蚊子嘴被裝 3D 打印機上，自然界會成爲未來製造業的“零部件庫”嗎
一隻蚊子死了以後，還能幹什麼？大多數人的答案可能是：扔掉。
但有一羣科學家偏偏盯上了蚊子那根又細又長的嘴。他們把蚊子的口器拆下來，消毒、固定，再裝到3D打印設備上——
然後發現：這玩意兒，居然真的能當3D打印噴頭。而且打印出來的線條，最細只有十幾微米。蜂巢、楓葉，甚至裝着活細胞的微型支架，都能打。
2026年，這項聽起來像玩笑、實際上真能用的技術，還拿下了搞笑諾貝爾獎。
一萬隻死蚊子相當於一萬枚“微型噴嘴”
故事開始時，研究人員其實沒有打算要一萬隻蚊子。他們只想獲得少量樣本，試一試蚊子口器能否充當 3D 打印噴嘴。但合作實驗室按照生物樣本處理和運輸流程，一次寄來了至少一萬隻實驗室飼養、已經處死並冷凍保存的雌性埃及伊蚊。
蚊子的嘴並不是一根普通吸管。雌蚊的口器包含外部的下脣鞘（起保護作用，本身不參與穿刺過程）以及內部多根細長口針，它們共同完成定位、刺入、注入唾液和吸取血液的過程。研究人員在顯微鏡下取出其中適合輸送流體的組成管狀部分，修整末端，再用樹脂把它固定到標準金屬針頭上。一端連接供墨和壓力控制系統，另一端負責把水凝膠等生物墨水擠到基底上。於是，吸血的微型流道就變成了微型噴嘴。
蚊子口器做成微型噴嘴丨文獻 [1]
爲什麼偏偏是蚊子口器？因爲它同時滿足了幾項彼此矛盾的要求：足夠細、足夠直，具有一定剛度不會輕易屈曲；又能保留適度柔順性，不至於像脆玻璃那樣容易折斷。這些經過自然選擇和個體發育形成的結構特徵，恰好也是微尺度擠出噴嘴所需要的。
實驗中，蚊子口器噴嘴打印出了約 18 至 28 微米寬的線條，還完成了蜂窩、楓葉和三維網格等結構。研究團隊進一步打印了含小鼠 B16 細胞的支架，打印後細胞存活率約爲 86%。口器能夠承受約 60 千帕的內部壓力，組裝後單個噴嘴的估算成本約 0.8 美元。它的優勢不是“強度世界第一”，而是在低壓、生物墨水和超細線條等特定條件下，提供了一種便宜、柔順且可降解的選擇。[1]
用蚊子口器 3D 打印的微結構丨文獻 [1]
當然，這距離打印人工器官還很遠。口器可能堵塞，壓力過高時側壁會開裂；每一枚口器還要在顯微鏡下剝離、修整和裝配。尺寸差異、消毒、保存和質量控制，也都比工業針頭複雜。它目前首先是一個概念驗證，卻提出了一個比死蚊子還能幹什麼更有意思的問題：如果自然已經長出了合適的零件，人類是否每一次都必須從頭製造？
其實，蚊子口器並非孤例，蜘蛛的腿、蝦的腹甲、蛾子的觸角乃至蝗蟲的後腿，都正在被當作現成的工程零部件。
蜘蛛身體：一套天然組裝好的氣動夾爪
蜘蛛的腿很特別，屈肌負責把腿向內收攏，向外伸展則主要依靠體內血淋巴的液壓。蜘蛛死亡後，液壓消失，腿便在屈肌作用下蜷縮起來。2022 年，美國萊斯大學團隊把針頭插入狼蛛的頭胸部並密封，通過注入空氣恢復內部壓力：加壓時八條腿張開，泄壓時重新合攏，一隻死亡蜘蛛由此變成了天然多指夾爪。
用死蜘蛛做抓取器丨文獻 [2]
它可以抓取形狀不規則而又脆弱的物體，舉起約爲自身質量 1.3 倍的負載。研究人員讓它完成了 1000 次開合測試，但約 700 次後性能便開始退化，1000 次後部分關節膜出現裂紋。問題主要來自脫水；蜂蠟塗層實驗表明可以顯著減少水分流失，但究竟能把實際工作壽命延長多少，仍需繼續驗證。[2]
蝦腹外骨骼：食品廢料變成機器關節
挪威海螯蝦的腹部由六節堅硬甲片組成，甲片之間以柔軟關節膜連接。這套結構一面允許身體靈活彎曲，一面又能在伸展到極限時依靠幾何限位迅速變硬。工程師若從零製造類似的剛—柔耦合關節，需要多種材料和複雜裝配；海螯蝦卻已經把它長好了。
用螯蝦關節應用於機器人設計的設計過程丨文獻 [3]
瑞士洛桑聯邦理工學院團隊利用烹飪後廢棄的海螯蝦腹部外骨骼，將其與電機、人工肌腱和塗層結合，製成機械手、機器人手指和游泳推進器。約 3 克的外骨骼最高可承受約 680 克載荷；機械手能夠拖動約 500 克的物體，能抓取約數十克的物體，增強後的關節彎曲頻率最高約 8 赫茲，游泳機器人速度最高約 11 釐米/秒。[3]這裏真正被利用的不是蝦殼材料，而是天然殼板、柔性膜和限位槽已經組裝好的整套機構。
蛾子觸角：給無人機裝上鼻子
雄蛾必須在複雜氣流中尋找雌蛾釋放的微量性信息素，因此觸角上分佈着大量高靈敏度嗅覺感受器。觸角離體後，其中的感覺神經元還能在一段時間內響應氣味。把觸角兩端接上電極，便可以記錄氣味刺激產生的電觸角圖信號。人工電路負責放大和計算，真正完成分子識別的，卻仍是昆蟲的嗅覺器官。
天蛾的觸角被裝在無人機上丨文獻 [5]
華盛頓大學團隊把天蛾觸角裝到微型四旋翼上，研製出“Smellicopter”，讓無人機根據觸角信號追蹤氣味羽流；日本研究者隨後又把蠶蛾觸角接入無人機，通過改進進氣結構和搜索算法，使機器同時利用氣味濃度和方向尋找目標。[4-5]它像一枚即插即用的生物傳感器，但只能短時間工作，容易受溫度、溼度和個體差異影響，因此離真正替代工業電子鼻還有距離。
