Tatuaggi e ghiaccio per trasformare i microrganismi in robot viventi

Nanotatuaggi fatti direttamente sul corpo di microrganismi noti per la loro resistenza alle condizioni più estreme hanno aperto la strada per trasformarli in robot viventi . Si tratta di una delle prime prove riuscite di nano-fabbricazione su organismi viventi , che si è infatti guadagnata la copertina della rivista Nano Letters. Il risultato, ottenuto da un gruppo di ricercatori guidato dalla cinese Westlake University, apre anche ad altre applicazioni in campi che vanno dai biosensori alla biomedicina , fino all’ astrobiologia .

I tardigradi sono minuscoli invertebrati, noti anche con il nome di ‘ orsi d’acqua ’, diffusi in tutto il pianeta, dagli abissi oceanici alle vette più alte. Sono in grado di sopravvivere in condizioni che sarebbero letali per quasi tutti gli altri esseri viventi : totale disidratazione , temperature di 150 o -272 gradi, livelli di radiazioni centinaia di volte più alti di quelli che ucciderebbero un essere umano, mancanza di ossigeno, pressioni anche sei volte maggiori di quelle dei fondali oceanici e persino lo spazio. Ciò anche grazie alla loro capacità di entrare, all’occorrenza, in uno stato dormiente detto criptobiosi, nel quale sospendono ogni attività metabolica.

È in questo stato che i ricercatori coordinati da Ding Zhao e Min Qiu hanno eseguito i nanotatuaggi, utilizzando la tecnica della litografia elettronica assistita dal ghiaccio : in un ambiente sottovuoto a circa -130 gradi, il vapore acqueo si condensa in uno strato di ghiaccio supersottile e superliscio, che funge come base temporanea sulla quale stampare’le strutture grazie ad un fascio di elettroni, minimizzando così i danni all’organismo dovuti alle radiazioni e alla presenza di sostanze tossiche. I nanotatuaggi sono rimasti stabili anche in seguito a stiramento, risciacquo, asciugatura e immersione in un solvente, e il 40% dei tardigradi sono sopravvissuti alla procedura.

Si tratta di un primo passo verso robot viventi , che integrano componenti artificiali in cellule ed interi organismi viventi: i nanotatuaggi potrebbero infatti essere progettati per conferire nuove capacità a questi invertebrati e per fargli svolgere particolari compiti , ad esempio rilevare sostanze inqinanti nell’ambiente o diagnosticare malattie .

“Attraverso questa tecnologia non stiamo solo creando micro-tatuaggi sui tardigradi – commenta Zhao – stiamo estendendo questa capacità a più organismi viventi, compresi i batteri ”. Le tecnologie nanometriche, infatti, hanno compiuto grandi passi avanti negli ultimi anni, ma trasferire queste stesse tecnologie su minuscoli esseri viventi resta ancora una sfida. “Oltre ai tardigradi – aggiungono gli autori – il nostro approccio potrebbe essere applicabile anche ad altri organismi con elevata resistenza allo stress, o adatti alla crioconservazione”.