科學家為「不死」水熊蟲紋身 助攻奈米生醫研究

丹麥科學家利用新技術，成功在微小水熊蟲身上「紋上」精密的奈米圖案。（圖取自Technical University of Denmark）

〔編譯陳成良／綜合報導〕丹麥技術大學（DTU）科學家利用新技術，首度成功在微小活體水熊蟲（tardigrade）身上「紋上」精密奈米圖案。這項發表於《奈米通訊》（Nano Letters）的突破，證實了在生物體進行微奈米加工的可行性，為開發微型生物相容裝置、感測器及活體奈米機器人等應用開啟新頁。

在奈米技術中，於微小表面蝕刻精細圖案至關重要，但要在脆弱活體上實現高解析度加工向來是重大挑戰。此研究旨在探索結合奈米技術與生物系統的潛力，未來或可擴展應用於細菌等其他微生物。

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《Science Alert》報導，研究團隊改良了「冰微影術」（ice lithography）這項奈米加工技術。它屬於電子束微影術，利用電子束蝕刻圖案。為避免電子束直接衝擊造成損傷或污染，科學家發現在目標物與電子束間覆蓋薄冰作為保護層，能達成極高解析度蝕刻。

圖解冰微影術為水熊蟲「紋身」的關鍵步驟：（a） 低溫冷卻 （b） 覆上保護冰層 （c） 電子束寫入圖案 （d） 回溫使圖案顯現。（圖取自Technical University of Denmark）

水熊蟲以強韌生命力聞名，能在惡劣環境下脫水進入「乾眠」（cryptobiosis）代謝暫停狀態，環境好轉即復甦。研究團隊利用此特性，先誘導水熊蟲乾眠，使其能承受後續實驗條件。實驗時，單隻乾眠水熊蟲置於真空室的碳複合紙上，冷卻至攝氏零下143度，再塗上液態茴香醚（anisole）作為保護冰層。

接著，電子束依預設圖案照射，使保護層的茴香醚在照射區反應，形成能黏附於水熊蟲表皮的新化合物。待水熊蟲回溫後，精細圖案即留在其體表，細節可小至72奈米（約人類髮絲千分之一寬）。最後，科學家取出水熊蟲補充水分，嘗試使其復甦。

結果顯示，40%的水熊蟲成功存活且行動正常，體表帶著奈米「紋身」。這些圖案相當耐久，歷經拉伸、浸泡、沖洗與乾燥處理後仍清晰可見。研究證實，冰微影術確實能在活體生物上進行原位微奈米圖案製作。

儘管水熊蟲抗壓性極強，其他生物未必能承受此過程，但這項研究畢竟是開創性的一步。技術可行性獲證實後，科學家可望改良製程以提高存活率。團隊認為，此方法未來或適用於其他抗壓性強或適合低溫保存的生物，並預期將更多微奈米製造技術融入生物系統，可望加速微生物感測、仿生裝置及活體微型機器人等領域的進展。

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