「針」が皮膚に刺さるときは何も感じず、少しかゆみを感じることもあります。そう、それはあなたが最も嫌いな蚊によって行われたのです。今日は、あなたが大嫌いな蚊が、どのようにして絶妙な吸血方法を使って、痛みを伴わずに出血させるのかについてお話したいと思います。
質問ですが、人間の赤ちゃんが一番泣くのは世界でどこですか?答えは一つ、それは病院小児科の注射室です。
点滴の針だろうが注射器だろうが、これだけ明るいものを見せられたら、どんな子供でも必ず泣きます。結局のところ、人類の数百万年の進化の中で、針や鋭利なものを見るとすぐに危険を感じることができるため、針に対する恐怖は人類の遺伝子に刻み込まれていると言えます。ただし、例外が 1 つあります。
「針」が皮膚に刺さるときは何も感じず、少しかゆみさえ感じます。そう、それはあなたが一番嫌いな蚊です。
蚊が血を吸った後は、非常にかゆみのある袋が残る以外は、痛みはほとんどありません。皮膚を刺すのにも同じ「針」が使われるのですが、蚊はどのようにして痛みなく血を吸うのでしょうか？この疑問に答えるために、多くの科学者が蚊を研究し、蚊の口に似た針の開発を試みています。皆さんこんにちは、私は悪いレビュアーです。今日は、あなたが大嫌いな蚊が、どのようにして絶妙な吸血方法を使って、痛みを伴わずに出血させるのかについてお話します。
# 蚊はどのようにして痛みなく血を吸うのでしょうか?生きた蚊を捕まえると、その針は非常に柔らかく、どんなに頑張っても皮膚に刺すことができないことがわかります。蚊は口針で皮膚を直接刺さないため、特殊な吸血技術を持っています。蚊の口器の構造 これは最もよく刺される蚊であるアカイエカです。
蚊の口の部分は外から見ると針のように見えますが、実際の構造は非常に複雑で、シールドマシンのように見えます。私たちが見ることができるのは、蚊の下唇で、鞘のように見え、6本の針が入っています。
一対の上顎、一対の下顎、上唇、舌。蚊の下顎の前部は鋸歯状になっており、内側は柔らかく、外側は硬くなっています。先端に近づくほど表面硬度が高くなります。皮膚を刺したり鋸で切ったりする役割を果たし、上顎は非常に鋭く、皮膚を切る役割を果たします。舌は唾液を注入する役割を担い、上唇は血液を吸う役割を担い、下唇の「鞘」は位置をガイドして傷口を開く役割を担います。
つまり、蚊は針で人を刺すのではなく、「6+1」構成を使って血を吸っているのです。蚊はどうやって血を吸うの？今日、このアカイエカが再びあなたの体に止まり、血を吸うことにしましたが、このプロセスは簡単ではありません。
まず、蚊は口器を引き締め、皮膚にダイナミックな衝撃を与えます。この時、下唇の下に巻かれていた『六経神剣』が一斉に抜刀され、先に上顎を攻撃される。この針には、皮膚を突き刺すホイルの剣のように最も鋭い先端があり、次に鋸歯状の先端を持つ下顎があり、皮膚を鋸で切り裂き、口器をより深く貫通し続けることができます。
このとき、皮膚の外側から見ると、蚊の下唇はアーチ状に湾曲しており、その下部が皮膚に密着しています。傷口を開く間、左手が釘を持つのと同じように、他の口器が血管を見つけるように誘導し、ハンマーが落ちる場所を右手に導きます。
しかし、蚊は100%血管を見つけることができないため、上顎と下顎はスイスアーミーナイフのようなもので、10～15hzの周波数で繰り返し刺したり切ったりし、皮膚と肉の間をさまよって適切な毛細血管を探します。この噛みつきのプロセスは数分間続くこともあります。ついに蚊は標的の血管を発見し、口器の中央にある上唇と舌の2本の管が動き始めた。
舌は唾液を血管に注入する役割を担っています。蚊の唾液には、血液の凝固を防ぎ、血液の流れを容易にするアノフェリンが含まれています。また、吸血時の皮膚の過敏性を低下させる麻酔タンパク質も含まれています。
蚊の口器の最後のステップは血を吸うことです。この時、いよいよ上唇の出番です。下顎と同様に、外側は柔らかく、内側は硬いです。先端に近づくほど表面硬度が高くなります。毛細血管に挿入し、新鮮な血液を外に輸送する役割を果たします。
蚊が血を吸いすぎると、腹部が膨らみ、自分自身よりも大きくなります。このとき、血液中の水分が分離され、より栄養価の高い赤血球を蓄えるスペースが確保されます。吸血プロセス全体には約 240 秒かかります。干渉のない条件下でも、蚊が血を吸えない可能性は半分あります。
しかし、あなたの家にいるアカイエカは幸運です。あなたが見つける前に、それは小さな歌を歌って去っていきました。ウイルスが残した唾液は免疫システムによって「外来ウイルス」として認識され、免疫戦争が始まります。
蚊の唾液に含まれる機能性タンパク質は、皮膚や粘膜の下の感作された細胞に結合し、細胞からヒスタミンやその他の物質を放出させ、皮膚の発赤、浮腫、かゆみを引き起こします。
つまり、蚊帳の本質はアレルギー反応なのです。長期間蚊に刺された場合、その人の免疫システムは蚊の唾液中のタンパク質を無視できるようになり、最終的には刺されなくなります。しかし実際には、ほとんどの人は十分に刺されていないため、蚊の攻撃に対して免疫を持つことは困難です。蚊の唾液はむくみを引き起こすだけでなく、マラリア原虫、デング熱ウイルス、ジカウイルス、日本脳炎などの蚊が媒介する病原体を蚊が媒介している場合、このとき唾液に病原体も体内に混入します。
