为身长0.5毫米的水熊虫“文身” 西湖大学“雕虫小技”开启活体生物精密加工新篇章

近日，西湖大学仇旻团队在国际学术期刊Nano Letters（《纳米快报》）上发布了一项开创性成果：研究人员利用自主研发的冰刻技术，首次在活体水熊虫体表成功刻制微米级“文身”，相关图片还入选《自然》杂志2025年4月“最佳科学图片”。这项突破不仅实现了活体生物表面的超高精度微纳加工，还可能为活体生物医疗设备及微型机器人研发开辟全新路径。u4d新江南网|江南区域知名综合门户网

时间回溯到5年前。2020年岁末，西湖大学仇旻实验室成功“上演”了一场微观秀：研究者用电子束作刻刀，在头发丝千分之一粗细的尺度上，用水蒸气凝华形成的冰层取代传统光刻胶，完成了精密的“冰上雕刻”。当时，团队曾大胆预言：或许还能进一步实现微纳尺度的活体生物加工。u4d新江南网|江南区域知名综合门户网

号称“地表最强生物”的水熊虫，最终成了合适实验对象。它身材微小，头身长仅0.5毫米，同时生存能力也极强，能在-273℃到151℃的极端环境中存活，对极端脱水、强辐射、高压及有毒环境也有很强的耐受力。u4d新江南网|江南区域知名综合门户网

1998年出生的博士研究生杨治蓉为该项研究论文第一作者。将一项基本成熟的技术，“移植”到一个新的实验对象身上，在杨治蓉眼里，“好玩”多于“挑战”。但活体实验的困难还是远超想象——首先得让水熊虫进入隐生状态，此时它的代谢几乎停止，具有极强的抗逆性，更利于接受电子束“雕刻”。接着，杨治蓉将特制的纳米有机冰膜覆盖在水熊虫身上，类似于给虫子盖上一层冰。通过电子束曝光，杨治蓉将指定区域的纳米冰膜转变为常温稳定的固体图案。此时，水熊虫身上便会刻上文身图案。同时，一番操作下来，从进入隐生状态到覆盖上冰膜，再到电子束攻击，每个步骤杨治蓉都得保护好水熊虫，以确保它们身披“文身”苏醒。u4d新江南网|江南区域知名综合门户网

这个看似微小的生命，正在帮助人类突破纳米技术的边界。未来，利用电子束光刻、3D打印等先进微纳加工技术，有望在生物体表面特定位置制备更加细微的结构，并通过光、电、热等手段对特定部位实施精准操控，在新型生物电子器件、微型生物机器人以及深空生命探测等领域实现应用。u4d新江南网|江南区域知名综合门户网