研究人员创造了小至72纳米宽的图案,甚至将大学的标志刻在这些微观奇迹上。
缓步动物是一种微观奇迹,以其令人难以置信的韧性而闻名。这些生物现在被纹上了纹身。
它们也被称为“水熊虫”,只有半毫米长,有八条可爱(而且出奇地结实)的腿。
这些微小的巨兽能够在地球上大多数生命瞬间灭绝的环境中生存。没有什么能吓倒它们 —— 无论是寒冷、高压,甚至是太空的严酷空虚。
顽强的缓步动物再一次突破了我们的极限。
研究人员已经找到了一种方法,给这些有弹性的生物“微纹身”。虽然,没有任何艺术性;纹身只是一些基本的微图案:正方形、圆点和线条。
你可能会想,为什么要给缓步动物纹身?其实,纹身是为了评估一种微加工方法,用于制造微小的、生物兼容的设备。
来自中国西湖大学的论文合著者丁钊说:“通过这项技术,我们不仅仅是在缓步动物身上创造微型纹身,我们还将这种能力扩展到包括细菌在内的各种生物身上。”
使用冰刻技术
近年来,微加工被广泛用于制造微处理器和生物传感器等微型设备。
微加工技术要想改变医学和生物工程,研究人员必须确保其在生命系统中的安全有效应用。
这就是这些研究人员所面临的挑战。他们使用了一种叫做“冰刻技术(ice lithography)”的工艺。
这项技术使用“电子束进入覆盖在活体组织上的薄层冰”来创造图案。当冰消失后,设计仍保留在活体组织上。
研究小组首先小心地将缓步动物烘干,使它们进入假死状态。在此之后,这些微生物被冷冻到零下226华氏度(零下143摄氏度),并在上面覆盖一层苯甲醚保护层。
这个苯甲醚层充当了电子束的画布,绘制了复杂的图案。
暴露的苯甲醚在高温下转化为一种生物相容性材料,粘在缓步动物的表面。最后,随着水熊虫变暖,未反应的苯甲醚消失了,留下了小小的“纹身”。
40%的缓步动物在这个过程中幸存下来
该团队表示,其精确度令人难以置信。他们创造了小至72纳米宽的图案,甚至在这些微小的奇迹上蚀刻了大学的标志。
虽然大约40%的缓步动物在这一过程中幸存下来,但研究人员认为,通过进一步的调整,他们可以改善这一状况。
有趣的是,有纹身的水熊虫似乎一点也不烦恼。补足水分后,他们又照常工作了。
在最初的演示之后,该团队表示,这项技术可以为将微电子或传感器直接打印到活体组织上铺平道路。
冰刻技术的发明者加文·金(Gavin King)没有参与这项研究,他在新闻发布会上说:“绘制生物物质的图案是一项挑战,这一进步预示着新一代生物材料设备和生物物理传感器的出现,而这些以前只出现在科幻小说中。”
这只是第一步。研究人员希望这项工作将带来令人兴奋的进步,从创造微生物机器人到革命性的生物医学应用,在未来的几年里。
研究结果发表在《纳米快报》杂志上。
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