为什么不能制造出像蚊子口器一样的针头?
点击上方卡片关注👆
盛夏来临,蚊子又开始肆虐起来。想要消灭它们可谓是困难重重,它们会在我们不注意时飞过来,并偷偷吸走我们的血液。
你是否也想过这个问题,为什么针头不可以像蚊子叮咬一样毫无痛感呢?一起来看看知乎答主们的回答。
为什么不能制造出像蚊子口器一样的针头?
| 答主:苏澄宇
科学家有在这方面努力,一直有对蚊子吸血针头的研究。
左侧蚊子口器,右侧针头
蚊子的有六根针头,最主要的那部分,也是区别于注射器针头的一点在于:在扎入的时候,蚊子不只是简单地用力往里头扎,而是往复地切割皮肤,逐步地插入血管。
锯齿形针头在插入时,可以减少针头表面与皮肤真皮层之间的接触面积,因此可以很容易地插入皮肤。
所以有人想到,是不是可以做出一种类似蚊子的锯齿针头。
2002 年,科学家在实验室做出了一种新的微型空心针,周围有二氧化硅制成的锯齿。但此时研究并没有做更多的实验验证其有效性。
后来有人在此基础上做出了更接近蚊子口器的针头:
他们还做了实验,让普通针头和特殊的锯齿针头作对比,看这两种针头在扎入牛脑和牛肝的时候,哪个效率更高。
结果自然是,像蚊子口器一样的锯齿针头更高效。既然仿生蚊子针头那么好用,那肯定会有人想用到更多方面,比如癌症取样的活检针。
现有的活检针,在扎入过程中,容易造成软组织和器官的形变、移动,采样会有可能采不到癌细胞,也有可能会造成采样的量不足,都会影响到诊断的准确性。
而蚊子的针头在扎入皮肤的时候,在扎入挤压过程中对组织造成的形变较少,也不容易产生位移。
所以,题目问:为什么不能制造出像蚊子口器一样的针头?答案是科学家一直有在努力,让你有天体验到被蚊子咬的舒适感。(bushi
| 答主:Kjng
总结:很难。现有技术仿生出来的针只是对蚊子喙拙劣的模仿。
曾帮助隔壁某材料大佬团队做过这个课题,大佬判断,如果真的实现了对蚊子口器的功能仿生,对测血糖、取血化验都将产生革命性改变,保底是个 nature 封面级的成果。
我作为生物学部分负责提供样本,博士期间解剖过无数蚊子头,太熟练了,以至于能 1 分钟内把蚊子喙的几个部分分开。
一是蚊子口器结构复杂,上颚,下颚,上唇,下唇,舌等部分各司其职,不仅有物理结构,还有肌肉组织、神经系统、传感系统,堪称蚊子的「第七只手」,复杂程度根本不是我们想象的一根针管或是「几层管子」。
二是仿生难度大,即便把结构搞清楚,建立了三维模型,实际制作起来,受到材料和现有技术的制约,几乎不可能在如此小的尺度内对蚊子口器的结构实现物理性能上的仿生。
三是功能难实现,蚊子吸血之所以「无感」,是物理尺度小、生物识别精,以及分泌物的化学麻痹综合作用结果,这种功能上高度的集成性在如此尺度上极难仿造成功。
知乎热门文章
本文内容来自「知乎」
点击上方卡片关注
转载请联系原作者
👇点击「阅读原文」,看更多精彩回答
微信扫码关注该文公众号作者