La proboscide di una zanzara riutilizzata come microugello per la stampa 3D ad alta risoluzione
La maggior parte delle persone pensa alle zanzare come parassiti, di certo non come strumenti per la microfabbricazione di prossima generazione. Eppure i ricercatori della McGill University hanno dimostrato che la proboscide di una zanzara femmina deceduta può fungere da microugello biodegradabile per la stampa 3D ad alta risoluzione. Con un diametro interno di circa 20 micrometri, produce caratteristiche più fini di molte punte metalliche commerciali e ad un costo molto inferiore.
Gli ugelli ad alta precisione sono costosi e spesso monouso, il che rende la stampa ultra fine sia costosa che dispendiosa. Il team di McGill ha esplorato se fosse possibile risolvere queste sfida tramite le strutture microfluidiche naturali, e ha scoperto che la proboscide delle zanzare presenta la geometria ideale. È naturalmente dritta, di forma uniforme e larga tra i 20 e in 25 micrometri, il che la rende adatta per l’estrusione su microscala.
Concetto e configurazione del 3D necroprinting (Crediti foto: Scientific Advances)
Trasformare una zanzara in un micro-ugello
Nonostante il suo aspetto delicato, la proboscide ha una struttura molto forte. I test hanno dimostrato che può sopportare pressioni interne di circa 60 kilopascal, sufficienti a spingere bioink densi senza rompersi. I ricercatori hanno costruito un sistema con la tecnologia Direct Ink Writing (DIW) e hanno attaccato la proboscide a una punta metallica standard da 30G, consentendole di collegarsi a un estrusore a base di siringa e spostarsi con precisione sul piano di stampa.
Per garantire una stampa affidabile, il team ha analizzato il modo in cui i diversi inchiostri fluiscono attraverso il canale naturale e ha identificato le condizioni operative che impediscono gli intasamenti o la rottura dell’ugello. All’interno di questi parametri, l’ugello bio ha funzionato sorprendentemente bene. Utilizzando bioink commerciali come Cellink Start e Pluronic F 127, il team ha stampato strutture a nido d’ape e supporti tridimensionali contenenti cellule tumorali B16. I filamenti misuravano tra 18 e 28 micrometri e la vitalità delle cellule è rimasta intorno all’86% dopo la stampa.
Microstrutture stampate con la tecnologia 3D necroprinting. (Crediti foto: Scientific Advances)
Un’alternativa sostenibile per la stampa su microscala
Costo e sostenibilità sono i principali vantaggi di questa nuova idea. Le zanzare possono essere allevate a basso costo in ambienti controllati e il team stima che la produzione di ogni ugello biologico costi meno di un dollaro. La proboscide è biodegradabile e può rimanere funzionale per mesi se conservata correttamente, il che la rende un materiale di consumo pratico per i laboratori di ricerca. Gli ugelli in vetro raggiungono ancora le risoluzioni più elevate, ma sono fragili, costosi e difficili da produrre con costanza e a lungo termine. L’ugello a base di zanzara, invece, va a colmare esigenze differenti in una nicchia diversa. Offre una risoluzione fine, prestazioni prevedibili e sprechi significativamente ridotti.
Il necroprinting 3D è una tecnologia ancora giovane, ma permette di espandere il modo in cui le strutture biologiche possono essere integrate nella produzione additiva. Invece di imitare la natura, questo approccio la usa direttamente. E in questo caso, una zanzara diventa finalmente utile.
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*Crediti foto di copertina: Scientific Advances