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科學(xué)家首次采用冰刻技術(shù)為水熊蟲“紋身”

2025-05-08 20:23:58 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào) 點(diǎn)擊數(shù):

科技日?qǐng)?bào)記者 劉園園

記者5月8日從西湖大學(xué)獲悉,該校仇旻教授團(tuán)隊(duì)首次采用冰刻技術(shù),在活體生物表面實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)微納加工。這些微小的“紋身”展現(xiàn)了超高精度的納米加工技術(shù)和極佳的生物相容性,為研制納米級(jí)醫(yī)療設(shè)備乃至活體微型機(jī)器人帶來(lái)新的曙光。相關(guān)研究成果日前刊發(fā)在《納米快報(bào)》期刊。

5年前,仇旻實(shí)驗(yàn)室曾將電子束作刻刀,以水蒸氣凝華形成的冰層取代傳統(tǒng)光刻膠,完成了精密的“冰刻”。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)言,該技術(shù)或許可用于微納尺度的活體生物加工。

“冰刻技術(shù),即把傳統(tǒng)光刻加工的光刻膠替換為冰。將電子束打在冰層上直接雕刻出冰模板,避免了洗膠污染,也為其應(yīng)用于活體生物加工提供了可能。”論文第一作者楊治蓉解釋說(shuō),冰刻過(guò)程中的“冰”,既可以是普通的水冰,也可以是有機(jī)分子低溫凝結(jié)形成的固體。

為了讓預(yù)言成真,研究團(tuán)隊(duì)開始尋找體型微小且耐受力強(qiáng)的活體生物作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。號(hào)稱“地表最強(qiáng)生物”的水熊蟲進(jìn)入他們的視野。它身長(zhǎng)不足1毫米,但生存能力極強(qiáng),對(duì)極端溫度、極端脫水、強(qiáng)輻射、高壓及有毒環(huán)境的耐受力也很強(qiáng)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程充滿挑戰(zhàn)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里,楊治蓉的科研日常便是通過(guò)顯微鏡從挖來(lái)的苔蘚中尋找水熊蟲。在實(shí)驗(yàn)中,楊治蓉先讓水熊蟲進(jìn)入具有強(qiáng)抗逆性的隱生狀態(tài),此時(shí)其代謝幾乎停止。緊接著,她將特制的納米有機(jī)冰膜覆蓋在水熊蟲身上。隨后,經(jīng)過(guò)電子束曝光,指定區(qū)域的納米冰膜變?yōu)槌胤€(wěn)定的固體圖案,水熊蟲“紋身”成功了!

后續(xù)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),為水熊蟲量身定制的“紋身”即使經(jīng)過(guò)拉伸、溶劑浸泡和干燥處理,依然牢固如初。

這項(xiàng)成果為微生物傳感、仿生器件和活體微型機(jī)器人等領(lǐng)域開辟了新路徑?!拔磥?lái)科研人員或許可將冰刻技術(shù)應(yīng)用于細(xì)菌和病毒等微生物,通過(guò)生命系統(tǒng)與機(jī)電系統(tǒng)深度融合,獲得遠(yuǎn)超非生物組件的性能優(yōu)勢(shì)?!睏钪稳卣雇@項(xiàng)技術(shù)正打開生物微觀世界的新大門,推動(dòng)納米技術(shù)在多領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。

(西湖大學(xué)供圖)

責(zé)任編輯:陳可軒

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