近日，西湖大學仇旻團隊在國際學術期刊Nano Letters（《納米快報》）上發(fā)布了一項開創(chuàng)性成果：研究人員利用自主研發(fā)的冰刻技術，首次在活體水熊蟲體表成功刻制微米級“文身”，相關圖片還入選《自然》雜志2025年4月“最佳科學圖片”。這項突破不僅實現(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)療設備及微型機器人研發(fā)開辟全新路徑。

時間回溯到5年前。2020年歲末，西湖大學仇旻實驗室成功“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”。當時，團隊曾大膽預言：或許還能進一步實現(xiàn)微納尺度的活體生物加工。

號稱“地表最強生物”的水熊蟲，最終成了合適實驗對象。它身材微小，頭身長僅0.5毫米，同時生存能力也極強，能在-273℃到151℃的極端環(huán)境中存活，對極端脫水、強輻射、高壓及有毒環(huán)境也有很強的耐受力。

1998年出生的博士研究生楊治蓉為該項研究論文第一作者。將一項基本成熟的技術，“移植”到一個新的實驗對象身上，在楊治蓉眼里，“好玩”多于“挑戰(zhàn)”。但活體實驗的困難還是遠超想象——首先得讓水熊蟲進入隱生狀態(tài)，此時它的代謝幾乎停止，具有極強的抗逆性，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)域的納米冰膜轉變?yōu)槌胤€(wěn)定的固體圖案。此時，水熊蟲身上便會刻上文身圖案。同時，一番操作下來，從進入隱生狀態(tài)到覆蓋上冰膜，再到電子束攻擊，每個步驟楊治蓉都得保護好水熊蟲，以確保它們身披“文身”蘇醒。

這個看似微小的生命，正在幫助人類突破納米技術的邊界。未來，利用電子束光刻、3D打印等先進微納加工技術，有望在生物體表面特定位置制備更加細微的結構，并通過光、電、熱等手段對特定部位實施精準操控，在新型生物電子器件、微型生物機器人以及深空生命探測等領域實現(xiàn)應用。