Крошечные, но невероятно выносливые тихоходки (или «водяные медведи») стали объектом необычного эксперимента китайских учёных: им нанесли микроскопические «татуировки» с помощью высокоточной технологии, которая в будущем может найти применение в медицине, робототехнике и даже космических исследованиях.
Татуировки на тихоходках
Тихоходки — микроскопические животные длиной до полумиллиметра, известные своей способностью выживать в экстремальных условиях: от сильного холода и жары до вакуума открытого космоса. Эта уникальная стойкость сделала их идеальными кандидатами для эксперимента исследователей из Университета Вэстлейк (Китай), которые пытались напечатать узоры на живых организмах, не причиняя им вреда.
Методика заключалась в следующем: сначала живых тихоходок постепенно обезвоживали, погружая в состояние анабиоза. Затем их помещали на углеродную подложку и охлаждали до -143 °C. Поверх тел микросуществ наносили органическую жидкость — анисол, которая замерзала в тонкий ледяной слой. После этого учёные направляли электронный луч на определённые участки тела, вызывая химическую реакцию: лёд превращался в биосовместимое вещество, которое прочно прикреплялось к наружному покрову животного.
После нагревания и повторного увлажнения около 40% тихоходок выживали и продолжали нормально функционировать. Более того, нанесённые метки оставались стабильными даже после растяжения, промывания и высушивания. Учёные уверены, что по мере доработки метода показатель выживаемости будет расти.
Зачем это нужно?
Исследование может показаться курьёзным на первый взгляд. Но за этим экспериментом стоит прорывной подход, способный открыть новые горизонты в науке и технологиях.
Так, по словам одного из авторов работы, Дин Чжао, технология может быть масштабирована и применена к другим организмам, включая бактерии. В перспективе она может использоваться для создания крошечных кибер-организмов с встроенными датчиками и схемами, а также для новых методов криоконсервации и исследований в области астробиологии.
Создание микроскопических биороботов
Одно из главных направлений — разработка так называемых киборг-микроорганизмов, то есть живых существ с интегрированными электронными или химическими компонентами. Технология позволяет наносить проводящие элементы, сенсоры или даже схемы прямо на тело микроскопического существа — например, бактерии, одноклеточного или, как в данном случае, тихоходки.
Потенциальные применения таких микрокиборгов - точная целевая доставка лекарств в организме человека и исследование биохимических процессов в реальном времени.
Также их можно использовать как ииниатюрные "живые сенсоры" в труднодоступных местах организма или окружающей среды. Такие биосенсоры будут регистрировать присутствие определённых химических соединений, токсинов или изменений в окружающей среде. Они могут быть гибкими, адаптивными и самовосстанавливающимися — в отличие от обычной электроники.
Криоконсервация и астробиология
Метод обезвоживания и охлаждения, применённый к тихоходкам, перекликается с подходами к заморозке и сохранению живых тканей и клеток. Устойчивость маркировки после размораживания даёт надежду на создание новых методов криоконсервации, при которых можно будет не только сохранять, но и отслеживать состояние биоматериалов.
Кроме того, тихоходки уже доказали свою живучесть в космосе. Возможность маркировать их и отслеживать поведение или изменения под воздействием космических условий открывает дорогу к экспериментам за пределами Земли. Такие исследования важны для понимания, как может вести себя жизнь в экстремальных средах, и, возможно, для создания саморемонтирующихся микроскопических систем на борту космических аппаратов.
До сих пор большинство способов манипуляции с микроорганизмами были либо инвазивными, либо краткосрочными. Новая методика предлагает деликатный и долговечный способ интеграции функциональных элементов в живые системы, сохраняя их жизнеспособность. Это делает технологию универсальным инструментом на стыке биологии, нанотехнологий и медицины.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nano Letters.
