Канадские инженеры из Университета Макгилла разработали новаторский подход к высокоточной 3D-печати, основанный на использовании природного материала. Для создания микро-сопла для 3D-принтера они использовали хоботок самки комара. Данное решение может способствовать развитию более экологичных и доступных технологий в биопечати и микроинженерии.
Интенсивное развитие бионики и некроробототехники, предполагающее использование компонентов, полученных непосредственно из тел животных, стимулировало поиск альтернативных материалов. Традиционные сопла для аддитивного производства, выполненные из металлов и пластика, не только оказывают негативное воздействие на экологию, но и характеризуются высокой стоимостью, что особенно заметно в моделях с диаметром менее 100 микрометров.
Исследователи изучали множество природных аналогов, среди которых были жала других насекомых и полые ядовитые зубы змей, однако в конечном итоге остановили свой выбор на хоботке комара, поскольку он обладает рядом уникальных качеств. Хоботок характеризуется жесткостью, почти прямой структурой и оснащен естественным механизмом, обеспечивающим вибрационную помощь при проникновении в ткани. К тому же, его диаметр составляет менее 20 микрометров, что делает его вдвое тоньше наиболее эффективных существующих микро-сопел. При этом хоботок достаточно крепок, чтобы противостоять внутреннему давлению до 60 килопаскалей, что требуется для работы с вязкими био-чернилами.
При разработке «некропринтерной» системы ученые использовали хоботок, полученный из тела лабораторного комара. Этот хоботок был закреплен на обычном распределительном наконечнике. После проведения нескольких тестов, направленных на определение наилучшего способа печати, исследователи смогли успешно создать сложные формы, включая соты, листья клена и решетки. Кроме того, были разработаны био-каркасы для поддержки роста клеток в лабораторных условиях. Толщина линий в напечатанных микроструктурах в среднем составляла около 20 микрометров, что примерно равно толщине половины человеческого волоса.
Исследователи считают, что использование материалов биологического происхождения для замены сложных технических деталей может привести к значительному прогрессу в современных производственных процессах. В дальнейшем планируется тестирование других биологических устройств, способных обеспечить большую прочность и точность, а также определение конкретных областей применения этой технологии в биомедицинской сфере.