研究人員使用3D打印皮膚研究蚊子進(jìn)食行為，探索蚊蟲傳播疾病途徑

導(dǎo)讀：蚊子叮咬可能會(huì)帶來致死性的疾病，例如，登革熱、瘧疾或寨卡病毒等。所有這些都是可以通過蚊子叮咬傳播的疾病，其中一些對(duì)人類來說是致命的。因此，這種小昆蟲經(jīng)常被認(rèn)為是世界上最危險(xiǎn)的動(dòng)物之一，這一點(diǎn)并不令人驚訝。正如世界衛(wèi)生組織（WHO）的一項(xiàng)研究中所指出的那樣，全世界每年約有72.5萬(wàn)人死于這種叮咬。相比之下，死于蛇毒的人數(shù)排在第二位，盡管這只是大約5萬(wàn)人的死亡。

2023年2月19日，南極熊獲悉，為了更好地學(xué)習(xí)和研究蚊子和傳播性疾病，來自休斯頓萊斯大學(xué)和新奧爾良圖蘭大學(xué)的研究人員一直在研究3D打印合成皮膚。該項(xiàng)研究的更多信息以題為“Development of an automated biomaterial platform to study mosquito feeding behavior/開發(fā)用于研究蚊子進(jìn)食行為的自動(dòng)化生物材料平臺(tái)”的論文被發(fā)表在《Bioeng. Biotechnol.》期刊上。

相關(guān)論文鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2023.1103748/full

由于疾病會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，對(duì)疾病傳播的媒介——蚊子的研究是至關(guān)重要的。詳細(xì)來說，這涉及研究蚊子的進(jìn)食行為，它們以我們的血液為食。由于這種研究通常以犧牲研究實(shí)驗(yàn)室的預(yù)算為代價(jià)，生物工程學(xué)家利用了3D打印技術(shù)。據(jù)萊斯大學(xué)生物工程博士生、該研究的主要合著者凱文-詹森表示，這是因?yàn)樵S多蚊子實(shí)驗(yàn)仍然依賴于人類志愿者和動(dòng)物受試者。"

△驅(qū)蟲篩選平臺(tái)的開發(fā)

△機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練工作流程和結(jié)果

用生物打印技術(shù)制作合成皮膚

蚊子研究的最大缺點(diǎn)可能與尋找測(cè)試對(duì)象有關(guān)。為了消除人類皮膚與蚊子的關(guān)聯(lián)，研究小組決定創(chuàng)造一種由3D打印的合成皮膚組成的貼片。這些貼片中的每一個(gè)都配備了小通道，血液可以通過這些小通道被泵送。這些由膠狀水凝膠形成的貼片在經(jīng)過生物打印后將被用來喂養(yǎng)蚊子。根據(jù)官方研究論文，這些水凝膠是用開源的Blender軟件設(shè)計(jì)的，然后將其灰度值調(diào)整到選定位置的60%強(qiáng)度。然后在Lumen X生物打印機(jī)上使用DLP工藝制作。使用的層厚度為50微米，同時(shí)3D打印了三個(gè)水凝膠，總的制作時(shí)間為23分鐘。

△水凝膠設(shè)計(jì)具有血管段上方的順應(yīng)區(qū)域

△灌注液成分會(huì)對(duì)蚊子造成吸引

研究人員將受測(cè)蚊子放置在裝有攝像頭的透明塑料箱中，這可以清楚地觀測(cè)到昆蟲的行為，如每個(gè)站點(diǎn)的著陸頻率，它們的停留時(shí)間，它們是否咬人，還有它們花多長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)食。研究人員測(cè)試了一些變量，包括應(yīng)用基于DEET或檸檬桉樹油的驅(qū)蟲劑的影響。但他們也進(jìn)行了選餐實(shí)驗(yàn)，觀察蚊子對(duì)去纖維蛋白血、紅色印度墨水或PBS的反應(yīng)。

△灌注液對(duì)蚊子地吸引程度

△驅(qū)蟲屏的評(píng)估和計(jì)算機(jī)視覺建模

研究人員總結(jié)說，對(duì)這種類型的蚊子研究結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以前的認(rèn)知，而且還可以獨(dú)立于蚊子種類和不同來源的血液來使用。因此，還可以確定蚊子的宿主偏好，這在另一方面可以為更好地保護(hù)動(dòng)物提供可能，因此，由于3D打印技術(shù)，全球健康問題可能很快就能得到解決。