你敢相信吗？平时让人避之不及的蚊子，其口器竟成了 3D 打印的 "黑科技零件"。近日发表在《Science Advances》上的一项研究，提出了突破性的 "3D 尸体打印" 技术，将雌性蚊子的喙（口器）改造为高分辨率 3D 打印喷嘴，不仅打印精度远超商用产品，还兼具环保、低成本等多重优势，为先进制造和生物工程开辟了新路径。

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一、为什么是蚊子口器？自然进化的 "完美喷嘴"

在自然界中，许多生物结构都暗藏工程学奇迹。研究团队筛选了自然界中的多种 "生物微喷嘴"（如图 1A），包括蝎子的毒刺、蛇的毒牙、蜗牛的矢状齿等，最终锁定了雌性埃及伊蚊的喙作为研究对象。

这种选择并非偶然：

极致精密的结构：蚊子喙的内径仅 20-25μm，呈近乎笔直的管状结构（曲率接近零），比商用 36 号金属喷嘴（约 35μm）更纤细，能实现更精细的打印效果（图 1C）。

出色的机械性能：尽管由软聚合物材料构成，但它的刚度可达 200MPa，与常见塑料相当，且能承受约 60kPa 的内部压力，足以满足流体挤出需求。

天然的流体通道：其由上唇和舌形成的密封空心管结构，经过进化优化，能高效输送非牛顿流体，完美适配 3D 打印的墨水流动需求。

低成本易获取：实验室饲养的蚊子每只成本不到 0.02 美元，且繁殖迅速、全球分布，相比单价 80 美元的商用微喷嘴，成本优势极为显著。

二、技术突破：如何让蚊子口器 "变身" 打印喷嘴？

研究团队开发了一套定制化 3D 直接墨水书写（DIW）打印系统，成功将蚊子喙整合为打印喷嘴，核心步骤包括：

喷嘴制备：选取实验室培养的无感染雌性蚊子，经乙醇灭菌后，分离其喙的核心结构（外鞘去除，保留内束），通过 UV 固化树脂将其与标准 30G 喷嘴连接，形成连续流体通道。

系统整合：将生物喷嘴安装在高精度运动平台上，配合活塞驱动挤出机，通过 Arduino 微控制器实现墨水挤出与喷嘴运动的同步控制。

工艺优化：通过赫谢尔 - 巴尔克利模型建立理论工艺窗口，明确了墨水挤出速度与喷嘴移动速度的匹配关系（图 3I），避免了过挤出（堵塞导致尖端超压破裂）和欠挤出（丝线断裂）问题。

关键发现是：当拉伸比（墨水速度 / 喷嘴速度）控制在 0.25-1 之间时，打印效果最佳，能稳定输出线宽 18-28μm 的均匀结构，远超商用 34G 喷嘴（约 50μm）的分辨率。

三、实战演示：从蜂巢结构到活细胞支架，无所不能

为验证技术可行性，研究团队完成了三大核心应用演示，展现了该技术的广泛潜力：

高精度微结构打印 打印 600μm×600μm×310μm 的蜂巢结构，丝线宽度仅 22μm，层间贴合度极高； 制作 900μm×870μm×310μm 的枫叶结构，细节还原度出色，丝线宽度低至 18μm，分辨率超越了昂贵的 36G 商用喷嘴。

生物相容性打印 以 Pluronic F-127 为墨水，成功打印负载 B16 癌细胞和红细胞的网格支架，打印后细胞存活率达 86.1%±2.1%。 蚊子喙的天然弹性可减少剪切应力对细胞的损伤，其固定的破裂压力（约 60kPa）如同 "生物保险丝"，避免细胞因压力过大受损。

潜在医疗应用

以水凝胶为药物载体，在猪皮组织模拟物上实现皮升级别的药物释放，展现了在精准给药领域的应用前景；

生物喷嘴的柔韧性可降低对生物组织的损伤，比刚性喷嘴更适合体内操作。

四、对比传统技术：生物喷嘴的三大核心优势

与传统打印喷嘴相比，蚊子喙生物喷嘴在多维度展现出压倒性优势：

五、未来展望：不止于蚊子，生物制造的新赛道

这项技术的意义远不止于 "蚊子变喷嘴"：

材料拓展：研究团队已识别出猎蝽、臭虫、采采蝇等多种潜在生物喷嘴候选，蚜虫的喙甚至能达到 < 1μm 的内径，有望实现更高精度打印；

应用延伸：在微电子制造、精准给药、组织工程等领域具有广阔应用前景，尤其适合对成本和生物相容性要求高的场景；

可持续性：生物喷嘴的可降解特性的，能缓解传统喷嘴带来的环境压力（仅美国每年就消耗 40 亿个不可降解喷嘴）。

目前，蚊子喙生物喷嘴在室温下可稳定使用 9 天，-20℃冷藏条件下可保存一年，已能满足多数实验和短期应用需求。未来通过优化储存条件和灭菌方式，其使用寿命和临床适用性有望进一步提升。

参考文献：

Justin Puma et al. 3D necroprinting: Leveraging biotic material as the nozzle for 3D printing. Sci. Adv.11, eadw9953(2025).