他們要來10000只死蚊子，把它們的嘴做成了3D打印噴頭-辟謠-漫步新聞-陪你看看

如果有一天，你收到了一個鼓鼓囊囊的快遞包裹，打開後發現裏面靜靜躺着一萬隻死掉的、黑壓壓的蚊子，你會報警還是直接扔垃圾桶？

我的一個朋友大概會無比興奮，因爲他酷愛收集蚊子屍體：每隻他親手打死的蚊子，都會被當作“戰利品”，用透明膠粘進一個專門的小本本。

不過，如果這份“大禮包”的收件人是某些科學家，故事的走向將截然不同。加拿大麥吉爾大學的曹長宏和李劍宇收到這些蚊子後，取下了它們的口器，做成了3D打印噴嘴。這種噴嘴不僅便宜耐用，還能打印出極其精細的結構。

論文11月19日發表於《科學·進展》（Science Advances）期刊上。

腦洞從一隻“躺平”的死蜘蛛開始

一切還要從一項曾獲2023年搞笑諾貝爾獎的研究說起。

幾年前，美國萊斯大學的研究生Te Faye Yap在實驗室走廊裏偶然發現了一隻死蜘蛛。她注意到，這隻蜘蛛的腿緊緊向內蜷縮着。原來，蜘蛛腿的伸展運動依靠其體內的液壓系統。一旦蜘蛛死亡，壓力消失，蜘蛛腿便會自然收攏。這個看似平常的現象，卻讓Yap產生了一個大膽的想法：能否將蜘蛛屍體改造成機械抓手？

Yap將蜘蛛屍體與外部的液壓系統連通，通過加減壓來驅動死蜘蛛的腿開合。她發現，這種抓手不僅能提起相當於自身重量1.3倍、體積2.6倍的物體，並且能經久耐用地開合超過700次！研究團隊給這種技術起了一個有些毛骨悚然的名字——“死體機器人學”（necrobotics）。

蜘蛛改造成的機械抓手丨Te Faye Yap and coauthors

這項研究引起了曹長宏和李劍宇的興趣。多年來，曹長宏專注於納米制造領域，而李劍宇則專注於生物材料的力學研究。於是他們開始思考：既然死蜘蛛能做成抓手，那麼自然界中是否還有生物器官能直接用於機械製造？

上圖最左側爲李劍宇，他是組織修復與再生方向加拿大首席科學家；最右側是曹長宏，他是小尺度材料及製造方向加拿大首席科學家；中間是Justin Puma，是他倆的碩士研究生｜受訪者供圖

很快，他們將目光鎖定在了生物體那些細小而堅韌的管狀結構上，例如植物用於輸水的木質部導管，蠍子與毒蛇的毒刺和毒牙，以及蚊子等昆蟲的取食口器。這些經過億萬年演化的精密結構，或許正是高精度3D打印噴嘴的天然雛形。

在衆多天然的微型管狀結構中，蚊子口器最終脫穎而出。首先，它結構筆直，管道不會在3D打印墨水流經時發生形變。其次，蚊子口器的內徑只有大約20微米。要知道，市面上能找到的最細的塑料噴嘴，內徑也高達150微米；而金屬噴嘴雖然能到35微米，可一個的售價就高達80美元。相比之下，蚊子口器不僅更精細，成本也幾乎可以忽略不計。

一萬隻死蚊子的故事

鎖定了研究目標，曹長宏和李劍宇卻很快遭遇了第一個現實難題——研究用的蚊子從哪兒來？

說起找蚊子的經歷時，李劍宇不禁嘆了口氣。起初，他們聯繫了蒙特利爾當地的昆蟲館和博物館，想看看能否獲得一些蚊子樣品。後來，他們又開始嘗試聯繫從事蚊蟲研究的科學家。

正當他們爲此發愁時，美國德雷克塞爾大學研究蚊子行爲的助理教授出手相助，解決了他們的燃眉之急。曹長宏回憶道，他曾試探性地詢問買幾百只蚊子大概需要多少錢。可對方的答覆令他大喫一驚：蚊子倒是不要錢，但最少也得寄一萬隻。

埃及伊蚊（Aedes Aegypti）丨wikipedia.org

原來，對於研究蚊子的科學家而言，這些實驗後產生的蚊子屍體是必須處理的生物危害廢棄物，更像是一種負擔，有人願意“收垃圾”簡直雪中送炭。就這樣，一大批雌性埃及伊蚊（Aedes Aegypti）屍體，凍存進了李劍宇實驗室的冰箱裏。

