美国佛罗里达州立大学综合纳米研究所(INSI)的科学家利用改进的沾笔纳米光刻技术,成功将柔性生物材料与坚硬材料结合,创造出自然界中不存在的生物超材料。这项研究于2010年4月发表在《自然—纳米技术》杂志上,由生物学家史蒂文·勒恩荷特领导。
沾笔纳米光刻是一种利用原子力显微镜探针将“墨水”分子转移到基底表面的纳米加工技术。勒恩荷特团队将其改进,使柔性材料(如脂质)能够以纳米级精度被“刻写”在硬质基底上,形成多层结构。实验中,他们制备了脂质多层光栅,高度控制在5至100纳米之间,这种结构具有独特的光学性质,可作为生物传感器。
生物超材料是一类人工设计的复合材料,其性质由结构而非成分决定。该研究中的材料通过将敏感生物元素与物理器件结合,能够现场检测生物制剂,在医学诊断、组织工程、药物开发和芯片制造等领域具有广阔应用前景。例如,未来可能开发出便携式诊断芯片,集成在手机中快速分析血样或尿样。
勒恩荷特博士在德国明斯特大学获得博士学位,曾在德国领导纳米研究小组。他于2009年加入佛罗里达州立大学综合纳米研究所,该所汇聚了细胞与分子生物学、化学、材料科学、工程和物理学等多学科人才,为跨学科创新提供了平台。勒恩荷特的工作受到同行高度评价,被认为是在从事“未来的生物学研究”。