Nova técnica tatua tardígrados vivos com litografia de gelo

Uma técnica recente permitiu a investigadores tatuarem padrões nos minúsculos corpos de tardígrados vivos.

O objectivo não era tornar estes animais microscópicos ainda mais impressionantes do que já são (se é que isso é possível). A ideia é, antes, abrir caminho à criação de dispositivos biocompatíveis ultrapequenos - como sensores, circuitos integrados e até robôs vivos à nanoescala.

O processo também ajuda a compreender melhor a extraordinária resistência dos tardígrados: alguns, embora não todos, sobreviveram à experiência e voltaram a mexer-se com as novas marcas, como pequenos durões tatuados.

"Com esta tecnologia, não estamos apenas a criar microtatuagens em tardígrados", explica o engenheiro óptico Ding Zhao, da Universidade Técnica da Dinamarca, "estamos a alargar esta capacidade a vários organismos vivos, incluindo bactérias".

Tatuagens em tardígrados vivos e o que isto pode permitir

Conseguir gravar padrões em objectos e superfícies muito pequenos é um elemento central no desenvolvimento da nanotecnologia. Têm-se registado avanços importantes ao adaptar tecnologias existentes à nanoescala para engenharia de materiais, mas aplicar padrões de alta resolução em organismos vivos extremamente pequenos continua a ser um desafio.

Para tatuar um tardígrado, Zhao e os colegas modificaram uma técnica de nanofabricação chamada litografia de gelo. Trata-se de uma forma de litografia por feixe de electrões, na qual um feixe de electrões é direccionado para um alvo para gravar um padrão à nanoescala numa superfície.

Em superfícies com padrões muito finos, a litografia por feixe de electrões, por si só, pode causar contaminação ou danos. Os cientistas perceberam que uma camada muito fina de gelo entre o feixe e a superfície evitava esse problema, permitindo gravar a escalas inferiores a 20 nanómetros.

Para contextualizar, um cabelo humano tem em média cerca de 80.000 a 100.000 nanómetros de largura. Já os tardígrados podem atingir aproximadamente 500.000 nanómetros.

Criptobiose (estado “tun”) e preparação para a litografia de gelo

Os tardígrados são conhecidos pela sua quase indestrutibilidade, e parte disso relaciona-se com o chamado estado "tun". Quando as condições ambientais se tornam insuportáveis, o tardígrado desidrata o corpo e entra num estado de metabolismo suspenso - a criptobiose - regressando à actividade quando o ambiente volta ao normal. Um tardígrado em tun consegue suportar condições extremas, incluindo congelamento e ebulição.

A equipa de Zhao começou por induzir a criptobiose nos tardígrados e manteve-os armazenados até chegar a vez de cada um ser exposto ao feixe de electrões.

Para reduzir a exposição às condições experimentais, apenas um tardígrado foi processado de cada vez. Cada indivíduo foi colocado sobre uma folha de papel compósito de carbono dentro de uma câmara de vácuo, que depois foi arrefecida até -143 graus Celsius (-226 Fahrenheit).

Em seguida, aplicou-se sobre o tardígrado arrefecido uma camada de anisol (um composto líquido incolor com cheiro a anis) para funcionar como gelo protector contra o feixe de electrões. Nas zonas atingidas pelo feixe, o anisol reagiu, originando um novo composto que ficou aderido à pele do tardígrado.

Quando o tardígrado voltou a aquecer dentro da câmara de vácuo, o padrão finamente gravado permaneceu, com detalhes tão pequenos como 72 nanómetros. Depois, os cientistas retiraram cada tardígrado, reidrataram-no e tentaram reanimá-lo.

Taxa de sobrevivência, durabilidade das marcas e próximos passos

Quarenta por cento dos tardígrados sobreviveram ao procedimento e conseguiram mover-se normalmente, exibindo as novas tatuagens. As marcações mantiveram-se no lugar mesmo após serem submetidas a condições como esticar, deixar de molho, enxaguar e secar.

"Este estudo demonstra com sucesso a fabricação in situ de micropadrões/nanopadrões em organismos vivos usando litografia de gelo", escrevem os investigadores no artigo.

Embora os tardígrados estejam mais bem preparados do que a maioria dos organismos para aguentar as dificuldades que lhes sejam impostas, outras formas de vida podem não suportar o processo. Ainda assim, o trabalho representa apenas um primeiro passo: agora que ficou demonstrado que é possível, os cientistas podem ajustar a técnica para tentar aumentar a taxa de sobrevivência.

"Além dos tardígrados, a nossa abordagem também pode ser aplicável a outros organismos com elevada resistência ao stress ou adequados para criopreservação", conclui a equipa.

"Antecipamos que a integração de mais técnicas de micro/nanofabricação com sistemas biologicamente relevantes à micro/nanoescala fará avançar ainda mais áreas como a deteção microbiana, os dispositivos biomiméticos e os microrrobôs vivos".

A investigação foi publicada na Nano Letters.