科技日报记者 刘园园
记者5月8日从西湖大学获悉，该校仇旻教授团队首次采用冰刻技术，在活体生物表面实现精准微纳加工。这些微小的“纹身”展现了超高精度的纳米加工技术和极佳的生物相容性，为研制纳米级医疗设备乃至活体微型机器人带来新的曙光。相关研究成果日前刊发在《纳米快报》期刊。
5年前，仇旻实验室曾将电子束作刻刀，以水蒸气凝华形成的冰层取代传统光刻胶，完成了精密的“冰刻”。研究团队预言，该技术或许可用于微纳尺度的活体生物加工。
“冰刻技术，即把传统光刻加工的光刻胶替换为冰。将电子束打在冰层上直接雕刻出冰模板，避免了洗胶污染，也为其应用于活体生物加工提供了可能。”论文第一作者杨治蓉解释说，冰刻过程中的“冰”，既可以是普通的水冰，也可以是有机分子低温凝结形成的固体。
为了让预言成真，研究团队开始寻找体型微小且耐受力强的活体生物作为实验对象。号称“地表最强生物”的水熊虫进入他们的视野。它身长不足1毫米，但生存能力极强，对极端温度、极端脱水、强辐射、高压及有毒环境的耐受力也很强。
实验过程充满挑战。在很长一段时间里，杨治蓉的科研日常便是通过显微镜从挖来的苔藓中寻找水熊虫。在实验中，杨治蓉先让水熊虫进入具有强抗逆性的隐生状态，此时其代谢几乎停止。紧接着，她将特制的纳米有机冰膜覆盖在水熊虫身上。随后，经过电子束曝光，指定区域的纳米冰膜变为常温稳定的固体图案，水熊虫“纹身”成功了！
后续的实验发现，为水熊虫量身定制的“纹身”即使经过拉伸、溶剂浸泡和干燥处理，依然牢固如初。
这项成果为微生物传感、仿生器件和活体微型机器人等领域开辟了新路径。“未来科研人员或许可将冰刻技术应用于细菌和病毒等微生物，通过生命系统与机电系统深度融合，获得远超非生物组件的性能优势。”杨治蓉展望，这项技术正打开生物微观世界的新大门，推动纳米技术在多领域的创新发展。
（西湖大学供图）
