表面润湿性是一种基本的材料属性，在生物医学科学和工程中起着关键作用。当水接触角（WCA）低于90°时，表面被认为是亲水性的；当WCA超过90°时为疏水性；当WCA超过150°时为超疏水性。精确控制表面润湿性的能力已在多个领域得到探索，如油水分离[1]、自清洁[2]、防雾[3]、防腐[4]和集水[5]。在微流控技术中，润湿性工程的进步推动了开放表面流体技术和流体操控的创新[6],[7],[8]。更重要的是，可调表面润湿性已成为生物医学应用的关键因素，它直接影响细胞粘附、蛋白质吸附、组织工程、生物传感和药物输送[9],[10]。通过在微观和纳米尺度上调整润湿性，研究人员可以精确设计引导生物相互作用的界面。
硅是地球上第二丰富的元素（质量占比27.2%），仅次于氧[11]，具有环境友好性，已成为半导体产业和生物医学工程中的核心材料。由于其优异的机械、化学和电子性能，硅被广泛应用于微电子学、生物传感器、组织支架和可植入医疗设备中。在自然状态下，硅片通常具有亲水性，因为其表面覆盖着一层以硅醇（Si–OH）基团终止的薄氧化层[12]。通过多种制备和改性策略，可以进一步调整其表面润湿性[13],[14],[15],[16],[17],[18],[19],[20]。例如，可以在硅表面上制作微纳双尺度柱阵列，将其固有的亲水性转化为超疏水性[13]。同样，调节表面粗糙度可以调控细胞粘附和蛋白质相互作用，从而将润湿性控制与生物医学响应直接联系起来[14],[15],[16]。除了表面结构外，化学功能化（如硅烷化或氟基涂层）提供了另一种改性的强大方法，可以制造出稳定的疏水性和超疏水性表面[15],[17]。这些多功能的策略凸显了硅作为平台材料的独特地位，其表面属性可以满足电子和生物医学应用的严格要求。
多孔硅（PSi）最初由Arthur Uhlir Jr.在1956年的电抛光实验中发现[21]，并在1990年Canham发现其强烈的室温光致发光（PL）特性后受到广泛关注[22]。与块状硅不同，PSi具有极高的表面积与体积比、易于进行表面化学修饰、内在的光致发光特性、无毒性以及优异的生物相容性[23]。这些独特性质使PSi成为生物医学应用的理想平台。例如，PSi因其高载药能力和可控的释放动力学而被用作药物输送载体[24]；利用其PL和光学干涉效应作为生物传感基底[25]；由于其多孔结构和生物相容性，也被用作组织工程的支架[26]。此外，其表面润湿性可以调节以引导细胞粘附、蛋白质吸附和生物界面工程。为了利用这些功能，在硅基底上进行精确的图案化是必不可少的。传统方法（如光刻、电子束光刻和纳米压印光刻）可以实现微观和纳米尺度的图案形成[27],[28]，但通常需要多个步骤和光刻胶处理。相比之下，激光直接书写技术作为一种有前景的替代方案出现，实现了无需掩模的图案化，并简化了工作流程。
在本研究中，我们利用光学分辨率光声显微镜（OR-PAM）辅助的激光书写技术在PSi上实现了可编程的润湿性控制。首先通过电化学蚀刻制备出疏水性PSi，形成层次化的微/纳米多孔结构，然后进行1-辛烯硅氢化反应，使PSi表面带有耐水的烷基链。随后，聚焦的纳秒脉冲激光束选择性地将疏水区域转化为亲水区域，使水能够渗透到孔隙中。当PSi被水渗透时，由于硅的吸收作用，光声（PA）信号能够有效通过水介质传输；而疏水性PSi则保留一层薄空气层，阻碍PA信号的传输。利用这一特性，利用OR-PAM在20 μm的横向分辨率下观察到了PSi上的微米级亲水图案。利用PSi的大表面积进行蛋白质捕获，使用激光书写的微小亲水井来限制不同浓度的HRP-链霉亲和素溶液的2-μL液滴，通过PL淬灭实现了96.5 ng/mL的检测限。最后，PSi上的相互连接的亲水通道实现了开放表面的微流控扩散和混合。
