近日,仇旻教授团队在微纳制造与生物科学的交叉领域取得重要突破。2022级博士生杨治蓉的研究成果“Patterning on Living Tardigrades”被国际顶级学术期刊Nano Letters正式录用,并被遴选为该杂志当期的封面文章(Supplementary Cover)。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,可以用于微小生物体上原位直写微纳米尺度图案。
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,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,其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。
研究成果为微生物传感、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。

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