科学家用蚊子嘴做3d打印喷头

　　在工程学里，有一个听起来有点怪的方向，叫“尸体机器人”。研究者会把动物的身体部位和人工材料结合，造出一些奇妙的小机器。以前，有团队用死蜘蛛的腿做成微型夹子，用死蟑螂做过会走路的装置。

　　在加拿大蒙特利尔，McGill University的机械工程学者Cao带着团队走上了另一条路。他们不是造机器人，而是想把雌蚊子的口器改造成3d打印喷嘴。结果比想象的顺利。

　　为了找最适合当喷嘴的“天然零件”，团队做了一次大范围搜查。他们观察了蜜蜂、黄蜂、蝎子的毒针，还有毒蛇的尖牙，甚至蜈蚣的爪子。这些结构的共同点，是负责把液体传到目标上。这和3d打印喷嘴的基本功能很像。

　　于是他们把注意力放到另一类天然工具上。像蚊子这样吸血的昆虫，口器是很薄、很直、很硬的管子，要能穿皮吸血，又要输送稳定的液体流量。最后进入候选名单的，包括舌蝇、白蛉、蚜虫、臭虫、猎蝽和雌蚊子。胜出的，是雌蚊子的口器。

　　雌蚊子口器内部的直径只有20到30微米，比大多数毒针和尖牙都小许多，而且结构笔直，非常适合作为喷嘴对准。硬度和强度也足够，能抵抗打印时的压力。

　　接下来就是把它装进打印机。Cao的团队把这台机器叫作“3d尸体打印机”。底座是Aerotech的高精度运动平台，可以以10纳米的精度移动喷头。挤出系统也不复杂，用的只是注射器式的“直接墨水书写”系统。

　　他们在显微镜下从已经安乐死的蚊子身上取下口器，把它和塑料喷头对齐，再用紫外固化树脂粘起来。改装完成后，这个喷嘴能做到18到22微米的打印线宽，比能买到的最细金属喷嘴还小一倍。

　　团队测试打印了600微米大小的蜂窝结构、微型枫叶，还有细胞支架。表现相当不错。但自然结构也不是完美的。

　　第一个问题是压力承受能力不够。蚊子口器能承受的内部压力不高，不够推一些高黏度的材料。这些材料像膏状，打印出来形状更稳定，不容易瘫下去。Cao团队的实验里，确实出现了这种结构变形的问题。

　　另一个问题是和玻璃喷嘴相比，蚊子口器还是差一截。玻璃喷嘴能做到不到1微米的线宽，并且承压能力更强。虽然蚊子口器在精度上比塑料和金属都厉害，但玻璃的表现更极端。

　　不过研究者已经有了改良想法，比如在蚊子口器外面包上一层陶瓷，让它变得更坚固。如果能解决压力问题，现在的18到22微米分辨率已经足够应对不少应用。

　　Cao认为，这种廉价的天然喷嘴未来可以用来打印细胞支架、微型电子元件等。优势在于成本低而且来源广。蚊子几乎遍布全球，也很容易饲养。团队估计，一个蚊子口器喷嘴的成本大约80美分，而玻璃或金属喷嘴贵几十倍到一百倍不等。

　　Cao说，他们现在也在更深入研究蚊子，希望不仅利用它们的遗体结构造工程工具，也能找到方法解决蚊子带来的实际问题。