2025年05月09日09:02 | 來(lái)源：光明日?qǐng)?bào)

 “這些微小的‘文身’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，或?qū)㈤_(kāi)啟納米級(jí)醫(yī)療設(shè)備甚至活體微型機(jī)器人的新時(shí)代。”近日，《自然》《科學(xué)》《發(fā)現(xiàn)》等37家海外科學(xué)媒體集中報(bào)道西湖大學(xué)將冰刻技術(shù)首次應(yīng)用于活體水熊蟲(chóng)表面精準(zhǔn)微納加工相關(guān)成果。實(shí)驗(yàn)論文日前發(fā)表在《納米快報(bào)》上。

“冰刻”是指用“冰”替換傳統(tǒng)光刻加工用到的“光刻膠”。電子束打在冰層上能直接雕刻出冰模板，不再需要傳統(tǒng)光刻那樣使用化學(xué)試劑清洗來(lái)形成模具，規(guī)避了洗膠帶來(lái)的污染。2020年歲末，西湖大學(xué)仇旻實(shí)驗(yàn)室研究者成功用水蒸氣凝華形成的冰層取代傳統(tǒng)光刻膠，在頭發(fā)絲千分之一粗細(xì)的尺度上完成了雕刻。

所使用的“冰”既可以是日常所見(jiàn)的水冰，也可以是有機(jī)分子低溫凝結(jié)形成的固體。這樣的替換，為冰刻技術(shù)應(yīng)用在活體生物上提供了契機(jī)。

之后，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究微納尺度的活體生物加工。水熊蟲(chóng)身長(zhǎng)不足1毫米，在顯微鏡下放大100倍才勉強(qiáng)達(dá)到人類指甲蓋大小。同時(shí)，水熊蟲(chóng)能夠在-273℃到151℃的環(huán)境中存活，對(duì)極端脫水、強(qiáng)輻射、高壓及有毒環(huán)境有很強(qiáng)的耐受力，成為本研究的“不二之選”。

隱生狀態(tài)的水熊蟲(chóng)具有強(qiáng)抗逆性，更利于接受電子束“雕刻”。要展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，首先得讓水熊蟲(chóng)進(jìn)入隱生狀態(tài)，此時(shí)水熊蟲(chóng)的代謝幾乎停止。接著，隱生狀態(tài)的水熊蟲(chóng)身上會(huì)被覆蓋特制的納米有機(jī)冰膜。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，通過(guò)電子束曝光，指定區(qū)域的納米冰膜將被轉(zhuǎn)變?yōu)槌胤€(wěn)定的固體圖案。

從進(jìn)入隱生狀態(tài)，到覆蓋上冰膜，再到電子束攻擊，其中的每個(gè)步驟，實(shí)驗(yàn)人員都需要保護(hù)好水熊蟲(chóng)。只有這樣，一只身披納米圖案的水熊蟲(chóng)才能在適宜的復(fù)蘇條件下緩緩舒展身體。

“未來(lái)，我們或許能看到‘冰刻’技術(shù)在蜜蜂的復(fù)眼表面雕出納米級(jí)光柵，研究它們?nèi)绾慰匆?jiàn)紫外線；在珊瑚蟲(chóng)的觸手刻上環(huán)境傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海洋酸化程度……這些科幻般的場(chǎng)景，將被一點(diǎn)一點(diǎn)‘刻’進(jìn)現(xiàn)實(shí)?！北狙芯康牡谝蛔髡邨钪稳卣f(shuō)，這項(xiàng)將半導(dǎo)體制造與生物學(xué)結(jié)合的突破性技術(shù)，正在打開(kāi)生物微觀世界的新大門。（記者劉習(xí)、陸?。?/span>