登上Nature头条：西湖大学最新研究，在水熊虫身上绘制世界最小“纹身”

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

2025 年 4 月 30 日，Nature评选了四月份 最佳科学图片，来自西湖大学的研究成果——“水熊虫身上的世界最小纹身”入选，登上了Nature官网头条。

这项研究来自西湖大学仇旻团队和赵鼎团队（ 博士生杨治蓉为第一作者），论文题为： Patterning on Living Tardigrades，于近日发表在了Nano Letters期刊，该论文还被选为当期封面论文。

该研究首次将半导体制造技术与生物学相结合，证明了电子束光刻的衍生技术——冰刻（Ice lithography）技术，可以用于在活的微小生物体上原位直写微纳米尺度图案，成功在水熊虫身上实现了世界上最小的“纹身”，

这只水熊虫身上或许有着世界上最小的“纹身”，在显微镜图像中以高亮的点显示出来。

研究人员使用了一种名为冰光刻的技术，利用电子束在覆盖在缓步动物身上的冰层上蚀刻出图案。

这束光将冰冻物质转化为一种粘合剂，附着在缓步动物的皮肤上，这样当冰的其他部分蒸发时，图案仍清晰可见。

微/纳米制造技术已深刻变革了现代光子学和电子学。然而，将传统微纳加工技术应用于生物体系仍面临诸多挑战。传统加工方法因其固有局限性，例如难保形旋涂、辐射损伤以及有毒溶剂的使用等，往往难以与生物体兼容。

为突破这一瓶颈，研究团队创新性地开发并应用冰刻技术，成功在活体缓步动物（俗称“水熊虫”）表面实现了微/纳米尺度图案的原位制造。

该方法主要包括以下关键步骤：首先，在处于隐生状态的水熊虫表面覆盖纳米冰膜；随后，通过电子束曝光，使特定区域的冰膜转化为常温下稳定存在的固体图案；在适宜环境中复苏水熊虫后，这些图案仍清晰可见，而且水熊虫可以携带这些精确制作的图案自由活动。该技术可实现任意图案原位加工，最小尺寸可达72纳米。此外，这些图案在经历拉伸、冲洗、浸泡等外部作用后，依然保持优异的黏附性，展现出卓越的稳定性与实用潜力。

研究团队表示，这种方法的精度极高，因此可能在生物医学工程领域得到应用，为微生物传感、仿生器件和活体微型机器人等领域提供了新的技术路径，展现了微纳制造技术与生物科学交叉融合的巨大潜力。此外，研究团队正致力于使用该方法为更小的生物体（包括细菌）进行“纹身”。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c00378