自然是最伟大的设计师和工程师，对于仿生制造来说，要想在实现并有效地应用生物功能，先进的加工技术是十分有必要的。现如今加工技术手段分为“Top-down”和“Bottom-up”两类加工手段，“Top-down”指的是自上而下的加工技术，包含光刻、压印等；“Bottom-up”指的是自下而上加工的加工手段，包含自组装、外延生长等。激光加工技术集成了这两类加工手段的特点，既能自上而下加工又能自下而上加工，成为现在最有力、高效的加工技术。

一、激光加工制备可重构的自驱动液滴微流控芯片

自然界中超浸润表面和液体输运行为为研发新型微流控器件提供了灵感，从灵感到实际应用还需要先进技术推动，如果想达到微流控芯片应用的水平，还需要实现液滴的精细化操控，这富有挑战。团队设计了一款可重构超疏水自驱动的模块液滴芯片，为研制超浸润微流控芯片提供了新思路。这款模块液滴芯片由激光雕刻一系列疏水聚合物模块组成，以重力为驱动力，实现液滴的传输、劈裂、融合、跳跃等操作，并且不会引起液滴的质量损失。此外，因为具备良好的超疏水性，模块液滴芯片能够有效地降低交叉污染风险。经过验证，模块液滴芯片可为光学检测、生物标记、化学合成等领域提供便携式实验平台，有望成为下一代微流控芯片。

图1 激光加工制备可重构的自驱动液滴微流控芯片

二、激光加工制备仿生成像系统

自然界中昆虫的复眼结构是复杂的成像系统，其不仅体积小，还能进行大视场的成像，在光学传感、成像等领域中具有广泛的应用前景。因此，如果能够完美复刻昆虫复眼结构，就能在三维成像、目标跟踪、监测等方面实现重要应用价值。受人眼可调晶状体的启发，通过飞秒激光直写技术制备了基于蛋白质材料（BSA）的刺激响应复眼。由于BSA在不同pH条件下的溶胀和收缩作用，因此可调节的视场（FOV，35°–80°）并实现眼球的可变焦距。飞秒激光加工制备基于智能蛋白质的复眼有利于集成制造微型可调谐成像系统。

图2 激光加工制备刺激响应复眼

三、激光加工制备人工肌肉骨骼系统

近年来，软体微纳机器人由于具有高灵活性、生物兼容性和机械弹性，在单细胞操控、靶向药物输送和微创手术等领域展现出广阔的应用前景。目前，基于智能材料的三维微纳结构成型是制备软体微纳机器人的一种常用方法。然而，现有的软体材料三维加工技术通常仅适用于单材料体系。单一软材料存在各向同性响应、自支撑机械强度低、耐久性和稳定性差等问题，这成为其未来应用的主要障碍。自然生物的肌肉骨骼系统为开发软硬结合的微纳机器人提供了灵感。然而，人工肌肉骨骼系统的制造通常需要将两种或两种以上性质不同的材料以亚微米尺度的分辨率编程组装成复杂的三维微纳结构，这在当前仍然是一个巨大的挑战。针对这个难题，团队合作报道了飞秒激光程序化加工人工肌肉骨骼系统，其中以相对刚性的光敏聚合物SU-8为骨架结构，以柔软的pH响应牛血清白蛋白(BSA)为智能肌肉。

图3 激光加工制备人工肌肉骨骼系统

最后，神奇的大自然经过数亿年的进化赋予了生命神奇的力量，虽然人类无法创造世界，但却试图改变生活。无论科技如何发展，器件如何变得智能，跟大自然这为设计师相比，我们都是渺小而微不足道的。当我们发现自然地奥秘，向自然模仿的时候，先进的制造技术将助我们一臂之力！