蝗蟲後腿：把天然彈射器接到機器人上
小型機器人想跳得高，最難的不是讓電機轉起來，而是在狹小身體中迅速儲存並釋放足夠能量。蝗蟲後腿早已解決了這道題：屈肌與伸肌共同收縮時，彈性結構逐漸儲能；約束突然解除，脛節高速彈出，把緩慢積累的肌肉能量轉化成爆發式跳躍。
蝗蟲的後腿做機械跳躍丨文獻 [6]
2025 年，研究人員沒有使用完整活蝗蟲，而是把蝗蟲的後腿作爲兩個天然執行器，安裝到人工關節和機器人機體上，再用精確電刺激協調屈肌和伸肌。製成的生物混合機器人約重 2 克，跳躍距離可達自身長度的 18 倍，高度可達自身高度的7倍；優化後的電刺激輸入功率約 0.03 毫瓦。[6]這一次，被直接調用的不僅是一塊肌肉，而是肌肉、肌腱、關節鎖釦和彈性結構共同組成的“儲能—觸發—釋放”系統。
結語：
上文中說的種種，很容易讓人想到“仿生學”，但它們其實不是一回事。人類模仿鳥翼製造飛機、模仿荷葉製造疏水錶面，這屬於仿生——先理解生物原理，再用金屬、玻璃或聚合物等人工材料重新實現。
而蚊子口器噴嘴則跳過了這些環節，直接把蚊子的口器拿來接入了設備。它與“死體機器人學”（necrobotics）共享一種思路：生物體死亡後，部分幾何結構和機械性能並不會立刻消失，仍可能成爲可用部件。至於使用仍然具有活性的生物材料比如蛾子觸角等，則屬於思路類似的“離體活組織生物混合機器人”（biohybrid systemss）領域。
大自然當然不會爲人類專門“設計”噴嘴、傳感器或彈射器。但在漫長演化中，能用經濟的材料更有效地解決穿刺、抓取、承重、感知和運動等現實問題的生物，更容易獲得生存和繁殖優勢。由此形成的器官和組織，有時恰好擁有人工製造難以低成本複製的尺度與結構。也許將來會有一些機器，它們的部分零件並不是生產線上製造出來的，而是在某個生物身上長出來的。
參考文獻
[1] Puma J, Yang Z, Johnston E, et al. 3D necroprinting: Leveraging biotic material as the nozzle for 3D printing. Science Advances, 2025, 11: eadw9953. https://doi.org/10.1126/sciadv.adw9953
[2] Yap T F, Liu Z, Rajappan A, et al. Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators. Advanced Science, 2022, 9: 2201174. https://doi.org/10.1002/advs.202201174
[3] Kim S, Gilday K, Hughes J. Dead Matter, Living Machines: Repurposing Crustaceans'' Abdomen Exoskeleton for Bio-Hybrid Robots. Advanced Science, 2026, 13: e17712. https://doi.org/10.1002/advs.202517712
[4] Anderson M J, Sullivan J G, Horiuchi T K, et al. A bio-hybrid odor-guided autonomous palm-sized air vehicle. Bioinspiration & Biomimetics, 2021, 16: 026002. https://doi.org/10.1088/1748-3190/abbd81
[5] Fukui C, Uchida T, Koizumi S, et al. Advanced bio-hybrid drone for superior odor-source localization: high-precision and extended-range detection capabilities. npj Robotics, 2025, 3: 4. https://doi.org/10.1038/s44182-025-00020-9
[6] Liu P, Li Y, Ma S, et al. Locust-Derived Biohybrid Muscle Actuators for Low-Power Explosive Jumping. Research, 2025, 8: 0943. https://doi.org/10.34133/research.0943
策劃製作
作者丨楊超 深圳理工大學科普中心負責人 中國科普作家協會會員
審覈丨殷海生 中科院上海昆蟲博物館研究員級高級工程師
李旭 中國科學技術大學副教授 中國生物化學與分子生物學會會員
策劃丨徐來
責編丨丁崝
