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研究人员解构蜜蜂毒刺以帮助开发微型医疗设备

2023-10-18 03:39:02 220

Arts of the bee stinger.

新南威尔士大学堪培拉分校的研究人员最近发表在《iScience》杂志上,他们制作的高分辨率3D解构图揭示了蜜蜂强大防御机制的独特特性,包括众多的倒刺,这些倒刺是蜜蜂蜇伤后能够在泵出毒液的同时深入皮肤的原因。

据首席研究员副教授斯里达尔·拉维说,蜜蜂螫针的自动输送机制有许多特点,可以帮合肥三本院校助研究人员在未来开发小规模和微创的医疗设备。

“我们以前从未制作过如此详细的图像,它们为我们提供了关于蜜蜂毒刺功能的巨大新见解,”A/Prof。拉维说。“由于这些更清晰、更精确的图像,我们发现了医疗微钻孔、微泵和更有针对性的药物输送方面的潜在机会。”

一个/教授。拉维说,也有可能开发出改进的“锚定”方法,使医疗设备或粘合剂贴片能够附着在皮肤上,而不需要化学粘合剂,因为化学粘合剂会引起刺激,或者在潮湿的表面(比如身体内部)不可行。

“以前的研究表明,蜂刺非常善于用最小的力量刺穿皮肤,但一旦嵌入就很难取出,”a /Prof。拉维说。“对于需要非常精确地插入而不损坏周围组织的医疗设备来说,这是一个有用的特性。”

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3D解构也促使新南威尔士大学堪培拉分校的研究团队开发了模拟蜜蜂螫针独特的刺穿和泵送动作的原型设备。

该项目的另一位首席研究员菲奥雷拉·拉米雷斯·埃斯奎维尔博士说:“蜜蜂的毒刺首先必须能够刺穿皮肤而不弯曲,而且它必须安全地分离并协调产生刺痛的肌肉收缩。”“这意味着它既能深入组织,又能快速有效地泵出毒液。”

Ramirez Esquivel博士说,由于蜜蜂的毒刺非常小,只有大约2毫米长,研究小组必须使用多种技术来观察毒刺并破译它的工作原理。

Ramirez Esquivel博士说:“(3D解构)非常棒,因为它们允许我们3D打印整个毒刺,并将其放大到一定规模,我们可以移动所有部件,以弄清楚它们是如何协同工作的。”

“高速拍摄毒刺也是一项重大挑战,但它有助于了解它的功能。”

A close up of the bee stinger piercing parts.

Ramirez Esquivel博士说,了解蜜蜂毒刺的进化是一个很好的例子,说明我们如何通过更多地了解其他动植物物种来取得进步。

拉米雷斯·埃斯奎维尔博士说:“蜜蜂的螫针是非常复杂的结构,有许多运动部件,它们的作用也非常有效。”“我们对它研究得越宁夏理工学院多,就越能发现它工作方式的惊人复杂性。”

研究人员表示,他们对不同生物启发设计在医学上的潜力感到兴奋。

Ramirez Esquivel博士说:“随着先进制造业的进步,像昆虫角质层这样的天然材料将越来越多地应用于软体机器人和微型设备的设计。”

来源:新南威尔士大学

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