科学家发现了一种“纹身”缓步动物的方法

如果你以前没有听说过缓步动物，准备好被惊叹吧。这些笨拙的八条腿的生物，绰号水熊，大约半毫米长，几乎可以在任何情况下生存：寒冷的温度、接近饥饿、高压、辐射暴露、外太空等等。研究人员在《纳米快报》杂志上报道，他们利用缓步动物几乎坚不可摧的特性，给这些动物留下了微小的“纹身”，以测试一种微细加工技术，从而构建微观的生物相容性设备

“通过这项技术，我们不仅仅是在缓步动物身上创造微型机器人，我们还将这种能力扩展到包括细菌在内的各种生物，”论文合著者丁赵解释道

微细加工彻底改变了电子和光子学，创造了从微处理器和太阳能电池到检测食品污染或癌细胞的生物传感器的微型和纳米级设备。但如果研究人员能够调整微细加工技术，使其与生物领域兼容，这项技术也可以推动医学和生物医学工程的发展

因此，赵、闵秋和同事们采用了一种工艺，用电子束将图案雕刻成一层薄薄的覆冰活体组织，称为冰光刻，当剩余的冰升华时，留下一个设计。还有什么生物比几乎坚不可摧的缓步动物更适合被冷冻、裹上冰，然后暴露在电子束下

研究小组通过缓慢使微观动物脱水，使缓步动物进入隐生物状态（一种半死、假死的状态）。然后，研究人员将一个单独的缓步动物放在碳复合纸上，将纸张冷却到-226°F（-143°C）以下，并用苯甲醚保护层覆盖水熊，苯甲醚是一种闻起来像茴香的有机化合物。冷冻的苯甲醚在绘制图案时保护缓步动物的表面免受聚焦电子束的影响

当暴露在光束中时，苯甲醚发生反应，形成一种新的生物相容性化合物，在更高的温度下粘附在缓步动物的表面。当缓步剂在真空下加热到室温时，任何未反应的冷冻苯甲醚都会升华并留下反应苯甲醚的图案。最后，研究人员为缓步动物补充了水分并使其复活，然后又纹上了新的纹身

这项技术的精度使团队能够创建各种微图案：小至72纳米宽的正方形、点和线，甚至是大学的标志。大约40%的缓步动物在手术中幸存下来，研究人员表示，通过进一步的微调可以改善这一情况。最重要的是，缓步动物似乎并不介意他们的新纹身：一旦重新补充水分，他们的行为就没有变化。这些结果表明，该技术可能适用于将微电子或传感器打印到活组织上

Gavin King，一位被认为发明了冰光刻技术的研究人员，他没有参与这项研究，他得出结论，“对生物进行构图是一项挑战，这一进展预示着新一代的生物材料设备和生物物理传感器，而这些设备和传感器以前只出现在科幻小说中。” More information: Zhirong Yang et al, Patterning on Living Tardigrades, Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c00378

Journal information: Nano Letters