微纳制造技术与生物科学交叉融合
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Nature发布年度最佳科学图片,西湖大学“纹身水熊虫”入选
生物世界· 2025-12-16 12:11
文章核心观点 - 国际顶尖学术期刊《自然》盘点了2025年最佳科学图片,这些图片是科学与艺术碰撞的直观记录,展现了从天文、生物医学到生态保护等多个科学前沿领域的突破性进展与视觉奇观 [3] 漫步阳光中 - 天文摄影师与跳伞者合作,通过特制太阳望远镜捕捉到跳伞者剪影映衬在太阳表面的惊险画面,背景中可见由强磁场形成的暗色太阳黑子 [6] 纹身水熊虫 - 西湖大学研究团队利用电子束在覆盖水熊虫的冰层上蚀刻,通过“冰刻”技术实现了在活体水熊虫皮肤上绘制微纳米尺度图案,创造了世界上最小的“纹身” [9][10][13] - 该技术是半导体制造技术与生物学的首次结合,精度极高,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 [9][10] 绿色生活 - 显微图像展示团藻群落在水滴中漂浮,每个球体由成百上千个协同工作的独立细胞组成,揭示了早期多细胞生命的可能面貌 [15] 人造肾脏 - 南加州大学凯克医学院研究团队在实验室培育出人类肾脏“类器官组装体”,其微小过滤单元围绕中央引流管形成,组织方式与真实肾脏相似 [18] - 该结构移植到小鼠体内后能够过滤血液并吸收蛋白质,是向创造人工肾脏迈出的重要一步 [18] 红色闪电 - 摄影师在新西兰上空捕捉到罕见的“红色精灵”现象,这是由大气中向上喷射的电能爆发引起,形成锯齿状发光形状,持续时间仅几毫秒 [20] 太阳能蛞蝓 - 一种学名为Costasiella kuroshimae的海蛞蝓能以藻类为食,并将其叶绿体吸收到自己的细胞内进行光合作用制造能量,仿佛拥有太阳能动力 [23] - 照片记录了该海蛞蝓头部长着像绵羊耳朵一样的感官器官,并正在以螺旋状产卵的场景 [23] 犀牛复兴 - 肯尼亚的黑犀牛得益于保护措施已从濒临灭绝中恢复,照片展示了团队救治一头生病犀牛所需的技术与协作 [26] 惊悚的拥抱 - 自然摄影师在印度拍摄到一对正在求偶的蟹蛛,照片突显了某些物种中雌性体型比雄性大60倍以上的显著差异 [29] 森林时光机 - 科学家在巴西建造了一座“时间机器”,将二氧化碳泵入森林冠层以模拟未来大气条件,研究该生物群落如何适应气候变化 [32] - 该项目位于贝伦市附近,2025年11月的COP30气候峰会就在此举行 [32] 星云图像 - 图像捕捉到了三叶星云和礁湖星云,是由智利薇拉·C·鲁宾天文台在2025年投入使用的全球最大数码相机拍摄的数百张照片合成,该相机像素达3200万 [34] 第一缕光 - 美国加州洛杉矶在2025年1月经历了有记录以来一些最致命、破坏性最强的火灾,大火将数千座建筑化为废墟 [37] - 研究人员指出城市建筑高密度、强风以及“天气骤变”是助长火势迅速蔓延的因素,随着地球变暖,类似的都市火灾风暴未来可能更常见 [37] 火之环 - 摄影师在智利比亚里卡火山捕捉到火山喷发的熔岩照亮两片异常规整圆形云朵的景象,该摄影师定期前往火山以监测其活动 [39]
登上Nature头条:西湖大学最新研究,在水熊虫身上绘制世界最小“纹身”
生物世界· 2025-05-04 08:37
研究成果 - 西湖大学仇旻团队和赵鼎团队的研究成果"水熊虫身上的世界最小纹身"入选Nature四月最佳科学图片并登上官网头条[2][4] - 该研究首次将半导体制造技术与生物学相结合,利用冰刻技术在活体水熊虫表面实现微纳米尺度图案的原位制造[4][8] - 研究论文题为"Patterning on Living Tardigrades"发表在Nano Letters期刊并被选为当期封面论文[4] 技术突破 - 创新性开发冰刻技术,克服传统微纳加工技术在生物体系应用中的局限性如难保形旋涂、辐射损伤和有毒溶剂使用等问题[8] - 技术关键步骤包括:在隐生状态水熊虫表面覆盖纳米冰膜,通过电子束曝光使特定区域冰膜转化为稳定固体图案,复苏后图案仍清晰可见[8] - 该技术可实现最小72纳米的任意图案原位加工,图案在经历拉伸、冲洗、浸泡等外部作用后仍保持优异黏附性[8] 应用前景 - 高精度冰刻技术可能在生物医学工程领域得到应用,为微生物传感、仿生器件和活体微型机器人等领域提供新技术路径[10] - 研究团队正致力于将该方法应用于更小的生物体包括细菌的"纹身"制造[10] - 该研究展现了微纳制造技术与生物科学交叉融合的巨大潜力[10]