La trompa de un mosquito (el trozo largo y delgado que perfora la piel) hace una excelente boquilla para impresión 3D fina. La geometría y la mecánica únicas de la probóscide la hacen muy adecuada para la tarea, informan los investigadores en la edición del 21 de noviembre. Avances científicos
Los científicos llaman a esto «necroimpresión 3-D». El término proviene de necrobótica, un campo que utiliza partes de animales en máquinas de alta tecnología – Por ejemplo, patas de araña reutilizadas en pinzas robóticas. Utilizando una probóscide como boquilla, el ingeniero mecánico Changhong Cao y sus colegas pudieron imprimir líneas tan finas como 20 micrómetros, o aproximadamente la mitad del ancho de un fino cabello humano. Esto les permitiría imprimir a una escala compleja.
Daniel Preston, ingeniero mecánico de la Universidad Rice en Houston, que no participó en el estudio, dice que las puntas dispensadoras pueden ser costosas y difíciles de construir. Utilizar piezas que la naturaleza ya ha creado puede ayudar a «democratizar» la impresión 3D, afirma, «al reducir los costos y eliminar las barreras de entrada».
El equipo de Cao analizó muchas partes biológicas que se encuentran en la naturaleza, incluidos aguijones, colmillos y arpones, que podrían funcionar como alternativas a la boquilla de impresión, y se concentraron en la hembra Aedes aegypti mosquitos probóscide. Este órgano es relativamente recto, tiene un diámetro interior de entre 10 y 20 micrómetros y puede soportar la presión de la tinta que lo atraviesa.
El plan inicial de los investigadores era colocar la probóscide en una impresora 3D que pudieran comprar en el mercado. «Pero resulta que la presión que requiere (la parte biológica) podría ser demasiado alta para esas imprentas comerciales», dice Cao, de la Universidad McGill en Montreal. En cambio, diseñaron una impresora alrededor de la probóscide del mosquito, la cubrieron con una resina tridimensional para mayor estabilidad y la fijaron a una punta diseñada para formar un camino continuo por el que fluya la tinta.
Para demostrar las capacidades de la punta necrobótica, el equipo imprimió una forma de panal, un contorno de hoja de arce y un andamio para contener muestras de células biológicas, todo ello con biotinta disponible comercialmente.
«Esta muestra biológica derivada de la naturaleza es mucho mejor que el material diseñado», dice el coautor Jianyu Li, ingeniero de biomateriales en McGill. Las mejores puntas dispensadoras disponibles comercialmente vienen con diámetros internos de 35 a 40 micrómetros, el doble que la boquilla de la probóscide del mosquito.
La sustitución de componentes de ingeniería por piezas bióticas también aumenta la sostenibilidad en la microingeniería avanzada. «Estoy deseando ver otros materiales bióticos incorporados en el proceso de impresión 3D para permitir nuevas capacidades», dice Preston.
A Li le gustaría utilizar la probóscide del mosquito en aplicaciones biomédicas. Su laboratorio está interesado en desarrollar soluciones de administración de fármacos utilizando la probóscide como microaguja.
La investigación reciente ha llevado a un avance innovador en la tecnología de impresión 3D, utilizando una parte biológica inesperada: la trompa de un mosquito. Los científicos han descubierto que la probóscide, el largo y delgado órgano que los mosquitos utilizan para perforar la piel, puede ser utilizada como una boquilla para la impresión 3D fina. Esta técnica, denominada «necroimpresión 3D», combina la biología con la tecnología para crear estructuras complejas a escala microscópica.
El equipo de investigación, liderado por el ingeniero mecánico Changhong Cao, de la Universidad McGill en Montreal, analizó diversas partes biológicas que podrían ser utilizadas como alternativas a las boquillas de impresión tradicionales. Se centraron en la probóscide de la hembra del mosquito Aedes aegypti, que resultó ser ideal para la tarea debido a su geometría y mecánica únicas. La probóscide es relativamente recta, tiene un diámetro interior de entre 10 y 20 micrómetros y puede soportar la presión de la tinta que la atraviesa.
La técnica de necroimpresión 3D implica colocar la probóscide en una impresora 3D especializada, que se diseñó específicamente para trabajar con la parte biológica. La probóscide se cubre con una resina tridimensional para mayor estabilidad y se fija a una punta diseñada para formar un camino continuo por el que fluya la tinta. De esta manera, los científicos pueden imprimir estructuras complejas con líneas tan finas como 20 micrómetros, lo que es aproximadamente la mitad del ancho de un fino cabello humano.
La utilización de la probóscide del mosquito como boquilla de impresión 3D ofrece varias ventajas. En primer lugar, permite imprimir a una escala más fina que las boquillas tradicionales, lo que abre posibilidades para la creación de estructuras complejas en campos como la biomedicina y la nanotecnología. En segundo lugar, la probóscide es una parte biológica que ya existe en la naturaleza, lo que reduce los costos y las barreras de entrada para la impresión 3D. Como afirma Daniel Preston, ingeniero mecánico de la Universidad Rice en Houston, «utilizar piezas que la naturaleza ya ha creado puede ayudar a democratizar la impresión 3D, al reducir los costos y eliminar las barreras de entrada».
El equipo de investigación demostró las capacidades de la punta necrobótica imprimiendo varias estructuras, incluyendo una forma de panal, un contorno de hoja de arce y un andamio para contener muestras de células biológicas. La calidad de las impresiones fue excelente, con líneas tan finas como 18 micrómetros. La sustitución de componentes de ingeniería por piezas bióticas también aumenta la sostenibilidad en la microingeniería avanzada, ya que reduce la necesidad de materiales sintéticos y minimiza el impacto ambiental.
Los investigadores están emocionados sobre las posibilidades que ofrece la necroimpresión 3D. Jianyu Li, coautor del estudio y ingeniero de biomateriales en McGill, afirma que «esta muestra biológica derivada de la naturaleza es mucho mejor que el material diseñado». El laboratorio de Li está interesado en desarrollar soluciones de administración de fármacos utilizando la probóscide como microaguja, lo que podría revolucionar el campo de la medicina personalizada.
En resumen, la utilización de la probóscide del mosquito como boquilla de impresión 3D es un avance innovador que combina la biología con la tecnología para crear estructuras complejas a escala microscópica. La técnica de necroimpresión 3D ofrece ventajas como la impresión a escala fina, la reducción de costos y la sostenibilidad, lo que la convierte en una herramienta prometedora para la investigación y el desarrollo en campos como la biomedicina, la nanotecnología y la ingeniería de materiales.