Uma técnica recém-desenvolvida permitiu que cientistas tatuassem padrões diretamente nos minúsculos corpos de tardígrados vivos.
A ideia não era tornar esses animais microscópicos ainda mais interessantes do que já são (se é que isso é possível). O objetivo, na prática, é abrir caminho para dispositivos biocompatíveis em escala minúscula - como sensores, circuitos integrados e até robôs vivos em nanoescala.
Além disso, o procedimento ajuda a entender melhor a resistência extraordinária dos tardígrados: alguns, mas não todos, aguentaram o processo e conseguiram voltar a se movimentar, desfilando por aí com as novas marcas.
"Por meio desta tecnologia, não estamos apenas criando microtatuagens em tardígrados", explica o engenheiro óptico Ding Zhao, da Universidade Técnica da Dinamarca, "estamos estendendo essa capacidade para diversos organismos vivos, incluindo bactérias".
Padrões em nanoescala: por que isso ainda é difícil em organismos vivos
A gravação de padrões em objetos e superfícies muito pequenas é uma etapa essencial para o avanço da nanotecnologia. Houve progresso considerável em levar tecnologias já existentes para a nanoescala na engenharia de materiais, mas aplicar padrões de alta resolução em organismos vivos diminutos ainda é um desafio.
Para tatuar um tardígrado, Zhao e colegas adaptaram uma técnica de nanofabricação chamada litografia de gelo. Trata-se de um tipo de litografia por feixe de elétrons, em que um feixe é direcionado ao alvo para “esculpir” um padrão em nanoescala sobre uma superfície.
Em superfícies com desenhos muito delicados, a litografia por feixe de elétrons, quando usada sozinha, pode causar contaminação ou danos. Pesquisadores descobriram que inserir uma camada extremamente fina de gelo entre o feixe e a superfície evita esse problema, permitindo gravações em escalas menores que 20 nanómetros.
Para comparação, um fio de cabelo humano típico tem cerca de 80.000 a 100.000 nanómetros de largura. Já os tardígrados chegam a aproximadamente 500.000 nanómetros.
O estado "tun" e a criptoobiose dos tardígrados
Os tardígrados são famosos por serem quase indestrutíveis, e uma parte disso se relaciona ao seu estado "tun". Quando o ambiente se torna inviável, o tardígrado desidrata o corpo e entra numa forma de metabolismo suspenso chamada criptoobiose, voltando à atividade quando as condições se normalizam. Nesse estado, ele consegue suportar situações extremas, incluindo congelamento e ebulição.
A equipa de Zhao começou induzindo a criptoobiose nos tardígrados e, em seguida, mantendo-os armazenados até chegar a vez de cada um passar sob o feixe de elétrons.
Como a litografia de gelo foi aplicada em cada tardígrado
Para diminuir o tempo de exposição às condições do experimento, apenas um tardígrado era processado por vez. Cada animal foi colocado sobre uma folha de papel compósito de carbono dentro de uma câmara de vácuo, que então foi arrefecida até -143 graus Celsius.
Depois, uma camada de anisol (um composto líquido incolor com odor semelhante ao de anis) foi aplicada sobre o tardígrado já resfriado, funcionando como o “gelo” protetor contra o feixe de elétrons. Nas áreas atingidas pelo feixe, o anisol reagia e formava um novo composto, que aderiu à pele do tardígrado.
Quando o tardígrado voltava a aquecer dentro da câmara de vácuo, o padrão finamente inscrito permanecia, com detalhes tão pequenos quanto 72 nanómetros. Na sequência, os cientistas retiravam cada tardígrado, reidratavam-no e tentavam reanimá-lo.
Quarenta por cento dos tardígrados sobreviveram ao procedimento e conseguiram movimentar-se normalmente, agora com as tatuagens. As marcações continuaram no lugar mesmo depois de serem submetidas a condições como estiramento, imersão, enxágue e secagem.
"Este estudo demonstra com sucesso a fabricação in situ de micro/nanopadrões em organismos vivos usando litografia de gelo", escrevem os pesquisadores no artigo.
O que vem a seguir para micro/nanofabricação em sistemas biológicos
Os tardígrados conseguem lidar com adversidades muito melhor do que a maioria dos organismos; por isso, outras formas de vida talvez não resistam ao mesmo processo. Ainda assim, os autores tratam o trabalho como um primeiro passo: agora que foi demonstrado que isso é possível, a técnica pode ser ajustada para tentar elevar a taxa de sobrevivência.
"Além de tardígrados, a nossa abordagem também pode ser aplicável a outros organismos com alta resistência ao stresse ou adequados para criopreservação", conclui a equipa.
"Antecipamos que a integração de mais técnicas de micro/nanofabricação com sistemas biologicamente relevantes na micro/nanoescala fará avançar ainda mais áreas como sensoriamento microbiano, dispositivos biomiméticos e microrrobôs vivos".
A pesquisa foi publicada na revista Nano Letters.
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