"바늘"이 피부에 찔러도 아무런 느낌이 없으며 약간 가려울 수도 있습니다. 네, 당신이 가장 싫어하는 모기가 한 일입니다. 오늘은 여러분이 그토록 싫어하는 모기가 교묘하게 흡혈하는 방법으로 고통 없이 피를 흘리게 만드는 방법에 대해 말씀드리겠습니다.

질문, 인간 아기가 세상에서 가장 많이 운 곳은 어디입니까? 답은 단 하나, 바로 병원 소아과 주사실이다.

주입 바늘이든 주사기이든 이 밝은 것이 보이면 분명히 모든 어린이를 울게 만들 것입니다. 결국, 수백만 년의 인류 진화 속에서 우리는 바늘이나 날카로운 것을 보면 즉시 위험을 느낄 수 있으므로 바늘에 대한 두려움은 인간 유전자에 각인되어 있다고 할 수 있습니다. 그러나 한 가지 예외가 있습니다.

"바늘"이 피부에 찔러도 아무 느낌이 없고 약간 가려움증도 느껴집니다. 네, 당신이 가장 싫어하는 것은 모기입니다.

모기가 피를 빨아들인 후에는 극심한 가려움증이 남는 것 외에는 통증이 거의 없습니다. 피부를 뚫는 데에도 같은 바늘이 사용되는데, 모기는 어떻게 고통 없이 피를 빨아먹는 걸까요? 이 질문에 답하기 위해 많은 과학자들이 모기를 연구하고 모기 입처럼 생긴 바늘을 개발하려고 노력하고 있습니다. 안녕하세요 여러분, 저는 나쁜 평론가입니다. 오늘은 여러분이 그토록 싫어하는 모기가 어떻게 절묘한 흡혈법을 사용하여 고통 없이 피를 흘리게 만드는지에 대해 말씀드리겠습니다.

# 모기는 어떻게 고통 없이 피를 빨아먹나요? 살아있는 모기를 잡으면 바늘이 너무 부드러워 아무리 노력해도 피부에 꽂힐 수 없다는 것을 알게 될 것입니다. 모기는 입바늘로 피부를 직접 찌르지 않기 때문에 특별한 흡혈 기술을 가지고 있습니다. 모기 주둥이 구조 이것은 가장 자주 무는 모기인 Culex 모기입니다.

밖에서 보면 모기의 입 부분이 바늘처럼 보이지만 실제 구조는 매우 복잡하여 방패 기계처럼 보입니다. 우리가 볼 수 있는 것은 모기의 아랫입술인데, 칼집처럼 보이고 6개의 바늘이 들어 있습니다.

위턱 한 쌍, 아래턱 한 쌍, 윗입술, 혀가 있습니다. 모기의 아래턱 앞부분은 톱니 모양으로 되어 있어 안쪽은 부드럽고 바깥쪽은 단단합니다. 팁에 가까울수록 표면 경도가 높아집니다. 피부를 찌르고 자르는 역할을 담당하고, 위턱은 매우 날카로워 피부를 자르는 역할을 담당한다. 혀는 침을 주입하는 역할을 하고, 윗입술은 피를 빨아들이는 역할을 하며, 아랫입술인 '칼집'은 위치를 안내하고 상처를 벌리는 역할을 담당한다.

그래서 모기는 바늘로 물지 않고 '6+1' 구성을 이용해 피를 빨아먹는다. 모기는 어떻게 피를 빨아먹나요? 오늘도 이 큐렉스 모기가 다시 당신의 몸에 들러붙어 피를 빨아먹기로 결정했지만 이 과정이 쉽지 않습니다.

첫째, 모기는 입 부분을 조여 피부에 역동적인 영향을 미칩니다. 이때, 아랫입술 밑에 감겨 있던 『육경신검』을 일괄적으로 뽑아내고, 윗턱을 먼저 공격한다. 이 바늘은 피부를 관통하는 호일 검처럼 끝이 가장 날카로우며, 끝 부분에 톱니 모양의 하악이 있어 피부를 꿰뚫는 역할을 하여 입 부분이 계속해서 더 깊숙이 침투할 수 있습니다.

이때, 피부 바깥에서 보면 모기의 아랫입술은 아치형으로 휘어져 있고 아랫입술은 피부에 밀착되어 있다. 상처를 열면서 왼손이 못을 잡듯이 다른 입 부분이 혈관을 찾도록 유도하여 망치가 떨어져야 할 오른손을 안내합니다.

