近日，西湖大學(xué)仇旻團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊Nano Letters（《納米快報(bào)》）上發(fā)布了一項(xiàng)開創(chuàng)性成果：研究人員利用自主研發(fā)的冰刻技術(shù)，首次在活體水熊蟲體表成功刻制微米級(jí)“文身”，相關(guān)圖片還入選《自然》雜志2025年4月“最佳科學(xué)圖片”。這項(xiàng)突破不僅實(shí)現(xiàn)了活體生物表面的超高精度微納加工，還可能為活體生物醫(yī)療設(shè)備及微型機(jī)器人研發(fā)開辟全新路徑。

時(shí)間回溯到5年前。2020年歲末，西湖大學(xué)仇旻實(shí)驗(yàn)室成功“上演”了一場微觀秀：研究者用電子束作刻刀，在頭發(fā)絲千分之一粗細(xì)的尺度上，用水蒸氣凝華形成的冰層取代傳統(tǒng)光刻膠，完成了精密的“冰上雕刻”。當(dāng)時(shí)，團(tuán)隊(duì)曾大膽預(yù)言：或許還能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微納尺度的活體生物加工。

號(hào)稱“地表最強(qiáng)生物”的水熊蟲，最終成了合適實(shí)驗(yàn)對(duì)象。它身材微小，頭身長僅0.5毫米，同時(shí)生存能力也極強(qiáng)，能在-273℃到151℃的極端環(huán)境中存活，對(duì)極端脫水、強(qiáng)輻射、高壓及有毒環(huán)境也有很強(qiáng)的耐受力。

1998年出生的博士研究生楊治蓉為該項(xiàng)研究論文第一作者。將一項(xiàng)基本成熟的技術(shù)，“移植”到一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)對(duì)象身上，在楊治蓉眼里，“好玩”多于“挑戰(zhàn)”。但活體實(shí)驗(yàn)的困難還是遠(yuǎn)超想象——首先得讓水熊蟲進(jìn)入隱生狀態(tài)，此時(shí)它的代謝幾乎停止，具有極強(qiáng)的抗逆性，更利于接受電子束“雕刻”。接著，楊治蓉將特制的納米有機(jī)冰膜覆蓋在水熊蟲身上，類似于給蟲子蓋上一層冰。通過電子束曝光，楊治蓉將指定區(qū)域的納米冰膜轉(zhuǎn)變?yōu)槌胤€(wěn)定的固體圖案。此時(shí)，水熊蟲身上便會(huì)刻上文身圖案。同時(shí)，一番操作下來，從進(jìn)入隱生狀態(tài)到覆蓋上冰膜，再到電子束攻擊，每個(gè)步驟楊治蓉都得保護(hù)好水熊蟲，以確保它們身披“文身”蘇醒。

這個(gè)看似微小的生命，正在幫助人類突破納米技術(shù)的邊界。未來，利用電子束光刻、3D打印等先進(jìn)微納加工技術(shù)，有望在生物體表面特定位置制備更加細(xì)微的結(jié)構(gòu)，并通過光、電、熱等手段對(duì)特定部位實(shí)施精準(zhǔn)操控，在新型生物電子器件、微型生物機(jī)器人以及深空生命探測等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。