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科學家為水熊蟲「刺青」,開創奈米生物科技新局

明日科學

更新於 2025年04月29日04:05 • 發布於 2025年04月29日04:00 • 高 詩豪

水熊蟲早已以「地表最強生物」聞名,如今牠們又刷新了生物科技的極限。丹麥技術大學 Ding Zhao 博士團隊,首度成功在活體水熊蟲身上刺下微米到奈米級的細緻圖案,證明生物體也能成為奈米製程的舞台。這項突破未來有望推動生物感測器、仿生裝置,甚至「活的」微型機器人發展。

研究團隊使用的是一種叫作「冰相微影術」(ice lithography)的技術:將水熊蟲冷凍至攝氏零下143度,使其進入脫水休眠的隱生狀態,外層覆蓋一層苯甲醚冰膜,再以電子束在冰層上雕刻圖案。這層冰膜能保護脆弱的生物組織,避免直接受損,雕刻完成後,圖案會牢固地附著在水熊蟲表皮。

最小72奈米,遠細於頭髮的千分之一

水熊蟲刺青的冰相微影流程示意圖 (a) 首先將水熊蟲冷卻至約 -143°C(130K);(b) 在表面覆蓋一層苯甲醚(anisole)形成冰膜;(c) 使用電子束依照預定圖案雕刻冰層;(d) 加熱回到室溫,未被照射的冰層升華消失,被電子束處理過的位置則留下圖案,牢固附著在水熊蟲表面。(圖/《Nano Letters》)

隨後科學家為水熊蟲加溫、復水,大約有 40% 的個體成功「復活」,而且帶著完整的新刺青自在行動。刺青即使在拉扯、清洗、乾燥等條件下,依然穩穩留存,細節最小可達 72 奈米,遠小於一根頭髮直徑的千分之一。

雖然水熊蟲憑藉強韌特性順利完成刺青,不過研究人員提醒,其他生物可能無法同樣承受這種製程壓力。未來需進一步優化技術,才能拓展到更多微生物甚至細胞層級的應用。

這項研究證明,將高精度奈米製造技術結合生物系統並非天方夜譚。未來微型感測器、智慧藥物載體、甚至仿生微型機器人,或許都能從這個小小的「水熊刺青」起步,真正打開「活體奈米科技」的新局面。

相關研究已發表於《Nano Letters》。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網

http://www.tomorrowsci.com

圖片來源:Nano Letters(CC BY 4.0)

參考論文:
1、Patterning on Living TardigradesNano Letters

延伸閱讀:
1、白堊紀琥珀中的「水熊蟲」化石揭開演化新線索

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