当蚊子嘴被装 3D 打印机上，自然界会成为未来制造业的“零部件库”吗？

一只蚊子死了以后，还能干什么？大多数人的答案可能是：扔掉。

但有一群科学家偏偏盯上了蚊子那根又细又长的嘴。他们把蚊子的口器拆下来，消毒、固定，再装到3D打印设备上——

然后发现：这玩意儿，居然真的能当3D打印喷头。而且打印出来的线条，最细只有十几微米。蜂巢、枫叶，甚至装着活细胞的微型支架，都能打。

2026年，这项听起来像玩笑、实际上真能用的技术，还拿下了搞笑诺贝尔奖。

一万只死蚊子相当于一万枚“微型喷嘴”

故事开始时，研究人员其实没有打算要一万只蚊子。他们只想获得少量样本，试一试蚊子口器能否充当 3D 打印喷嘴。但合作实验室按照生物样本处理和运输流程，一次寄来了至少一万只实验室饲养、已经处死并冷冻保存的雌性埃及伊蚊。

蚊子的嘴并不是一根普通吸管。雌蚊的口器包含外部的下唇鞘（起保护作用，本身不参与穿刺过程）以及内部多根细长口针，它们共同完成定位、刺入、注入唾液和吸取血液的过程。研究人员在显微镜下取出其中适合输送流体的组成管状部分，修整末端，再用树脂把它固定到标准金属针头上。一端连接供墨和压力控制系统，另一端负责把水凝胶等生物墨水挤到基底上。于是，吸血的微型流道就变成了微型喷嘴。

蚊子口器做成微型喷嘴丨文献 [1]

为什么偏偏是蚊子口器？因为它同时满足了几项彼此矛盾的要求：足够细、足够直，具有一定刚度不会轻易屈曲；又能保留适度柔顺性，不至于像脆玻璃那样容易折断。这些经过自然选择和个体发育形成的结构特征，恰好也是微尺度挤出喷嘴所需要的。

实验中，蚊子口器喷嘴打印出了约 18 至 28 微米宽的线条，还完成了蜂窝、枫叶和三维网格等结构。研究团队进一步打印了含小鼠 B16 细胞的支架，打印后细胞存活率约为 86%。口器能够承受约 60 千帕的内部压力，组装后单个喷嘴的估算成本约 0.8 美元。它的优势不是“强度世界第一”，而是在低压、生物墨水和超细线条等特定条件下，提供了一种便宜、柔顺且可降解的选择。[1]

用蚊子口器 3D 打印的微结构丨文献 [1]

当然，这距离打印人工器官还很远。口器可能堵塞，压力过高时侧壁会开裂；每一枚口器还要在显微镜下剥离、修整和装配。尺寸差异、消毒、保存和质量控制，也都比工业针头复杂。它目前首先是一个概念验证，却提出了一个比死蚊子还能干什么更有意思的问题：如果自然已经长出了合适的零件，人类是否每一次都必须从头制造？

其实，蚊子口器并非孤例，蜘蛛的腿、虾的腹甲、蛾子的触角乃至蝗虫的后腿，都正在被当作现成的工程零部件。

蜘蛛身体：一套天然组装好的气动夹爪

蜘蛛的腿很特别，屈肌负责把腿向内收拢，向外伸展则主要依靠体内血淋巴的液压。蜘蛛死亡后，液压消失，腿便在屈肌作用下蜷缩起来。2022 年，美国莱斯大学团队把针头插入狼蛛的头胸部并密封，通过注入空气恢复内部压力：加压时八条腿张开，泄压时重新合拢，一只死亡蜘蛛由此变成了天然多指夹爪。

用死蜘蛛做抓取器丨文献 [2]

它可以抓取形状不规则而又脆弱的物体，举起约为自身质量 1.3 倍的负载。研究人员让它完成了 1000 次开合测试，但约 700 次后性能便开始退化，1000 次后部分关节膜出现裂纹。问题主要来自脱水；蜂蜡涂层实验表明可以显著减少水分流失，但究竟能把实际工作寿命延长多少，仍需继续验证。[2]

虾腹外骨骼：食品废料变成机器关节

挪威海螯虾的腹部由六节坚硬甲片组成，甲片之间以柔软关节膜连接。这套结构一面允许身体灵活弯曲，一面又能在伸展到极限时依靠几何限位迅速变硬。工程师若从零制造类似的刚—柔耦合关节，需要多种材料和复杂装配；海螯虾却已经把它长好了。

用螯虾关节应用于机器人设计的设计过程丨文献 [3]

瑞士洛桑联邦理工学院团队利用烹饪后废弃的海螯虾腹部外骨骼，将其与电机、人工肌腱和涂层结合，制成机械手、机器人手指和游泳推进器。约 3 克的外骨骼最高可承受约 680 克载荷；机械手能够拖动约 500 克的物体，能抓取约数十克的物体，增强后的关节弯曲频率最高约 8 赫兹，游泳机器人速度最高约 11 厘米/秒。[3]这里真正被利用的不是虾壳材料，而是天然壳板、柔性膜和限位槽已经组装好的整套机构。

