(Phys.org) -Het veranderen van de textuur en oppervlaktekenmerken van een halfgeleidermateriaal op nanoschaal kan de manier beïnvloeden waarop neurale cellen op het materiaal groeien.

De bevinding komt voort uit een studie uitgevoerd door onderzoekers van de North Carolina State University, de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill en Purdue University, en kan nuttig zijn voor het ontwikkelen van toekomstige neurale implantaten.

"We wilden weten hoe de textuur en structuur van een materiaal celadhesie en differentiatie kan beïnvloeden, " zegt Lauren Bain, hoofdauteur van een paper waarin het werk wordt beschreven en een Ph.D. student in het gezamenlijke programma voor biomedische technologie aan NC State en UNC-Chapel Hill. "In principe, we wilden weten of het veranderen van de fysieke kenmerken op het oppervlak van een halfgeleider het gemakkelijker zou kunnen maken voor een implantaat om te worden geïntegreerd in neuraal weefsel - of zacht weefsel in het algemeen."

De onderzoekers werkten met galliumnitride (GaN), omdat het een van de meest veelbelovende halfgeleidermaterialen is voor gebruik in biomedische toepassingen. Ze werkten ook met PC12-cellen, dit zijn modelcellen die worden gebruikt om het gedrag van neuronen in laboratoriumexperimenten na te bootsen.

In de studie, de onderzoekers kweekten PC12-cellen op GaN-vierkanten met vier verschillende oppervlaktekenmerken:sommige vierkanten waren glad; sommige hadden parallelle groeven (die op een onregelmatig corduroypatroon lijken); sommige waren willekeurig getextureerd (lijkend op een bergketen op nanoschaal); en sommige waren bedekt met nanodraden (die lijken op een spijkerbed op nanoschaal).

Zeer weinig PC12-cellen hechtten aan het gladde oppervlak. En degenen die zich wel aanhingen groeiden normaal, vormen lang, smalle uitbreidingen. Meer PC12-cellen hechtten aan de vierkanten met parallelle groeven, en deze cellen groeiden ook normaal.

Ongeveer hetzelfde aantal PC12-cellen hechtte aan de willekeurig getextureerde vierkanten als gehecht aan de parallelle groeven. Echter, deze cellen groeiden niet normaal. In plaats van smalle extensies te vormen, de cellen werden plat en verspreidden zich in alle richtingen over het GaN-oppervlak.

Meer PC12-cellen hechtten aan de nanodraadvierkanten dan aan een van de andere oppervlakken, maar slechts 50 procent van de cellen groeide normaal. De andere 50 procent verspreidt zich in alle richtingen, zoals de cellen op de willekeurig getextureerde oppervlakken.

"Dit vertelt ons dat de werkelijke vorm van de oppervlaktekenmerken het gedrag van de cellen beïnvloedt, Bain zegt. "Het is een niet-chemische manier om de interactie tussen het materiaal en het lichaam te beïnvloeden. Dat is iets dat we kunnen onderzoeken terwijl we blijven werken aan de ontwikkeling van nieuwe biomedische technologieën."