看科学家如何在水熊虫上雕“花”

2025-05-09 09:35来源: 光明日报

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  【瞧!我们的前沿科技】

  这些微小的‘文身’展现了超高精度的纳米加工技术和极佳的生物相容性,或将开启纳米级医疗设备甚至活体微型机器人的新时代。”近日,《自然》《科学》《发现》等37家海外科学媒体集中报道西湖大学将冰刻技术首次应用于活体水熊虫表面精准微纳加工相关成果。实验论文日前发表在《纳米快报》上。

  “冰刻”是指用“冰”替换传统光刻加工用到的“光刻胶”。电子束打在冰层上能直接雕刻出冰模板,不再需要传统光刻那样使用化学试剂清洗来形成模具,规避了洗胶带来的污染。2020年岁末,西湖大学仇旻实验室研究者成功用水蒸气凝华形成的冰层取代传统光刻胶,在头发丝千分之一粗细的尺度上完成了雕刻。

  所使用的“冰”既可以是日常所见的水冰,也可以是有机分子低温凝结形成的固体。这样的替换,为冰刻技术应用在活体生物上提供了契机。

  之后,团队进一步探究微纳尺度的活体生物加工。水熊虫身长不足1毫米,在显微镜下放大100倍才勉强达到人类指甲盖大小。同时,水熊虫能够在-273℃到151℃的环境中存活,对极端脱水、强辐射、高压及有毒环境有很强的耐受力,成为本研究的“不二之选”。

  隐生状态的水熊虫具有强抗逆性,更利于接受电子束“雕刻”。要展开实验,首先得让水熊虫进入隐生状态,此时水熊虫的代谢几乎停止。接着,隐生状态的水熊虫身上会被覆盖特制的纳米有机冰膜。实验开始后,通过电子束曝光,指定区域的纳米冰膜将被转变为常温稳定的固体图案。

  从进入隐生状态,到覆盖上冰膜,再到电子束攻击,其中的每个步骤,实验人员都需要保护好水熊虫。只有这样,一只身披纳米图案的水熊虫才能在适宜的复苏条件下缓缓舒展身体。

  “未来,我们或许能看到‘冰刻’技术在蜜蜂的复眼表面雕出纳米级光栅,研究它们如何看见紫外线;在珊瑚虫的触手刻上环境传感器,实时监测海洋酸化程度……这些科幻般的场景,将被一点一点‘刻’进现实。”本研究的第一作者杨治蓉说,这项将半导体制造与生物学结合的突破性技术,正在打开生物微观世界的新大门。(记者刘习、陆健)

[责任编辑: 王若昕 ]
阅读剩余全文(
为你推荐
在唐山地震遗址纪念公园内,唐山大地震罹难者纪念墙上镌刻着罹难的逾24万同胞的姓名,墙高7.28米,代表7月28日,墙体距水面19.76米,代表1976年。在唐山地震遗址纪念公园内,唐山大地震罹难者纪念墙上镌刻着罹难的逾24万同胞的姓名,墙高7.28米,代表7月28日,墙体距水面19.76米,代表1976年。
29
浙江省杭州市桐庐县江南镇荻浦村老年食堂已运行了10多年,采用“政府补贴+公益运营+群众参与”的模式,为老年人提供就餐与送餐服务,有效解决了困扰高龄独居和失能老年人的“做饭难、吃饭难”问题。
29
近日,江苏省南京市玄武区应对夏季高温天气,为环卫工人配备了降温“空调马甲”。近日,江苏省南京市玄武区应对夏季高温天气,为环卫工人配备了降温“空调马甲”。近日,江苏省南京市玄武区应对夏季高温天气,为环卫工人配备了降温“空调马甲”。
29
1976年7月28日凌晨,一场7.8级地震突袭唐山,这座百年工业重镇顷刻化为一片废墟,逾24万同胞不幸罹难。在党中央坚强领导下,全国军民千里驰援、守望相助,唐山人民以顽强拼搏的精神投入抗震救灾和灾后恢复重建。
28
北京中轴线北起钟鼓楼,南至永定门,全长7.8公里,沿线涵盖15个遗产构成要素。北京中轴线北起钟鼓楼,南至永定门,全长7.8公里,沿线涵盖15个遗产构成要素。北京中轴线北起钟鼓楼,南至永定门,全长7.8公里,沿线涵盖15个遗产构成要素。
28
作为海南岛东部重要的深海渔获集散地,海南琼海潭门港素有“千年渔港,南海之门”之称。作为海南岛东部重要的深海渔获集散地,海南琼海潭门港素有“千年渔港,南海之门”之称。
28
这是7月24日拍摄的福建省龙岩市长汀县南山镇中复村一景(无人机照片)。1934年9月30日,红九军团在位于福建省龙岩市长汀县南山镇中复村的观寿公祠前举行誓师,踏上长征路。1934年9月30日,红九军团在位于福建省龙岩市长汀县南山镇中复村的观寿公祠前举行誓师,踏上长征路。
27
  三伏天里,多地出现高温天气,人们纷纷走进博物馆,参观学习的同时享受清凉。  三伏天里,多地出现高温天气,人们纷纷走进博物馆,参观学习的同时享受清凉。
27
7月26日清晨,泰州市海陵区苏陈镇张家院社区农民采摘菱角(无人机照片)。盛夏时节,江苏省泰州市海陵区的菱角进入成熟季,村民趁着清晨凉爽,抓紧采摘新鲜菱角供应市场。盛夏时节,江苏省泰州市海陵区的菱角进入成熟季,村民趁着清晨凉爽,抓紧采摘新鲜菱角供应市场。
27
从空中俯瞰海南商业航天发射场二期发射区(7月24日摄,无人机照片)。7月24日,海南商业航天发射场二期发射区土建工作完成,全面转入设备调试合练的关键阶段。7月24日,海南商业航天发射场二期发射区土建工作完成,全面转入设备调试合练的关键阶段。
25
载入更多资讯
返回
返回

点击右上角微信好友

朋友圈

点击浏览器下方“”分享微信好友Safari浏览器请点击“”按钮

点击右上角QQ

点击浏览器下方“”分享QQ好友Safari浏览器请点击“”按钮