蛾子触角：给无人机装上鼻子

雄蛾必须在复杂气流中寻找雌蛾释放的微量性信息素，因此触角上分布着大量高灵敏度嗅觉感受器。触角离体后，其中的感觉神经元还能在一段时间内响应气味。把触角两端接上电极，便可以记录气味刺激产生的电触角图信号。人工电路负责放大和计算，真正完成分子识别的，却仍是昆虫的嗅觉器官。

天蛾的触角被装在无人机上丨文献 [5]

华盛顿大学团队把天蛾触角装到微型四旋翼上，研制出“Smellicopter”，让无人机根据触角信号追踪气味羽流；日本研究者随后又把蚕蛾触角接入无人机，通过改进进气结构和搜索算法，使机器同时利用气味浓度和方向寻找目标。[4-5]它像一枚即插即用的生物传感器，但只能短时间工作，容易受温度、湿度和个体差异影响，因此离真正替代工业电子鼻还有距离。

蝗虫后腿：把天然弹射器接到机器人上

小型机器人想跳得高，最难的不是让电机转起来，而是在狭小身体中迅速储存并释放足够能量。蝗虫后腿早已解决了这道题：屈肌与伸肌共同收缩时，弹性结构逐渐储能；约束突然解除，胫节高速弹出，把缓慢积累的肌肉能量转化成爆发式跳跃。

蝗虫的后腿做机械跳跃丨文献 [6]

2025 年，研究人员没有使用完整活蝗虫，而是把蝗虫的后腿作为两个天然执行器，安装到人工关节和机器人机体上，再用精确电刺激协调屈肌和伸肌。制成的生物混合机器人约重 2 克，跳跃距离可达自身长度的 18 倍，高度可达自身高度的7倍；优化后的电刺激输入功率约 0.03 毫瓦。[6]这一次，被直接调用的不仅是一块肌肉，而是肌肉、肌腱、关节锁扣和弹性结构共同组成的“储能—触发—释放”系统。

结语：

上文中说的种种，很容易让人想到“仿生学”，但它们其实不是一回事。人类模仿鸟翼制造飞机、模仿荷叶制造疏水表面，这属于仿生——先理解生物原理，再用金属、玻璃或聚合物等人工材料重新实现。

而蚊子口器喷嘴则跳过了这些环节，直接把蚊子的口器拿来接入了设备。它与“死体机器人学”（necrobotics）共享一种思路：生物体死亡后，部分几何结构和机械性能并不会立刻消失，仍可能成为可用部件。至于使用仍然具有活性的生物材料比如蛾子触角等，则属于思路类似的“离体活组织生物混合机器人”（biohybrid systemss）领域。

大自然当然不会为人类专门“设计”喷嘴、传感器或弹射器。但在漫长演化中，能用经济的材料更有效地解决穿刺、抓取、承重、感知和运动等现实问题的生物，更容易获得生存和繁殖优势。由此形成的器官和组织，有时恰好拥有人工制造难以低成本复制的尺度与结构。也许将来会有一些机器，它们的部分零件并不是生产线上制造出来的，而是在某个生物身上长出来的。

参考文献

[1] Puma J, Yang Z, Johnston E, et al. 3D necroprinting: Leveraging biotic material as the nozzle for 3D printing. Science Advances, 2025, 11: eadw9953. https://doi.org/10.1126/sciadv.adw9953

[2] Yap T F, Liu Z, Rajappan A, et al. Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators. Advanced Science, 2022, 9: 2201174. https://doi.org/10.1002/advs.202201174

[3] Kim S, Gilday K, Hughes J. Dead Matter, Living Machines: Repurposing Crustaceans' Abdomen Exoskeleton for Bio-Hybrid Robots. Advanced Science, 2026, 13: e17712. https://doi.org/10.1002/advs.202517712

[4] Anderson M J, Sullivan J G, Horiuchi T K, et al. A bio-hybrid odor-guided autonomous palm-sized air vehicle. Bioinspiration & Biomimetics, 2021, 16: 026002. https://doi.org/10.1088/1748-3190/abbd81

[5] Fukui C, Uchida T, Koizumi S, et al. Advanced bio-hybrid drone for superior odor-source localization: high-precision and extended-range detection capabilities. npj Robotics, 2025, 3: 4. https://doi.org/10.1038/s44182-025-00020-9

[6] Liu P, Li Y, Ma S, et al. Locust-Derived Biohybrid Muscle Actuators for Low-Power Explosive Jumping. Research, 2025, 8: 0943. https://doi.org/10.34133/research.0943

策划制作

作者丨杨超深圳理工大学科普中心负责人 中国科普作家协会会员

审核丨殷海生 中科院上海昆虫博物馆研究员级高级工程师

李旭 中国科学技术大学副教授 中国生物化学与分子生物学会会员

策划丨徐来

责编丨丁崝