Природа давно вдохновляет инженеров на создание инноваций. Последние достижения в области биогибридных исследований позволили пойти дальше и напрямую интегрировать биотические материалы в инженерные системы. Так, международная команда ученых разработала технологию 3D-биопечати с высоким разрешением, в которой хоботки самок комаров использовала в качестве сопел. Результатами своей работы они поделились в журнале Science Advances.
Чтобы найти подходящий для изготовления дозатора биоматериал, инженеры под руководством Чанхона Цао из университета Макгилла (Канада) проанализировали напоминающие его различные природные структуры. Среди них жала, когти, клыки и хоботки различных животных.
Каждый образец был оценен по кривизне, длине, диаметру, жесткости и прочности. В итоге идеальным кандидатов оказался хоботок самки комара. Его уникальная геометрия, структура и механика позволили печатать линии шириной до 20 мкм, что примерно на 250% меньше внутреннего диаметра самого маленького наконечника для дозирования. При этом хоботок мог выдерживать внутреннее давление около 60 кПа, что сопоставимо с обычными пластиками и обеспечивает эффективную экструзию жидкости.
Возможности биосопла ученые испытали в ходе печати нескольких микроструктур с живыми клетками. Помимо этого они исследовали потенциал хоботка для доставки лекарств. Используя гидрогель в качестве модельного носителя препарата и свиную кожу в качестве аналога ткани, инженеры добились того, что хоботок мог как поглощать, так и перераспределять материал, имитируя терапевтическую доставку в живую ткань.
Таким образом, разработка решила сразу две проблемы — экологическую и экономическую. Дело в том, что в настоящее время обычные наконечники для дозирования в основном изготавливаются из небиоразлагаемых материалов, таких как металлы и пластмассы, что создает значительную нагрузку на окружающую среду.
Еще одной проблемой является стоимость дозирующих наконечников, особенно с высоким разрешением. Комары же широко распространены, их легко разводить, и они встречаются по всему миру, что повышает их доступность для этого применения.
Микронасадки необходимы в различных областях, в том числе для производства микроэлектроники, фармацевтических инъекций, изготовления биокаркасов, инкапсулирующих раковые клетки и эритроциты. Представляя биотические материалы как жизнеспособную альтернативу сложным инженерным компонентам, эта работа прокладывает путь к устойчивым и инновационным решениям в области передового производства.
Ранее Наука Mail рассказывала, что исследователи создали магнитную систему эндолюминального депонирования — первый в мире мини-биопринтер, который можно направлять прямо к поврежденным тканям внутри тела.
