Тихоходкам набили татуировки электронным пучком

Китайские материаловеды нанесли татуировки живым тихоходкам. Для этого они использовали электронный пучок, а для защиты применили слой замороженного анизола. Пока что процедуру перенесли 40 процентов тихоходок, но авторы предполагают, что в дальнейшем выживаемость можно будет повысить. Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters.

Ученые давно знают, что живые организмы можно сделать частью материала или устройства. Например, в микробном топливном элементе получение и передачу зарядов осуществляет пленка бактерий. Существуют и более сложные изолированные роботы на основе микроорганизмов или отдельных клеток. Их можно использовать, например в качестве «тягловой силы» для доставки лекарств. Однако методов работы с живыми материалами у ученых пока не так много. Приходится обходиться без спекания, травления, использования вакуума и других эффективных, но жестких процедур.

Китайские материаловеды под руководством Миня Цю (Min Qiu) из Университета Уэстлейка немного расширили набор инструментов, доступный для обработки живых материалов. Они научились наносить животным татуировки с помощью метода ледяной литографии. Ученые работали с тихоходками — миниатюрными беспозвоночными, которые известны своей живучестью. Тихоходки могут переносить экстремальный холод, жару и разные виды излучения, впадая в состояние ангидриоза (сильного обезвоживания).

Чтобы нанести татуировки, ученые заставили тихоходок впасть в ангидриоз, охладили их до температуры −143 градуса Цельсия и пропустили над ними пары анизола (простого эфира фенола). В таких условиях анизол быстро замерз на поверхности беспозвоночных, образовав аналог ледяного покрова.

Затем тихоходок поместили в камеру электронного микроскопа и обработали сфокусированным электронным пучком. Там, куда направили пучок, анизол превратился в твердые углеродные наноструктуры. Одновременно слой анизола выполнил и защитную роль, закрыв кожу тихоходки от непосредственного контакта с электронным пучком.

Ученые обнаружили, что после того, как нанесение татуировки закончено, достаточно осторожно разморозить тихоходку: необработанный «анизоловый лед» растает и его можно будет легко удалить. А вот полученные под действием электронного пучка наноструктуры останутся на поверхности кутикулы. Подобрав параметры электронного пучка, авторы сумели нанести структуры в виде точек, квадратов и полосок с разрешением до 72 нанометров.

После окончания процедуры тихоходок вновь смачивали водой и помещали в питательную среду. Процент выживаемости был не очень высоким — около 40 процентов. Впрочем, Цю и его коллеги предполагают, что его можно будет повысить, оптимизировав процесс охлаждения. Хорошей новостью ученые посчитали то, что выжившие тихоходки с татуировками никаких изменений в поведении не показывали: они передвигались и кормились так же, как и до процедуры.

В дальнейшем Цю и его коллеги планируют усложнить татуировки и наносить сенсоры и компоненты микроэлектроники. Также они предполагают адаптировать метод для работы с другими мелкими организмами, которые могут переносить низкие температуры.

Ранее мы писали о светоизлучающих переводных татуировках на основе люминесцентных полимеров. Ученые изготовили их на бумажных подложках для обычных переводных татуировок. Поэтому в процессе образуется меньше вредных отходов, а готовое изделие можно перенести на кожу, просто смочив водой (правда пока что опция доступна только людям).