大自然的3D打印機什么樣

杜氏闊沙蠶剛毛的不同部分。圖片來源：伊利亞·貝列維奇/赫爾辛基大學

科技日報北京5月13日電 （記者張夢然）什么是大自然的3D打印機？奧地利維也納大學馬克斯·佩魯茨實驗室分子生物學家們領導的一項跨學科研究，可以告訴人們答案：一種海洋環節動物杜氏闊沙蠶身上的特殊細胞——毛殼細胞，控制著剛毛的形成，其操作模式竟與3D打印技術驚人地相似。研究結果13日發表在《自然·通訊》上。

剛毛能讓蟲子在水中移動。研究發現，剛毛的形成是從它的尖端開始，然后是中間部分，最后是底部。在這個發育過程中，重要的功能單元一個接一個、一塊一塊地制作出來，這與3D打印幾乎完全一樣。在這個過程中，毛殼細胞發揮著核心作用。

研究人員此次展示了一個動態的毛殼細胞表面，其特征就是幾何排列的微絨毛。單個微絨毛的功能，好比3D打印機的噴嘴。這些微絨毛數量和形狀會隨時間變化而變化，這是塑造剛毛幾何結構的關鍵。例如作為剛毛尖端上的單個齒，其精確度可達到亞微米范圍。剛毛通常在短短兩天內就會“打印完成”，且可具有不同的形狀，短或長、尖或平，各有千秋。

由于最新掃描電子顯微設備能實現數千層的自動化分析，研究人員借此成功研究了微絨毛的排列，并提出了相應的3D模型。這一研究結果，為未來醫療產品的開發和自然可降解材料的制造提供了潛力。