给蚊子喂食室用的是假皮肤，真血

生物工程师和热带医学专家发明了一种新方法，利用技术而不是活体志愿者来研究蚊子的进食行为。他们的开源设计结合了自动摄像头、人工智能和注入血液的3d打印“合成皮肤”。

　　

如果看动物吃人血30多个小时不是你的乐趣，别担心。机器人可以做到。

莱斯大学的生物工程师与杜兰大学的热带医学专家合作，消除了研究蚊子摄食行为的一些痛苦。这种昆虫的叮咬会传播疟疾、登革热和黄热病等疾病，但设置实验来检查它们的行为会占用一大笔实验室预算。

“许多蚊子实验仍然依赖于人类志愿者和动物实验对象，”莱斯大学生物工程研究生凯文·詹森(Kevin Janson)说，他是本周发表在《生物工程与生物技术前沿》(Frontiers in bioengineering and Biotechnology)上的一项研究的主要合著者。活体实验可能很昂贵，Janson说“数据可能需要几个小时来处理”。

因此，他和他的合著者找到了一种方法，利用廉价的摄像头和机器学习软件，自动收集和处理这些数据。为了消除对活体志愿者的需求，他们的系统使用了3D打印机制作的人造皮肤补丁。每一块凝胶状的水凝胶都有微小的通道，可以充满流动的血液。

为了制造皮肤的替代品，赖斯的团队(包括詹森和他的博士导师奥米德·维瑟)使用了生物打印技术，该技术是前莱斯大学教授乔丹·米勒的实验室首创的。

为了进行喂食测试，可以在一个排球大小的透明塑料盒中放置多达6个水凝胶。这些腔室周围装有摄像机，对准每个注入血液的水凝胶斑块。蚊子被放置在室内，摄像机记录下这些昆虫在每个位置降落的频率、停留的时间、是否叮咬、进食的时间等等。

该系统在杜兰大学公共卫生和热带医学学院的蚊子专家、热带医学副教授道恩·韦森的实验室进行了测试。韦森的研究小组拥有繁殖和测试不同种类蚊子的大量种群的设施。

在该研究的概念验证实验中，Wesson、Janson和共同作者使用该系统来检查现有驱蚊剂的有效性，这些驱蚊剂由避蚊胺或从柠檬桉树植物油中提取的植物驱蚊剂制成。测试表明，蚊子很容易以没有任何驱蚊剂的水凝胶为食，并且远离涂有驱蚊剂或驱蚊剂的水凝胶补丁。虽然避蚊胺的效果稍好，但两种测试都表明，每种驱蚊剂都能阻止蚊子进食。

该研究的通讯作者、莱斯大学乔治·r·布朗工程学院生物工程助理教授Veiseh说，研究结果表明，行为测试系统可以扩大规模，以测试或发现新的驱蚊剂，并更广泛地研究蚊子的行为。他说，该系统还可以为以前负担不起的实验室进行测试打开大门。

Veiseh说:“它提供了一种一致的、可控的观察方法。”“希望研究人员能够利用这一点来确定未来防止疾病传播的方法。”

Wesson说，她的实验室已经在使用该系统来研究登革热的病毒传播，她计划在未来涉及疟疾寄生虫的研究中使用它。

韦森说:“我们正在使用该系统来检查血液摄入过程中的病毒传播。”“我们感兴趣的是病毒如何被未感染的蚊子携带，以及病毒如何与唾液一起被感染的蚊子沉积。

她说:“如果我们对其中的精细机制、蛋白质和其他分子有更好的了解，我们也许能够开发出一些干预这些过程的方法。”

这项研究得到了小罗伯特·j·克莱伯格和海伦·c·克莱伯格基金会的支持。

Journal Reference:

1. Kevin D. Janson, Brendan H. Carter, Samuel B. Jameson, Jane E. de Verges, Erika S. Dalliance, Madison K. Royse, Paul Kim, Dawn M. Wesson, Omid Veiseh. Development of an automated biomaterial platform to study mosquito feeding behavior. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2023; 11 DOI: 10.3389/fbioe.2023.1103748