灵感竟来自蚊子口器！休斯顿大学开发20微米高分辨率生物3D打印喷嘴

    2025年12月2日，休斯顿大学的研究人员从蚊子口器获得灵感，开发出一种用于高精度3D打印的微型喷嘴。这种被称为“3D dead-bioprinting”（3D死灵打印）的方法，将自然结构与数字制造技术无缝融合，为微尺度增材制造开辟了一条新路径。△相关研究已发表在《Science Advances》期刊，题目为“3D死灵打印：利用生物材料作为3D 打印的喷嘴”（传送门）

用于微尺度打印的生物喷嘴
        这项由休斯顿大学的Justin Puma和Zhen Yang领导，他们开创了一种将非生物材料直接集成至工程系统的生物混合制造方法。研究团队在考察了数十种自然结构（包括螫针、毒牙和植物木质部导管）后，确定蚊子的口器是微尺度流体分配的理想候选结构。蚊子口器的平均内径约为20至25微米，刚度约为200兆帕，它的机械稳定性可与塑料媲美，同时内部几何结构也适合层流流动。
 

      研究人员将蚊子喙喷嘴安装在定制的DIW 3D打印机上，可以打印出高分辨率的复杂几何形状，包括蜂窝状晶格、枫叶以及负载活癌细胞和红细胞的生物支架。打印出的细胞结构保持了86%以上的细胞存活率，表明这种喷嘴能够处理生物敏感材料而不会产生过大的剪切应力。
 

合成材料尖端的低成本替代方案

传统的微量分配针头通常由金属或塑料制成，每个成本可高达80美元。相比之下，生物喷嘴的制造成本不到1美元，只需使用经过消毒的实验室饲养的蚊子喙即可。研究人员估计，制备每个蚊子喙的成本约为0.80美元，使它成为传统针头的一种经济高效且可生物降解的替代品。
 

        尽管生物喷嘴的耐压性（破裂压力约60千帕）远不如金属或硼硅酸盐玻璃（破裂压力超过20,000千帕），但它具有更高的灵活性和环境友好性。例如，若在冷冻条件下储存，这种蚊子造型的喷嘴的有效期可长达一年。研究团队将这项工作描述为将生物材料整合到先进制造工艺中的重要一步，其中天然微结构可以替代复杂且不可生物降解的部件。他们指出，未来的研究可能会探索其它源自昆虫的喷嘴，例如猎蝽、采采蝇或蚜虫的喷嘴，以进一步拓展可持续生物混合制造工具的范围。