科技日報記者 劉園園
記者5月8日從西湖大學獲悉，該校仇旻教授團隊首次采用冰刻技術，在活體生物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，為研制納米級醫(yī)療設備乃至活體微型機器人帶來新的曙光。相關研究成果日前刊發(fā)在《納米快報》期刊。
5年前，仇旻實驗室曾將電子束作刻刀，以水蒸氣凝華形成的冰層取代傳統光刻膠，完成了精密的“冰刻”。研究團隊預言，該技術或許可用于微納尺度的活體生物加工。
“冰刻技術，即把傳統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，冰刻過程中的“冰”，既可以是普通的水冰，也可以是有機分子低溫凝結形成的固體。
為了讓預言成真，研究團隊開始尋找體型微小且耐受力強的活體生物作為實驗對象。號稱“地表最強生物”的水熊蟲進入他們的視野。它身長不足1毫米，但生存能力極強，對極端溫度、極端脫水、強輻射、高壓及有毒環(huán)境的耐受力也很強。
實驗過程充滿挑戰(zhàn)。在很長一段時間里，楊治蓉的科研日常便是通過顯微鏡從挖來的苔蘚中尋找水熊蟲。在實驗中，楊治蓉先讓水熊蟲進入具有強抗逆性的隱生狀態(tài)，此時其代謝幾乎停止。緊接著，她將特制的納米有機冰膜覆蓋在水熊蟲身上。隨后，經過電子束曝光，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)的實驗發(fā)現，為水熊蟲量身定制的“紋身”即使經過拉伸、溶劑浸泡和干燥處理，依然牢固如初。
這項成果為微生物傳感、仿生器件和活體微型機器人等領域開辟了新路徑?！拔磥砜蒲腥藛T或許可將冰刻技術應用于細菌和病毒等微生物，通過生命系統與機電系統深度融合，獲得遠超非生物組件的性能優(yōu)勢?！睏钪稳卣雇@項技術正打開生物微觀世界的新大門，推動納米技術在多領域的創(chuàng)新發(fā)展。
（西湖大學供圖）
