構(gòu)。蚊子嘴上的針的平均內(nèi)徑約為20至25微米，剛度約為200兆帕，它的機械穩(wěn)定性可與塑料媲美，同時內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)也適合層流流動。

△生物DIW噴嘴的選擇過程

研究人員將蚊子喙噴嘴安裝在定制的DIW 3D打印機上，可以打印出高分辨率的復(fù)雜幾何形狀，包括蜂窩狀晶格、楓葉以及負載活癌細胞和紅細胞的生物支架。打印出的細胞結(jié)構(gòu)保持了86%以上的細胞存活率，表明這種噴嘴能夠處理生物敏感材料而不會產(chǎn)生過大的剪切應(yīng)力。

△為配合使用生物微量點膠針進行3D打印，研究人員開發(fā)了一款定制設(shè)計的直寫成型（DIW）打印機。設(shè)備配備高精度運動平臺以固定生物點膠針，并采用活塞驅(qū)動擠出系統(tǒng)

合成材料尖端的低成本替代方案

傳統(tǒng)的微量分配針頭通常由金屬或塑料制成，每個成本可高達80美元。相比之下，生物噴嘴的制造成本不到1美元，只需使用經(jīng)過消毒的實驗室飼養(yǎng)的蚊子喙即可。研究人員估計，制備每個蚊子喙的成本約為0.80美元，使它成為傳統(tǒng)針頭的一種經(jīng)濟高效且可生物降解的替代品。

△采用蚊子口器噴嘴打印的微觀結(jié)構(gòu)

盡管生物噴嘴的耐壓性（破裂壓力約60千帕）遠不如金屬或硼硅酸鹽玻璃（破裂壓力超過20,000千帕），但它具有更高的靈活性和環(huán)境友好性。例如，若在冷凍條件下儲存，這種蚊子造型的噴嘴的有效期可長達一年。

研究團隊將這項工作描述為將生物材料整合到先進制造工藝中的重要一步，其中天然微結(jié)構(gòu)可以替代復(fù)雜且不可生物降解的部件。他們指出，未來的研究可能會探索其它源自昆蟲的噴嘴，例如獵蝽、采采蠅或蚜蟲的噴嘴，以進一步拓展可持續(xù)生物混合制造工具的范圍。