دانشمندان با تکنیک لیتوگرافی یخ الگوهای نانو را روی بدن خرسهای آبی خالکوبی کردند
پژوهشگران با استفاده از یک روش نوین به نام لیتوگرافی یخ، موفق شدند الگوهای بسیار ظریف را روی بدن خرسهای آبی زنده یا تا ردیگرادها حک کنند. این دستاورد تنها برای ثبت تصویر بر روی این موجودات میکروسکوپی نیست، بلکه راه را برای ساخت حسگرها، مدارها و رباتهای زنده در مقیاس نانو باز میکند.
این فرآیند تا بآوری شگفتانگیز تا ردیگرادها را نیز آشکار ساخت، هرچند تنها چهل درصد از آنها تجربه را با موفقیت پشت سر گذاشتند و پس از زنده شدن مجدد، با خالکوبیهای نانو روی بدن خود حرکت کردند. دینگ ژائو، مهندس اپتیک دانشگاه فنی دانمارک، بیان کرد که این فناوری قابلیت گسترش به موجودات زنده دیگر از جمله با کتریها را دارد.
<figcaption class="wp-element-caption"برخی از الگوهایی که روی تاردیگرادها خالکوبی شدهاند.حکاکی الگوهای با وضوح بالا روی موجودات زنده بسیار کوچک، همچنان چالش بزرگی در مهندسی نانو محسوب میشود. تیم ژائو برای غلبه بر این مشکل از لیتوگرافی یخ بهره برد که نوعی لیتوگرافی پرتو الکترونی است. در این روش، قرار دادن یک لایه نازک یخ بین پرتو و سطح هدف، از آسیب و آلودگی جلوگیری کرده و دقت حکاکی را تا زیر بیست نانومتر میرساند. برای مقایسه، ضخامت موی انسان حدود هشتاد تا صد هزار نانومتر و اندازه خرسهای آبی حدود پانصد هزار نانومتر است.
خرسهای آبی با ورود به حالت تون یا نهانزیستی، بدن خود را خشک کرده و متابولیسم را متوقف میکنند تا در برابر شرایطی چون انجماد، جوشیدن و خلأ مقاوم بمانند. پژوهشگران ابتدا تا ردیگرادها را در این حالت قرار دادند، سپس هر یک را به صورت جداگانه روی کاغذ کربن-کامپوزیت در محفظه خلأ سرد شده به منفی ۱۴۳ درجه سلسیوس ثابت کردند. لایهای از آنیزول به عنوان محافظ یخ روی آنها پاشیده شد تا در برخورد با پرتو الکترونی واکنش داده و الگوی مطلوب را با دقت ۷۲ نانومتر روی پوست تثبیت کند.
<figcaption class="wp-element-caption"نمایش سادهای از فرآیند خالکوبی بر روی تاردیگرادپس از گرم کردن محفظه و آبرسانی مجدد، چهل درصد از خرسهای آبی جان سالم به در بردند و حرکات طبیعی خود را با خالکوبیهای با قیمانده ادامه دادند. این الگوها حتی پس از تستهای کشش، خیساندن، شستشو و خشکشدن نیز پایدار ماندند. نویسندگان مقاله در نشریه نانو لترز تأکید کردند که این مطالعه ساخت میکرو و نانوالگوها روی موجودات زنده با لیتوگرافی یخ را به طور درجا اثبات میکند.
با وجود مقاومت منحصر به فرد تا ردیگرادها، سایر اشکال حیات ممکن است در برابر این فرآیند تحمل نکنند. تیم پژوهشگر اکنون بر روی به بود تکنیک برای افزایش نرخ بقا تمرکز دارد و پیشبینی میکند که این رویکرد برای موجودات دیگر با مقاومت بالا در برابر استرس یا سازگار با انجماد نیز قابل کاربرد باشد. ادغام بیشتر تکنیکهای ناخت با سیستمهای زیستی، آینده حسگرهای میکروبی، دستگاههای زیستالهام و رباتهای میکروسکوپی زنده را رقم خواهد زد.