图片来自赫尔辛基大学的伊利亚·贝列维奇

科技日报记者 张梦然报道：大自然的3D打印机指的是一些生物体，它们能够通过自身的生物过程，将原材料转化成复杂的结构和形态，实现3D打印的功能。例如，蜘蛛能够用自己的丝腺器官制造出不同种类的丝线，用于自身建造巢穴和捕食猎物，这就是一种大自然的3D打印技术。奥地利维也纳大学的马克斯·佩鲁茨实验室的分子生物学家们领导了一项跨学科研究，他们发现一种海洋环节动物杜氏阔沙蚕身上的特殊细胞——毛壳细胞，控制着刚毛的形成，其操作模式与3D打印技术惊人地相似。这项研究为人们提供了答案。这项研究的结果发表于13日的《自然·通讯》杂志上。

刚毛使得昆虫能够在水中游动。研究显示，毛发生长是从顶端开始，然后是中部，最后是底部。在生长发育的过程中，重要的功能单元会逐个制作出来，就像使用3D打印一样，一层层地构建。在这一过程中，毛细胞发挥着关键作用。研究人员展示了一个具有动态微绒毛几何排列特征的毛壳细胞表面。一个微触毛的作用就好像3D打印机的喷头一样。刚毛的几何形态取决于微绒毛的数量和形状，而这些因素会随着时间的推移而不断变化，是造就刚毛结构的关键要素。举例来说，作为刚毛尖端上的一颗单独的齿，它的精确度可以达到亚微米级别。刚毛通常只需要短短两天就能够“制作完成”，并且可以呈现出不同的形状，有长有短，有尖有平，各有所长。最新的扫描电子显微设备具备自动化分析数千层的功能，研究人员利用这一特性成功地研究了微绒毛的排列，并提出了相应的3D模型。这项研究成果有望为未来医疗产品的研发和制造可降解材料提供潜在的帮助。