科學家利用冰刻技術對緩步動物進行紋身，展示了一種可實現生物相容性微電子技術以及未來生物醫學技術的方法。如果你以前沒聽過緩步動物，那就準備好大吃一驚吧。這些笨拙的八足生物，綽號“水熊”，身長約半毫米，幾乎可以在任何環境下生存：極寒、飢餓、高壓、輻射、外太空等等。

這隻緩步動物身上長出了一個新的「紋身」——在這張放大圖中，用突出顯示的點表示，在插圖中也清晰可見。圖片來源：改編自《奈米快報》2025，DOI：10.1021/acs.nanolett.5c00378

在發表於《奈米快報》（Nano Letters）雜誌的一項新研究中，研究人員利用緩步動物近乎堅不可摧的特性，測試了一種新的微製造技術。他們成功地將微小的、生物相容性的「紋身」植入緩步動物體內，展示了該方法在構建與生物體相互作用的微型設備方面的潛力。

「透過這項技術，我們不僅在緩步動物身上創造了微型紋身——我們還將這種能力擴展到各種生物，包括細菌，」論文的共同作者丁鑷解釋道。

微加工技術徹底改變了電子學和光子學，創造了從微處理器、太陽能電池到檢測食品污染或癌細胞的生物感測器等各種微米和奈米級設備。如果研究人員能夠改進微加工技術，使其與生物領域相容，這項技術還能推動醫學和生物醫學工程的發展。

因此，丁鑷、邱敏和同事們採用了一種名為冰刻的技術，用電子束在覆蓋著薄薄一層冰的生物組織上雕刻圖案，當剩餘的冰昇華時，圖案就會留下。還有什麼生物比幾乎堅不可摧的緩步動物更適合被冷凍、被冰覆蓋，然後再暴露在電子束下呢？

研究團隊透過緩慢脫水，使緩步動物進入隱生狀態（一種半死不活的狀態）。然後，研究人員將一隻緩步動物放在一張碳複合紙上，將紙張冷卻至攝氏零下143度（零下226華氏度），並在水熊蟲表面覆蓋一層茴香醚（一種聞起來像茴香的有機化合物）。冷凍的茴香醚在緩步動物繪製圖案時保護了其表面免受聚焦電子束的傷害。

當苯甲醚暴露在光束下時，它會發生反應，形成一種新的生物相容性化合物，這種化合物在較高溫度下會黏附在緩步動物的表面。當緩步動物在真空條件下升溫至室溫時，任何未反應的冷凍苯甲醚都會昇華，並留下反應後的苯甲醚圖案。最終，研究人員對緩步動物進行補水並使其恢復活力，它便擁有了新的「紋身」。

這項技術精度極高，使團隊能夠創造出各種微圖案：小至72奈米寬的方塊、點和線條，甚至包括大學的標誌。約40%的緩步動物在這項技術中存活了下來，研究人員表示，透過進一步的微調，這一比例有望進一步提高。最重要的是，緩步動物似乎不介意新的刺青：補水後，它們的行為沒有任何改變。這些結果表明，這項技術可能適用於將微電子元件或感測器列印到活體組織上。

加文金（Gavin King）是一位被認為發明了冰刻技術的研究員，他並未參與這項研究，但他總結道：「對生物物質進行圖案化是一項挑戰，而這一進展預示著新一代生物材料設備和生物物理感測器的出現，而這些以前只存在於科幻小說中。」丁和邱希望，在邁出這第一步之後，這項工作能夠推動未來的生物醫學應用程式。

編譯自/ ScitechDaily