Se non avete mai sentito parlare di un tardigrado, preparatevi a rimanere a bocca aperta, queste goffe creature a otto zampe, soprannominate “orsi d’acqua”, sono lunghe circa mezzo millimetro e possono sopravvivere praticamente a tutto: temperature gelide, carestia, alta pressione, esposizione alle radiazioni, sopravvivenza nello spazio e altro ancora.
I ricercatori, nello studio pubblicato sulla rivista Nano Letters, hanno sfruttato la straordinaria resistenza dei tardigradi per dotarli di minuscoli “tatuaggi”, finalizzati per testare una tecnica di microfabbricazione che permette di costruire dispositivi microscopici e biocompatibili.
Ding Zhao, coautore dello studio, ha affermato:
«Attraverso questa tecnologia non stiamo solo creando micro-tatuaggi sui tardigradi, stiamo estendendo questa capacità a vari organismi viventi, compresi i batteri».
La microfabbricazione ha rivoluzionato l’elettronica e la fotonica, creando dispositivi su scala micro e nanometrica che spaziano dai microprocessori alle celle solari, fino ai biosensori che rilevano la contaminazione degli alimenti o le cellule cancerose. La tecnologia potrebbe anche far progredire la medicina e l’ingegneria biomedica, se i ricercatori riuscissero ad adattare le tecniche di microfabbricazione per renderle compatibili con il mondo biologico.
Ding Zhao, Min Qiu e colleghi hanno utilizzato una tecnica che permette di incidere un disegno con un fascio di elettroni in un sottile strato di ghiaccio che ricopre i tessuti viventi, chiamata litografia del ghiaccio, lasciando un disegno quando il ghiaccio rimanente sublima, ovvero, quando una sostanza passa direttamente dallo stato solido a quello gassoso senza passare per lo stato liquido. Il quasi indistruttibile tardigrado si è rivelato una delle creature più adatte a essere congelata, ricoperta di ghiaccio e poi esposta a un fascio di elettroni.
Il team di ricercatori ha indotto uno stato criptobiotico nei tardigradi (una condizione simile a un’animazione sospesa, vicina alla morte) disidratando lentamente questi minuscoli organismi. Successivamente, hanno posizionato un singolo tardigrado su un foglio di carta composito al carbonio, raffreddato a una temperatura inferiore a -143 °C, e lo hanno rivestito con uno strato protettivo di anisolo, un composto organico caratterizzato da un aroma simile a quello dell’anice.
L’anisolo congelato è stato utilizzato per proteggere la superficie del tardigrado durante un processo in cui un fascio di elettroni focalizzato veniva usato per tracciare un disegno, questo fascio ha causato una reazione chimica nell’anisolo, trasformandolo in un nuovo composto biocompatibile che si è legato alla superficie del tardigrado.
Il tardigrado successivamente è stato riscaldato a temperatura ambiente in condizioni di sotto vuoto, durante questo riscaldamento, l’anisolo congelato che non aveva reagito è “sublimato”, un fenomeno fisico in cui una sostanza passa direttamente dallo stato solido a quello gassoso senza transitare per lo stato liquido. L’anisolo congelato, in questo caso, si è trasformato in gas, lasciando sulla superficie del tardigrado solo il disegno formato dal composto chimico reagito.
Infine, i ricercatori hanno reidratato e rianimato il tardigrado, che è tornato in vita mostrando il “tatuaggio” creato dal disegno chimico sulla sua superficie.
Il team di ricercatori, grazie alla precisione di questa tecnica, è riuscito a creare diversi micromodelli, come quadrati, punti, linee con dimensioni fino a 72 nanometri e persino il logo dell’università. Circa il 40% dei tardigradi ha superato con successo la procedura, e i ricercatori ritengono che con ulteriori miglioramenti la percentuale possa aumentare.
L’aspetto più significativo è che i tardigradi sembrano non essere disturbati dai loro nuovi tatuaggi: una volta reidratati, non mostrano alcun cambiamento nel comportamento. I risultati suggeriscono che la tecnica potrebbe essere promettente per la stampa di microelettronica, o sensori, direttamente su tessuti viventi.
Gavin King, ricercatore a cui si attribuisce l’invenzione della tecnica della litografia su ghiaccio, non coinvolto in questo studio, ha affermato:
«Modellare la materia vivente rappresenta una sfida complessa, ma questo avanzamento apre la strada a una nuova generazione di dispositivi biomateriali e sensori biofisici, trasformando in realtà ciò che un tempo apparteneva esclusivamente alla fantascienza».
Ding Zhao, Min Qiu e colleghi, dopo questo primo passo, sperano che questo lavoro, in futuro, possa favorire progressi nel campo della biotecnologia e della nanofabbricazione. L’idea di sviluppare cyborg microbici implica la fusione di organismi viventi con componenti tecnologici, creando entità ibride che potrebbero avere applicazioni biometiche rivoluzionarie.