現在に至るまで、毎年70万人以上の人が蚊に刺されて亡くなっています。 #蚊のような口器の針の作り方は？蚊の吸血プロセスを観察した後、その痛みのない吸血の謎が解明されました。まず、麻酔薬を含んだ唾液、そして次に、小さいながらも異なる口器と、振動による侵入の方法です。そこで、何人かの学生が、人間は蚊の口器に似た針を作って、蚊に刺されたのと同じように注射の痛みを和らげることはできるだろうかと尋ねました。
これはマイクロニードル技術について言及する必要があります。蚊の「痛みのない吸血」にヒントを得て、日本の科学者神山文雄氏は、直径わずか60ミクロンの極細の注射針を開発した。このようなマイクロニードルアレイを複数配置することにより、薬物の迅速な送達を達成することができる。
この種のマイクロニードルの長さはわずか数百ミクロンから数ミリメートルです。痛みの神経には触れずに皮膚の角質層を通過することができます。皮膚表面に薬物送達チャネルを形成し、薬物が皮膚の指定された深さに到達し、皮下の毛細血管網に進入して吸収されるようにします。薬剤は痛みや皮膚損傷を引き起こすことなく浸透します。マイクロニードル技術は、薬物送達と採血における技術的飛躍と言えます。特に糖尿病などで長期にわたる薬の注射が必要な方は、注射の痛みに耐える必要がなくなりました。この気持ちは、かっこいい（シェンテン）の一言でしか言い表せません！
しかし、人工マイクロニードルは皮膚に直接刺入するため、刺入力は蚊取り針よりも 3 桁大きく、刺入過程で座屈や破損が起こりやすいです。大規模な臨床応用はまだ達成されていません。
蚊の上唇の端には長さ20～25μmのV字状の肋骨も見られます。この構造により、上唇の強度と剛性が向上し、曲げによる損傷が起こりにくくなります。この自然の設計は、通常の針やマイクロニードルの設計よりもはるかに優れています。したがって、創造主の観点から見ると、既存の技術で作られたバイオニック針は、蚊の口器を模倣したものにすぎません。
さらに、生検針など、一部の医療機器の設計も蚊の口器の構造から学んでいます。生検はがんを診断する最も一般的な方法です。医師は生検針を使用して、腫瘍の疑いのある組織からサンプルと呼ばれる小さな組織片を採取します。病理医はサンプルを顕微鏡で観察して正確な診断を下します。ただし、生検針は挿入プロセス中に組織の損傷、変形、動き、その他の問題を引き起こす可能性があります。
診断の精度に影響を与えるだけでなく、患者に外傷を与える可能性もあります。特に脳組織では、軽微な外傷でも不可逆的な脳損傷を引き起こす可能性があるため、医学界は組織損傷を引き起こさない生検針の開発を熱望していました。 2017年、テンプル大学の科学者4名が、蚊の顎の鋸歯状構造を借用したバイオニック手術針を開発した。
彼らはウシの脳とウシの肝臓でテストしたところ、この特殊な構造の針の方が効率が良いことが分かりました。鋸歯状針は通常の針と比較して、牛の脳を刺す際の抵抗が約10～25％減少し、牛レバーを刺す場合の抵抗が35～45％減少しました。これは、この生検針が皮膚に挿入されるときの抵抗が小さく、挿入および押し出しプロセス中に組織に生じる変形が少なく、ずれが生じにくいことも意味します。
つい先月の世界人工知能会議で、中国科学院上海マイクロシステム研究所のセンシング技術国家重点研究所は、蚊の口器に似たバイオニック柔軟神経プローブを開発したことを実証した。簡単に言うと、これは、てんかん、うつ病、ALS などの脳疾患の臨床研究、モニタリング、治療に使用できる侵襲的なブレイン コンピューター インターフェイスです。
この蚊のようなバイオニック神経プローブは、蚊の下顎と上唇の独特の構造（外側の硬い外側ロッドと内側の柔軟なストロー）を模倣しています。外側のロッドの硬さにより移植が確実に行われ、柔軟なストローは採取のために体内に保持できます。外殻の硬さは硬膜を直接貫通することさえあります。硬膜を切り開いて移植する必要がある従来のブレインコンピューターインターフェースと比較して、これはより便利であり、貫通プロセス中に電極が損傷することはありません。
プローブの後ろにある高感度の触覚センサーアレイは、蚊が視覚ではなく触覚を使って位置を特定する方法を学習しており、プローブが脳組織に触れているか血管に触れているかを正確に識別できるため、血管の損傷を回避できます。
人類は何百年もの間、蚊探針の生物学的原理を研究してきました。次の難関はマイクロ・ナノ製造技術とコストダウンである。私たちは皆蚊が嫌いですが、無数の科学者が蚊を模倣するために熱心に研究しており、いつか私たちの注射や手術が蚊に刺されたのと同じくらい痛みがなくなるようになっています。
自然の絶妙なデザインを模倣することはまだ不十分ですが、だからといって、人間が自らの創造者になるまで、自然を理解しそこから学ぶことを止めることはできません。