Инженеры из Университета Макгилла в Канаде предложили инновационное решение для высокоточной 3D-печати, используя природный материал. Они создали микро-сопло для 3D-принтера из хоботка самки комара. Это решение открывает путь к более устойчивым и экономичным технологиям в области биопечати и микроинженерии.
Активное развитие бионики и некроробототехники, где компоненты берутся непосредственно из тел животных, привело исследователей к поиску альтернатив традиционным материалам. Обычные сопла для высокоточной печати, изготовленные из металлов и пластиков, не только наносят вред окружающей среде, но и являются дорогостоящими, особенно модели с диаметром менее 100 микрометров.
Ученые рассмотрели различные природные альтернативы, включая жала других насекомых и полые ядовитые зубы змей, но в итоге выбрали хоботок комара из-за его уникальных характеристик. Он отличается жесткостью, практически прямой формой и обладает естественным механизмом вибрационной помощи для проникновения в поверхности. Кроме того, его диаметр составляет менее 20 микрометров, что делает его вдвое тоньше лучших существующих микро-сопел. При этом хоботок достаточно прочен, чтобы выдерживать внутреннее давление до 60 килопаскалей, что необходимо для работы с вязкими био-чернилами.
Для своей «некропринтерной» системы исследователи использовали хоботок, извлеченный из тела лабораторного комара. Его закрепили на стандартном распределительном наконечнике. После серии испытаний для определения оптимального протокола печати команда успешно напечатала сложные структуры, такие как соты, кленовые листья и решетки. Также были созданы био-каркасы для поддержки роста клеток в лаборатории. Средняя ширина линий в напечатанных микроструктурах составила около 20 микрометров, что сопоставимо с толщиной половины человеческого волоса.
Ученые полагают, что внедрение биотических материалов в качестве замены сложным техническим компонентам может стать прорывом в передовых производственных технологиях. Следующим шагом в исследовании станет испытание других биологических сопел, которые могут предложить еще более высокую прочность и разрешение, а также поиск конкретных применений этой технологии в биомедицинских исследованиях.