그러나 모기는 혈관을 100% 찾을 수 없기 때문에 모기의 위턱과 아래턱은 스위스 군용 칼과 같아서 10~15hz의 주파수를 사용하여 반복적으로 찌르고 자르며 피부와 살 사이를 돌아다니며 적합한 모세 혈관을 찾습니다. 이 물기 과정은 몇 분 동안 지속될 수도 있습니다. 마침내 모기는 목표로 삼은 혈관을 찾아냈고, 입 중앙에 있는 윗입술과 혀의 두 관이 작동하기 시작했다.

혀는 혈관에 타액을 주입하는 역할을 합니다. 모기 타액에는 혈액 응고를 방지하고 혈액이 더 쉽게 흐르도록 하는 아노펠린이 포함되어 있습니다. 또한 마취 단백질이 함유되어 있어 피를 빨 때 피부 민감도를 감소시킬 수 있습니다.

모기 입의 마지막 단계는 피를 빨아들이는 것입니다. 이때 드디어 윗입술이 작동할 차례이다. 아래턱과 마찬가지로 겉은 부드럽고 속은 단단합니다. 팁에 가까울수록 표면 경도가 높아집니다. 모세혈관에 삽입하고 신선한 혈액을 운반하는 역할을 담당합니다.

모기가 피를 너무 많이 빨면 배가 부풀어 자기보다 더 커집니다. 이때 혈액 속의 수분을 분리하여 더 영양가 있는 적혈구를 저장할 공간을 만들어줍니다. 전체 흡혈 과정은 거의 240초가 소요됩니다. 간섭이 없는 조건에서도 모기가 피를 빨지 못할 확률은 절반입니다.

하지만 집에 있는 Culex 모기는 운이 좋습니다. 당신이 그것을 발견하기 전에 그것은 작은 노래를 부르고 떠났습니다. 그것이 남기는 타액은 면역 체계에 의해 "외부 바이러스"로 인식되어 면역 전쟁을 시작합니다.

모기 타액의 기능성 단백질은 피부와 점막 아래의 민감화된 세포와 결합하여 세포가 히스타민 및 기타 물질을 방출하게 하여 피부 발적, 부종 및 가려움증을 유발합니다.

그래서 모기봉의 본질은 알레르기 반응입니다. 모기에 물린 사람이 오랫동안 모기에 물린 경우, 그의 면역 체계는 모기의 타액에 있는 단백질을 무시할 수 있게 되어 결국에는 물지 않게 됩니다. 그러나 실제로 대부분의 사람들은 충분히 물리지 않았기 때문에 모기 공격에 면역되기 어렵습니다. 모기 타액은 부풀어오르게 할 뿐만 아니라, 모기가 말라리아 기생충, 뎅기열 바이러스, 지카 바이러스, 일본뇌염 등 모기 매개 병원체를 옮기면 이때 병원균도 타액과 함께 체내에 섞이게 됩니다.

지금까지 매년 70만 명 이상의 사람들이 모기에 물려 사망하고 있습니다. #모기와 같은 입부분이 있는 바늘을 만드는 방법은? 모기의 흡혈 과정을 관찰한 후 고통 없이 흡혈하는 신비가 풀렸습니다. 첫째, 마취제를 함유한 타액, 둘째, 작지만 서로 다른 입 부분과 진동 침투 방식입니다. 그런 다음 일부 학생들은 인간이 모기의 입 부분과 유사한 바늘을 만들어 모기에 물리는 것을 시뮬레이션하고 주사의 고통을 덜 줄 수 있는지 물었습니다.

여기에는 마이크로니들 기술이 언급되어야 합니다. 일본의 과학자 카미야마 후미오(Fumio Kamiyama)는 모기의 "무통성 흡혈"에서 영감을 받아 직경이 60미크론에 불과한 매우 가는 주사바늘을 개발했습니다. 이러한 마이크로니들 어레이를 여러 개 배열함으로써 약물의 신속한 전달이 달성될 수 있다.

이런 종류의 마이크로니들은 길이가 수백 마이크론에서 몇 밀리미터에 불과합니다. 통증신경을 건드리지 않고 피부의 각질층을 통과할 수 있습니다. 피부 표면에 약물 전달 채널을 형성하여 약물이 피부의 지정된 깊이에 도달하고 피하 모세혈관 네트워크로 들어가 흡수되도록 합니다. 통증이나 피부 손상을 일으키지 않고 약물이 침투합니다. 마이크로니들 기술은 약물 전달과 채혈 분야에서 기술적 도약이라 할 수 있다. 특히 당뇨병 환자나 장기간 약물 주사가 필요한 사람들의 경우, 더 이상 주사의 고통을 참을 필요가 없습니다. 이 느낌은 멋지다(Shen Teng)라는 한 단어로만 설명할 수 있습니다!

