Wetenschappers hebben een manier gevonden om tardigrades te ’tatoeëren’

Als je nog nooit van een tardigrade hebt gehoord, bereid je dan voor om wowed te zijn. Deze onhandige, achtbenige wezens, bijgenaamd waterberen, zijn ongeveer een halve millimeter lang en kunnen vrijwel alles overleven: vriestemperaturen, in de buurt van honger, hoge druk, blootstelling aan straling, de ruimte en meer. Onderzoekers rapporteren in het tijdschrift Nano letters profiteerde van de bijna onverwoestbare aard van de tardigrade en gaf de beestjes klein “tatoeages” Om een ​​microfabricatietechniek te testen om microscopische, biocompatibele apparaten te bouwen.

“Via deze technologie maken we niet alleen microtato’s op tardigrades-we breiden deze mogelijkheid uit naar verschillende levende organismen, waaronder bacteriën,” legt Ding Zhao uit, een co-auteur van de papier.

Microfabricage heeft een revolutie teweeggebracht in elektronica en fotonica, waardoor apparaten voor micro- en nanoschaal worden gecreëerd, variërend van microprocessors en zonnecellen tot biosensoren die voedselverontreiniging of kankercellen detecteren. Maar de technologie kan ook de geneeskunde en biomedische engineering bevorderen, als onderzoekers microfabricatietechnieken kunnen aanpassen om ze compatibel te maken met het biologische rijk.

Dus, Zhao, Min Qiu en collega’s gebruikten een proces dat een patroon met een elektronenstraal snijdt in een dunne laag ijscoating levend weefsel, ijslithografie genoemd, waardoor een ontwerp achterblijft wanneer het resterende ijs sublimeert. En welk wezen is beter geschikt voor bevroren, bedekt met ijs en vervolgens blootgesteld aan een elektronenstraal dan de bijna onverwoestbare tardigrade?

Het team plaatste tardigrades in een cryptobiotische toestand (een soort half dode, gesuspendeerde animatie) door de microscopische dieren langzaam uitdrogen. Vervolgens plaatsten de onderzoekers een individuele tardigrade op een koolstofcomposietpapier, koelden het vel onder -226 ° F (-143 ° C) en bedekten de waterbeer met een beschermende laag anisole-een organische verbinding die ruikt naar anijs. De bevroren anisol beschermde het oppervlak van de tardigrade tegen de gefocuste elektronenstraal terwijl het het patroon trok.

Bij blootstelling aan de balk reageerde de anisol en vormde een nieuwe biocompatibele chemische verbinding die bij hogere temperaturen aan het oppervlak van de tardigrade vasthield. Terwijl de tardigrade zich onder vacuüm verwarmde tot kamertemperatuur, sublimeerde elke niet -gereageerde bevroren anisol en liet het patroon van gereageerde anisole achter. Ten slotte hebben de onderzoekers de Tardigrade gerehydreerd en nieuw leven ingeblazen, die vervolgens een nieuwe tatoeage droeg.

De precisie van deze techniek stelde het team in staat om een ​​verscheidenheid aan micropatnes te maken: vierkanten, stippen en lijnen zo klein als 72 nanometers breed en zelfs het logo van de universiteit. Ongeveer 40% van de tardigrades overleefde de procedure, en de onderzoekers zeggen dat dat kan worden verbeterd met verdere been. Het belangrijkste is dat de tardigrades hun nieuwe tatoeages niet leken te vinden: eenmaal gerehydrateerd, vertoonden ze geen gedragsveranderingen. Deze resultaten geven aan dat deze techniek geschikt kan zijn voor het afdrukken van micro-elektronica of sensoren op levend weefsel.

Gavin King, een onderzoeker die wordt gecrediteerd voor het uitvinden van de Ice Lithography -techniek die niet bij deze studie betrokken was, concludeert, “Het is een uitdaging voor het leven van de patroon, en deze opmars porteert een nieuwe generatie biomateriale apparaten en biofysische sensoren die voorheen alleen aanwezig waren in science fiction.”

Na deze eerste stap hopen Zhao en Qiu dat dit werk in de toekomst vooruitgang kan bevorderen, zoals microbiële cyborgs en andere biomedische toepassingen.