研究人员使用3D打印皮肤研究蚊子进食行为，探索蚊虫传播疾病途径

导读：蚊子叮咬可能会带来致死性的疾病，例如，登革热、疟疾或寨卡病毒等。所有这些都是可以通过蚊子叮咬传播的疾病，其中一些对人类来说是致命的。因此，这种小昆虫经常被认为是世界上最危险的动物之一，这一点并不令人惊讶。正如世界卫生组织（WHO）的一项研究中所指出的那样，全世界每年约有72.5万人死于这种叮咬。相比之下，死于蛇毒的人数排在第二位，尽管这只是大约5万人的死亡。

2023年2月19日，南极熊获悉，为了更好地学习和研究蚊子和传播性疾病，来自休斯顿莱斯大学和新奥尔良图兰大学的研究人员一直在研究3D打印合成皮肤。该项研究的更多信息以题为“Development of an automated biomaterial platform to study mosquito feeding behavior/开发用于研究蚊子进食行为的自动化生物材料平台”的论文被发表在《Bioeng. Biotechnol.》期刊上。

相关论文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2023.1103748/full

由于疾病会产生严重的后果，对疾病传播的媒介——蚊子的研究是至关重要的。详细来说，这涉及研究蚊子的进食行为，它们以我们的血液为食。由于这种研究通常以牺牲研究实验室的预算为代价，生物工程学家利用了3D打印技术。据莱斯大学生物工程博士生、该研究的主要合著者凯文-詹森表示，这是因为许多蚊子实验仍然依赖于人类志愿者和动物受试者。"

△驱虫筛选平台的开发

△机器学习模型的训练工作流程和结果

用生物打印技术制作合成皮肤

蚊子研究的最大缺点可能与寻找测试对象有关。为了消除人类皮肤与蚊子的关联，研究小组决定创造一种由3D打印的合成皮肤组成的贴片。这些贴片中的每一个都配备了小通道，血液可以通过这些小通道被泵送。这些由胶状水凝胶形成的贴片在经过生物打印后将被用来喂养蚊子。根据官方研究论文，这些水凝胶是用开源的Blender软件设计的，然后将其灰度值调整到选定位置的60%强度。然后在Lumen X生物打印机上使用DLP工艺制作。使用的层厚度为50微米，同时3D打印了三个水凝胶，总的制作时间为23分钟。

△水凝胶设计具有血管段上方的顺应区域

△灌注液成分会对蚊子造成吸引

研究人员将受测蚊子放置在装有摄像头的透明塑料箱中，这可以清楚地观测到昆虫的行为，如每个站点的着陆频率，它们的停留时间，它们是否咬人，还有它们花多长时间进食。研究人员测试了一些变量，包括应用基于DEET或柠檬桉树油的驱虫剂的影响。但他们也进行了选餐实验，观察蚊子对去纤维蛋白血、红色印度墨水或PBS的反应。

△灌注液对蚊子地吸引程度

△驱虫屏的评估和计算机视觉建模

研究人员总结说，对这种类型的蚊子研究结果远远超过了以前的认知，而且还可以独立于蚊子种类和不同来源的血液来使用。因此，还可以确定蚊子的宿主偏好，这在另一方面可以为更好地保护动物提供可能，因此，由于3D打印技术，全球健康问题可能很快就能得到解决。