그러나 인공 미세바늘은 피부에 직접 침투하기 때문에 모기 탐침에 비해 침투력이 3배 이상 크고, 침투 과정에서 휘어지거나 부러지기 쉽다. 아직 대규모 임상적용은 이루어지지 않았다.

모기의 윗입술 끝에도 길이 20~25μm의 V자 모양의 갈비뼈가 보인다. 이 구조는 윗입술의 강도와 강성을 향상시켜 굽힘 손상을 최소화합니다. 이 자연의 디자인은 모든 일반적인 바늘과 미세바늘 디자인보다 훨씬 우수합니다. 따라서 창조주의 관점에서 볼 때, 기존 기술로 만들어진 생체공학 바늘은 모기 입 부분을 형편없이 모방한 것에 불과합니다.

또한 일부 의료 장비의 설계도 생검 바늘과 같은 모기의 입 부분 구조에서 학습되었습니다. 조직검사는 암을 진단하는 가장 일반적인 방법입니다. 의사는 생검 바늘을 사용하여 의심되는 종양에서 검체라고 하는 작은 조직 조각을 수집합니다. 그런 다음 병리학자는 정확한 진단을 내리기 위해 현미경으로 샘플을 관찰합니다. 그러나 생검 바늘은 삽입 과정에서 조직 손상, 변형, 움직임 및 기타 문제를 일으킬 수 있습니다.

진단의 정확성에 영향을 줄 뿐만 아니라 환자에게 트라우마를 초래할 수도 있습니다. 특히 뇌조직의 경우 작은 외상에도 돌이킬 수 없는 뇌손상이 발생할 수 있어 의료계에서는 조직손상을 일으키지 않는 생체검사 바늘이 나오길 열망해 왔다. 2017년 4명의 템플대학교 과학자들은 모기 턱의 톱니 모양 구조를 빌려온 생체공학 수술용 바늘을 개발했습니다.

그들은 소의 뇌와 간을 테스트한 결과 이 ​​특별한 구조의 바늘이 더 효율적이라는 것을 발견했습니다. 톱니바늘은 일반 바늘에 비해 소의 뇌를 뚫었을 때 저항력이 약 10~25% 감소했고, 소의 간을 뚫었을 때 저항력이 35~45% 감소했다. 이는 또한 이 생검 바늘이 피부에 삽입될 때 저항이 적고 삽입 및 압출 과정에서 조직의 변형이 적고 변위가 발생할 가능성이 적다는 것을 의미합니다.

지난달 세계 인공 지능 회의에서 중국 과학원 상하이 마이크로 시스템 연구소의 감지 기술 국가 핵심 연구소는 모기 입 부분과 유사하게 개발한 생체 공학적 유연성 신경 프로브를 시연했습니다. 간단히 말해서 간질, 우울증, ALS와 같은 뇌 질환의 임상 연구, 모니터링 및 치료에 사용할 수 있는 침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스입니다.

이 모기와 유사한 생체공학 신경 탐침은 모기의 아래턱과 윗입술의 독특한 구조를 모방합니다. 외부는 단단한 외부 막대이고 내부는 유연한 빨대입니다. 외부 막대의 경도는 이식을 보장하고 유연한 빨대는 수집을 위해 몸에 보관할 수 있습니다. 외부 껍질의 경도는 경질막을 직접 관통할 수도 있습니다. 경질막을 절단한 후 이식해야 하는 기존의 뇌-컴퓨터 인터페이스에 비해 더 편리하며 침투 과정에서 전극이 손상되지 않습니다.

프로브 뒤의 고감도 촉각 센서 어레이는 모기가 시력 대신 접촉을 사용하여 위치를 찾는 방법을 학습했으며 프로브가 뇌 조직이나 혈관에 닿는지 정확하게 구별하여 혈관 손상을 피할 수 있습니다.

인간은 수백 년 동안 모기 탐침의 생체공학적 원리를 연구해 왔습니다. 다음 어려움은 마이크로나노 제조기술과 원가절감이다. 우리 모두는 모기를 싫어하지만 수많은 과학자들이 모기를 모방하기 위해 열심히 노력하고 있으므로 언젠가는 주사나 수술이 모기에 물린 것처럼 고통스럽지 않을 것입니다.

자연의 절묘한 디자인에 대한 우리의 모방은 아직 미흡하지만, 이것이 우리가 스스로 창조자가 될 때까지 인간이 자연을 이해하고 배우는 것을 막을 수는 없습니다.