雕蟲“小”技，西湖大學成功為身長 0.5 毫米的水熊蟲“紋身”

it之家 5 月 7 日消息，西湖大學仇旻團隊採用冰刻技術，首次在活體水熊蟲表面實現精準微納加工，這些微小的“紋身”展現了超高精度的納米加工技術和極佳的生物相容性，或將開啟納米級醫療設備甚至活體微型機器人的新時代。

相關論文於 3 月底發表在 nano letters 上，入選當期補充封面，西湖大學博士研究生楊治蓉為文章的第一作者，趙鼎研究員和仇旻教授為通訊作者。

2020 年歲末，西湖大學仇旻實驗室成功上演了一出微觀秀：研究者用電子束作刻刀，在頭髮絲千分之一粗細的尺度上，用水蒸氣凝華形成的冰層取代傳統光刻膠，完成了精密的“冰上雕刻”。

“冰刻”，通俗地講，就是把傳統光刻加工用到的“光刻膠”，替換成“冰”。這裡的“冰”，既可以是日常所見的水冰，也可以是有機分子低溫凝結形成的固體。

電子束打在冰層上，能直接雕刻出冰模板，不需要像傳統光刻那樣用化學試劑清洗一遍來形成模具，從而規避了洗膠帶來的污染。也正是這種巧妙的替換，為冰刻技術應用在活體生物上提供了契機。

要展開實驗，首先得讓水熊蟲進入隱生狀態。隱生狀態的水熊蟲，身體緊緊縮成一團。這時它的代謝幾乎停止，球形的身體形態更利於接受電子束的“雕刻”。

接着，該團隊將特製的納米有機冰膜覆蓋在處於隱生狀態的水熊蟲身上，類似於在蟲子周身覆蓋上一層冰。實驗開始後，通過電子束曝光，團隊將指定區域的納米冰膜轉變為常溫穩定的固體圖案。此時，水熊蟲身上便會刻上紋身圖案。

西湖大學仇旻實驗室利用冰刻技術成功實現了生物體表面微納米尺度圖案的原位製備，這些圖案在經歷拉伸、沖洗、浸泡等外部作用後仍保持優異的黏附性。研究成果為微生物傳感、仿生器件和活體微型機器人等領域提供了新的技術路徑，展現了微納製造技術與生物科學交叉融合的巨大潛力。

it之家附論文鏈接：