为水熊虫创造微米级“金属纹身”的科学家

在被称为“表面最强生物”的水熊虫体表中，西湖大学教授仇恨团队完成了微纳米图案的准确制备，并借助这些功能图案有效地控制了水熊虫运动。这项研究拓宽了传统微纳加工技术的应用边界，不仅完成了生物体表的功能装饰，而且完成了对微规模生物运动的准确控制。最近，相关研究成果分别发表在《纳米快报》和《科学通知》中，并被《纳米快报》选为封面文章。

缓步动物，俗称水熊虫，因其极端的生存能力而被称为“表面上最强的生物”。这种微型生物可以在-273℃至近100℃的温度范围内生存，并能抵抗极端脱水、强辐射、高压和有毒环境。它已成为研究团队探索微纳加工在生物系统中应用的理想样本。

在《科学通知》发布的研究中，该团队创造性地选择了半导体薄膜沉积技术，成功地为水熊虫创造了微米级的“金属纹身”。研究人员通过磁控溅射或电子束蒸发技术，准确地将金属薄膜沉积在隐形水熊虫体表。当水熊虫恢复时，它的体表运动会自然撕裂金属薄膜，形成独特的条纹图案。不同的金属装饰可以赋予水熊虫超能力的特点。例如，用磁性金属装饰的水熊虫具有磁场响应能力，研究人员可以通过外部磁场控制其旋转、滚动和平移运动。

在《纳米快报》发布的研究中，团队开发了更精确的“冰刻纹身”技术，可以为水熊虫量身定制纳米“碳纹身”。该技术首先将纳米冰膜均匀地沉积在隐生水熊虫表面，然后通过电子束曝光将特定区域的冰膜转化为常温稳定的碳结构。在适宜的复苏环境中，含有这种“碳纹身”的水熊虫可以成功恢复其生命活动。实验表明，碳结构具有优异的附着力，能够承受拉申、溶剂浸泡、清洗和干燥等多种物理和化学作用。与传统的薄膜沉积技术相比，冰刻技术已经完成

这项研究开辟了一个新的微纳加工领域，用于生物生物(特别是缓慢动物)，不仅为极端环境生物的适应性研究提供了新的工具，而且显示了微纳制造技术与生物科学深度融合的巨大潜力。未来，预计将采用更多的微纳加工方法，在生物体表面的特定区域构建更精细的图案，通过光、电、热等物理场地的调节，准确干预其生命活动，在新型生物电子设备、仿生设备、生物微型机器人等前沿领域具有广阔的应用前景。