曹長宏笑着說道：“一旦找到合適的合作者，蚊子的來源就再也不是問題了。”

蚊子嘴巴真皮實

解決來源問題後，曹長宏和李劍宇的碩士研究生Justin Puma親自動手、從零組裝了一臺“蚊子嘴 3D 打印機”：零件自己買、結構自己搭、程序自己寫。

接下來，他們便開始測試蚊子口器的力學性能。李劍宇感嘆道：“我原以爲蚊子這麼重要的物種，應該有很多關於它口器的生物力學研究，結果沒想到竟寥寥無幾。”

他們驚喜地發現，蚊子口器能承受高達60kPa的內部壓力，足以應對3D打印過程中擠出墨水的需求。不過，如果繼續加壓，蚊子口器就會沿着它最薄弱的區域裂開。李劍宇解釋道：“蚊子口器有點像用一張紙捲成的紙筒，中間有一道接縫，那裏是它的薄弱區域，但好在我們可以通過調節打印參數來避免它開裂。”

3D打印墨水屬於剪切變稀流體，即流速越快、黏度越低。因此，只要控制液體的流速和噴嘴的位移速度，使墨水不會滯留在噴口處，就能杜絕噴嘴內出現過高的壓力。

曹長宏打了一個形象的比方：“這就像高速公路上匯入的車流。如果一輛車還沒來得及開走，又來了另一輛車，道路就會堵住。但只要選擇合適的墨水，控制好參數，讓每一輛車都及時開走，就不會有堵車的問題。”如果希望蚊子口器能承受更高的壓力，未來也可以在其外部鍍上一層金屬或其他材料，從而增加噴嘴整體的結構強度。

（C）雌性蚊子的口器被安裝在定製的3D DIW打印機上；（D）口器針頭擠出Cellink Start凝膠（一種3D打印生物墨水）丨參考資料1

除了承壓能力，他們還系統測試了蚊子口器的使用壽命。結果顯示，只要打印參數控制得當，一個蚊子口器噴嘴可以連續工作至少14天！而且，即便將蚊子口器冷凍整整一年，它作爲3D打印噴嘴的性能也絲毫不受影響。

李劍宇解釋道：“蚊子口器的主要成分是幾丁質。與那些富含水分的細胞組織不同，幾丁質的含水量很低，因此在冷凍時，它不會因爲冰晶的形成而破壞結構，所以可以耐受長時間的冷凍存儲。”

曹長宏同樣稱讚了蚊子口器的“皮實”程度，他對比了蚊子口器和玻璃製成的噴嘴：“的確，玻璃可以製造出內徑只有一微米甚至幾百納米的打印噴嘴，但它實在太脆弱了。如果我把它放在面前，對着它說話，它直接就會被震碎。但蚊子口器就不同了，對它大喊都沒有問題！”

便宜又環保，未來的用處可不止3D打印

除了精度高且經久耐用之外，使用蚊子口器作爲3D打印噴嘴還有一個顯而易見的優勢——便宜。

按照研究團隊的測算，一名經過培訓的技術人員大約10分鐘就能用蚊子口器組裝出一個噴嘴。而把一名零基礎的新手培訓成熟練工，也只需要一個月左右。照此推算，如果僱傭200名熟練工人，時薪3.1美元，每天工作8小時，那麼一天就能生產出9600個噴嘴，單隻噴嘴的生產成本僅0.52美元。相比於塑料、金屬甚至玻璃噴嘴，這實在是太便宜了。

而在性能方面，李劍宇指出，他們已經實現了10微米量級的打印精度。這一精度在生物打印領域意義重大，因爲它與人體毛細血管的直徑相當。如果科學家需要3D打印仿毛細血管的微型結構，那麼打印噴嘴必須達到這種精度，而蚊子口器已經擁有了這種能力。

當然，受限於口器所能承受的壓力上限，用它進行3D打印的速度並不算太快。但曹長宏認爲，對於微納製造而言，最關鍵的始終是打印精度。而且，想要提速也非常簡單：只需增加噴嘴數量同時打印即可，畢竟這種噴嘴非常便宜，多部署一些也完全不成問題。