پژوهشگران استرالیایی دریافتند که نیش بسیار کوچک زنبور عسل، با طول تنها ۲ میلی‌متر، مانند یک ریزپمپ دوپیستونه عمل می‌کند. این سازوکار زهر را در دو جهت به حرکت درمی‌آورد و امکان تزریق پیوسته آن را فراهم می‌سازد. نتایج این پژوهش امروز در مجله علمی PNAS منتشر شده است. فیورلا رامیرز-اسکیول، یکی از نویسندگان پژوهش
پژوهشگران استرالیایی دریافتند که نیش بسیار کوچک زنبور عسل، با طول تنها ۲ میلی‌متر، مانند یک ریزپمپ دوپیستونه عمل می‌کند.
این سازوکار زهر را در دو جهت به حرکت درمی‌آورد و امکان تزریق پیوسته آن را فراهم می‌سازد. نتایج این پژوهش امروز در مجله علمی PNAS منتشر شده است. فیورلا رامیرز-اسکیول، یکی از نویسندگان پژوهش و حشره‌شناس دانشگاه مک‌کواری، در بیانیه‌ای گفت:
از سال ۱۹۱۰ می‌دانستیم که کیسه زهر نیش زنبور عسل، محتویات خود را به محفظه‌ای حاوی اجزای پمپاژ کوچکی به نام دریچه منتقل می‌کند، اما تا امروز دقیقاً نمی‌دانستیم این اجزا چگونه کار می‌کنند. اگر تاکنون زنبور شما را نیش زده باشد، می‌دانید که این اتفاق بسیار دردناک است؛ اما اکنون توانسته‌ایم تمام اجزای فعال و فشرده‌ای را که درون این نیش کوچک جای گرفته‌اند، شناسایی کنیم.
در زنبورها، فرایند خودمختار نیش‌زنی زمانی رخ می‌دهد که زنبور کارگر نیش خود را در بدن هدف فرو می‌برد و سپس نیش در محل باقی می‌ماند. پس از آن، نیش به‌طور مستقل به نفوذ در بافت ادامه می‌دهد و زهر را به بدن هدف تزریق می‌کند.
برای درک بهتر این فرایند، پژوهشگران دانشگاه مک‌کواری و دانشگاه نیو ساوت ولز از زنبورها خواستند به ژلی شفاف و شبیه پوست انسان نیش بزنند. آن‌ها هم‌زمان از دوربین‌های فیلم‌برداری پرسرعت برای ثبت حرکات نیش استفاده کردند.
بررسی تصاویر نشان داد که نیش زنبور از چندین بخش تشکیل شده است؛ از جمله یک کیسه زهر، محفظه پمپاژ، عضلات و اعصاب. این ساختار همچنین دو تیغه باریک و نوک‌تیز دارد که روی یک سامانه ریلی به نام اولیستتر به جلو و عقب می‌لغزند. حرکت این تیغه‌ها شباهت زیادی به عملکرد اره رفت‌وبرگشتی دارد. همین حرکت رفت‌وبرگشتی باعث می‌شود نیش عمیق‌تر وارد پوست شود و هم‌زمان زهر را به درون بافت پمپاژ کند.
هر یک از دو تیغه بلند به دریچه‌ای مجهز شده که داخل محفظه پمپاژ قرار می‌گیرد. پژوهشگران دریافتند که این دریچه‌ها هنگام حرکت رو به پایین تغییر شکل می‌دهند تا آب‌بندی مناسبی ایجاد کنند. سپس در حرکت رو به بالا جمع می‌شوند و ضمن ایجاد فشار لازم برای پمپاژ، از بازگشت زهر هنگام پر شدن مجدد محفظه جلوگیری می‌کنند.
رامیرز-اسکیول درباره یکی از بخش‌های شگفت‌انگیز این سازوکار گفت:
در نهایت، و شاید از همه چشمگیرتر، هنگامی که دریچه‌ها در میانه حرکت به یکدیگر می‌رسند، دوباره تغییر شکل می‌دهند تا از کنار هم عبور کنند. این راهبرد برای پمپاژ مایعات بسیار جالب توجه است، زیرا حفظ آب‌بندی برای انتقال مؤثر فشار اهمیت حیاتی دارد. هندسه منحصربه‌فرد دریچه‌ها عامل اصلی این عملکرد به شمار می‌رود. آن‌ها مانند پیستون‌های جمع‌شونده عمل می‌کنند و با پمپاژ در جهت‌های مخالف، جریان پیوسته‌ای از زهر را به وجود می‌آورند.
پژوهشگران برای بررسی دقیق‌تر سازوکار حرکتی و جریان زهر، از اسکن‌های میکروسی‌تی (microCT) استفاده کردند. سپس بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده، نمونه‌ای سه‌بعدی از محفظه پیازی‌شکل و تیغه‌های نیش را چاپ کردند و یک ربات کوچک شبیه نیش زنبور ساختند. آزمایش این نمونه رباتیک، ویژگی‌های اصلی چرخه پمپاژ را تأیید کرد.
دکتر رامیرز-اسکیول درباره اهمیت این طراحی گفت:
ساختار دوپیستونه پیچیدگی بیشتری به سامانه اضافه می‌کند، اما همین ویژگی کلید توانایی نیش برای تزریق مداوم زهر در قالب یک واحد فشرده و خودمختار است.
درک این سازوکار طبیعی می‌تواند الهام‌بخش طراحی نسل جدیدی از ریزپمپ‌ها برای انتقال دارو به بدن بیماران باشد. چنین فناوری‌هایی در آینده ممکن است امکان تزریق دارو را با روش‌هایی کم‌تهاجمی‌تر فراهم کنند.