編輯丨王多魚(yú)
排版丨水成文
2025 年 4 月 30 日，Nature評(píng)選了四月份 最佳科學(xué)圖片，來(lái)自西湖大學(xué)的研究成果——“水熊蟲(chóng)身上的世界最小紋身”入選，登上了Nature官網(wǎng)頭條。
這項(xiàng)研究來(lái)自西湖大學(xué)仇旻團(tuán)隊(duì)和趙鼎團(tuán)隊(duì)（ 博士生楊治蓉為第一作者），論文題為： Patterning on Living Tardigrades，于近日發(fā)表在了Nano Letters期刊，該論文還被選為當(dāng)期封面論文。
該研究首次將半導(dǎo)體制造技術(shù)與生物學(xué)相結(jié)合，證明了電子束光刻的衍生技術(shù)——冰刻（Ice lithography）技術(shù)，可以用于在活的微小生物體上原位直寫(xiě)微納米尺度圖案，成功在水熊蟲(chóng)身上實(shí)現(xiàn)了世界上最小的“紋身”，
這只水熊蟲(chóng)身上或許有著世界上最小的“紋身”，在顯微鏡圖像中以高亮的點(diǎn)顯示出來(lái)。
研究人員使用了一種名為冰光刻的技術(shù)，利用電子束在覆蓋在緩步動(dòng)物身上的冰層上蝕刻出圖案。
這束光將冰凍物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一種粘合劑，附著在緩步動(dòng)物的皮膚上，這樣當(dāng)冰的其他部分蒸發(fā)時(shí)，圖案仍清晰可見(jiàn)。
微/納米制造技術(shù)已深刻變革了現(xiàn)代光子學(xué)和電子學(xué)。然而，將傳統(tǒng)微納加工技術(shù)應(yīng)用于生物體系仍面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)加工方法因其固有局限性，例如難保形旋涂、輻射損傷以及有毒溶劑的使用等，往往難以與生物體兼容。
為突破這一瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)并應(yīng)用冰刻技術(shù)，成功在活體緩步動(dòng)物（俗稱“水熊蟲(chóng)”）表面實(shí)現(xiàn)了微/納米尺度圖案的原位制造。
該方法主要包括以下關(guān)鍵步驟：首先，在處于隱生狀態(tài)的水熊蟲(chóng)表面覆蓋納米冰膜；隨后，通過(guò)電子束曝光，使特定區(qū)域的冰膜轉(zhuǎn)化為常溫下穩(wěn)定存在的固體圖案；在適宜環(huán)境中復(fù)蘇水熊蟲(chóng)后，這些圖案仍清晰可見(jiàn)，而且水熊蟲(chóng)可以攜帶這些精確制作的圖案自由活動(dòng)。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)任意圖案原位加工，最小尺寸可達(dá)72納米。此外，這些圖案在經(jīng)歷拉伸、沖洗、浸泡等外部作用后，依然保持優(yōu)異的黏附性，展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性與實(shí)用潛力。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這種方法的精度極高，因此可能在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域得到應(yīng)用，為微生物傳感、仿生器件和活體微型機(jī)器人等領(lǐng)域提供了新的技術(shù)路徑，展現(xiàn)了微納制造技術(shù)與生物科學(xué)交叉融合的巨大潛力。此外，研究團(tuán)隊(duì)正致力于使用該方法為更小的生物體（包括細(xì)菌）進(jìn)行“紋身”。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c00378
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