本报讯 国际顶尖科学周刊《Nature》近日评选了一张四月“最佳科学图片”——一张纹身图,只是对象有点特殊:一头身长仅0.5毫米的水熊虫,史上第一次获得了波点“纹身”,并且,它还活着。
这张纹身图拍摄于西湖大学实验室。西湖大学副校长仇旻带领的科研团队实现了这项有趣的实验。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, 在它身上“纹身”是一场精密的“冰上雕刻”。
科研团队采用“冰刻技术”,就是把传统光刻加工用到的“光刻胶”,替换成“冰”。这里的“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。这种黑科技能让微米级的图案像"纹身"一样牢牢附着在活体生物表面。类似于把冰当"雕刻刀",在生物体表面精准刻画出比头发丝千分之一细的微型图案。即使被用力拉扯到三倍长、用高速水流冲洗,或者长时间浸泡,这些图案依然粘得牢牢的,连细节都不会模糊。这是将半导体制造与生物学结合的突破性技术,展现了超高精度的纳米加工技术和极佳的生物相容性。
这项突破可以解决生物微加工的两大难题:既能不伤害活体组织,又能让精细图案保持稳定。这种将精密加工技术与生命科学结合的新方法,为未来科技发展打开了全新方向。它可以在医疗检测领域大显身手,比如制造能实时监测病菌的"生物传感器",甚至开发可以精准给药的“活体微型机器人”。
本次研究的第一作者,是电子信息技术专业的博士生杨治蓉。很长一段时间里,她的科研日常,就是在各种山上挖苔藓寻找水熊虫。“冬天还好,夏天挖苔藓时总要被蚊子围攻,花露水腌入味了都不管用。”她笑道。
这项研究或将开启纳米级医疗设备甚至活体微型机器人的新时代。以此为基础,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,研究它们是如何看见紫外线;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,将被一块会消失的冰,一点一点刻进现实。
本报记者 林辰辰 通讯员 张弛