Onderzoekers hebben, Voor de eerste keer, gebruikte de aanhoudende fotogeleiding van een materiaal om neurotypecellen te stimuleren. De techniek, wat relatief eenvoudig is, zou toekomstig onderzoek naar het gebruik van lading om cellulair gedrag te beïnvloeden, moeten vergemakkelijken.

Een materiaal dat aanhoudende fotogeleiding vertoont, krijgt een negatieve lading op het oppervlak wanneer het wordt blootgesteld aan de juiste golflengte van licht, en behoudt die lading, zelfs nadat het licht is verwijderd. De juiste golflengte van licht, en hoe lang het materiaal zijn lading behoudt, verschilt van materiaal tot materiaal.

Onderzoekers weten al jaren dat elektrische lading een cel kan stimuleren, maar bestaande technologieën voor het uitvoeren van gerelateerde experimenten zijn vaak invasief of vereisen gespecialiseerde apparatuur. Ze kunnen ook extreem tijdrovend zijn.

"We wilden profiteren van de elektronische eigenschappen van de halfgeleider galliumnitride, die biocompatibel is, waardoor het een echte bio-elektronische interface wordt, " zegt Patrick Snyder, een doctoraat student aan de North Carolina State University en hoofdauteur van een paper over het werk. "Het resultaat is een snellere, niet-invasieve manier om cellen te stimuleren waarvoor geen gespecialiseerde apparatuur nodig is."

specifiek, de onderzoekers stelden een galliumnitridesubstraat bloot aan ultraviolet (UV) licht, het creëren van een negatieve lading op het oppervlak. Zodra het UV-licht werd verwijderd, onderzoekers goten een oplossing met neurotypische PC12-cellen in de container met het substraat. De onderzoekers introduceerden vervolgens een kleurstof waarmee ze het calciumgehalte in de PC12-cellen konden meten.

Wat de onderzoekers ontdekten, was dat PC12-cellen werden gestimuleerd wanneer ze in contact kwamen met het geladen galliumnitride-substraat, zoals blijkt uit verhoogde calciumionen in de cellen, in vergelijking met een controlegroep die niet in contact kwam met een geladen substraat.

Dit is een bewijs van veranderd gedrag omdat ionen belangrijk zijn in neurotypische celactiviteit. Bijvoorbeeld, calciumionen spelen een sleutelrol bij neuronale signalering.

"Naast het bevorderen van ons fundamentele begrip van waartoe dit materiaal in staat is, we zijn optimistisch dat het het werk kan vergemakkelijken van veel laboratoria die geïnteresseerd zijn in het bevorderen van onderzoek naar cellulair gedrag, " zegt Albena Ivanisevic, een professor in materiaalkunde en techniek bij NC State en corresponderende auteur van het artikel.

De krant, "Niet-invasieve stimulatie van neurotypische cellen met behulp van aanhoudende fotogeleiding van galliumnitride, " is gepubliceerd in het open access tijdschrift ACS Omega .