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
12月24日,在位于匡堰镇倡隆村的楝树下艺术村落的花丝镶嵌非遗工坊内,花丝镶嵌技艺传承人高聪在用点翠工艺制作花丝镶嵌工艺品。近年来,浙江省慈溪市匡堰镇通过打造艺术村落和文旅线路相融合,助力乡村特色产业和旅游业发展。
25
珠峰边境派出所的移民管理警察在珠峰核心区巡逻(12月24日摄)。珠峰边境派出所位于珠穆朗玛峰国家级自然保护区核心区,肩负边境管控、游客登记、应急救援以及登山科考保障等任务。
25
12月18日,唐和霞(前)和同事一起查看亚马逊电商平台的美心集团页面。唐和霞介绍,有些人以为跨境电商只是和外国人进行语言交流,但其实更需要了解海外客户的生活习惯、思维方式。
25
12月23日14时,哈尔滨市气象台发布暴雪黄色预警信号。12月23日14时,哈尔滨市气象台发布暴雪黄色预警信号。12月23日14时,哈尔滨市气象台发布暴雪黄色预警信号。12月23日14时,哈尔滨市气象台发布暴雪黄色预警信号。
24
井头山遗址考古队领队孙国平介绍说:8000多年前,居住在这里的井头山人面朝古宁波湾营建了一处海岸渔村,持续数百年利用海洋资源。井头山遗址考古队领队孙国平介绍说:8000多年前,居住在这里的井头山人面朝古宁波湾营建了一处海岸渔村,持续数百年利用海洋资源。
24
12月22日,一列中欧班列通过内蒙古二连浩特铁路口岸入境(无人机照片)。作为我国对蒙最大陆路口岸,内蒙古二连浩特口岸2025年以来出入境客货运量稳步增长。内蒙古二连浩特口岸作为我国对蒙最大陆路口岸,2025年以来出入境客货运量稳步增长。
24
12月23日,“粤车南下”入境香港市区的首位通关车主彭先生(中)在“一站式”通道办理通关手续。据悉,“粤车南下”首批开放广州、珠海、江门、中山4市,半年后推广至广东全省其他地市。
23
12月22日,汕汕高铁汕头至汕头南段建成通车,标志着汕汕高铁实现全线贯通运营。12月22日,汕汕高铁汕头至汕头南段建成通车,标志着汕汕高铁实现全线贯通运营。12月22日,汕汕高铁汕头至汕头南段建成通车,标志着汕汕高铁实现全线贯通运营。
23
随着一年一度侗年的到来,位于贵州东南部山区的黎平县肇兴侗寨迎来了天南海北的游客,古朴的深山侗寨愈显热闹起来。随着一年一度侗年的到来,位于贵州东南部山区的黎平县肇兴侗寨迎来了天南海北的游客,古朴的深山侗寨愈显热闹起来。
23
12月21日是冬至节气,北京颐和园十七孔桥的“金光穿洞”景观吸引了众多游客与摄影爱好者观赏拍摄。
22
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