Onderzoekers van de North Carolina State University hebben vastgesteld dat de oppervlaktetextuur van galliumnitride (GaN)-materialen de gezondheid van nabijgelegen cellen kan beïnvloeden. Het werk is belangrijk omdat GaN een materiaal is dat van belang is voor het ontwikkelen van nieuwe apparaten die cellulair gedrag kunnen controleren.

GaN-materialen hebben een unieke reeks eigenschappen waardoor ze levensvatbare kandidaten zijn voor bio-elektronische apparaten:je kunt de lading op het oppervlak van de materialen afstemmen; de materialen worden niet gemakkelijk afgebroken in waterige omgevingen zoals het lichaam; en ze zijn niet giftig.

"Maar terwijl levende cellen zullen overleven in de aanwezigheid van GaN, we wilden weten of we het gedrag van de cellen konden beïnvloeden door de samenstelling van het GaN-materiaal te veranderen, " zegt Patrick Snyder, een doctoraat student bij NC State en hoofdauteur van een paper over het werk. "In principe, we wilden weten of het ontwerpen van de GaN de gezondheid en het metabolisme van de omringende cellen zou kunnen beïnvloeden."

Om dit te doen, de onderzoekers testten drie verschillende materialen:GaN, en twee varianten van aluminium galliumnitride - Al0.8Ga0.2N en Al0.7Ga0.3N. De onderzoekers manipuleerden het oppervlak van de materialen, het creëren van ruwe en gladde versies van elk. als laatste, de onderzoekers hebben de oppervlaktechemie van de materialen aangepast om ze min of meer aantrekkelijk te maken voor water - hydrofiel of hydrofoob, respectievelijk.

Bijvoorbeeld, er waren zes soorten GaN-materiaal:hydrofoob, hydrofiel en ongewijzigd ruw GaN; en hydrofoob, hydrofiel en ongewijzigd glad GaN. Hetzelfde gold ook voor beide samenstellingen van AlGaN.

De onderzoekers gebruikten vervolgens de verschillende GaN-materialen als substraten voor het kweken van PC12-cellen - een reeks goed bestudeerde modelcellen die goed worden begrepen.

Tijdens het zevendaagse experiment, de onderzoekers volgden de celculturen om de gezondheid en het metabolisme van de cellen te volgen.

"We ontdekten dat de ruw getextureerde AlGaN-samenstellingen meer gallium in de cellulaire omgeving afgaven, " zegt Snyder. "Hoewel dit de cellen niet doodde, het veroorzaakte metabolische veranderingen."

"Dit vertelt ons dat de topografie van het materiaal ertoe doet, en kan cellulair gedrag beïnvloeden, " zegt Albena Ivanisevic, een professor in materiaalkunde en techniek bij NC State en co-auteur van het papier. "Het werk toont aan dat oppervlaktetexturen van bulkmaterialen - zoals die worden gebruikt om apparaten te maken - vergelijkbare effecten kunnen hebben als wat we eerder hebben gezien in materialen op nanoschaal."

De krant, "topografie op nanoschaal, halfgeleiderpolariteit en oppervlaktefunctionalisering:additieve en coöperatieve effecten op het gedrag van PC12-cellen, " wordt online gepubliceerd in het tijdschrift RSC-vooruitgang . Het papier is mede-auteur van Ramon Collazo, een assistent-professor materiaalkunde en techniek bij NC State; en Ronny Kirste, een postdoctoraal onderzoeker bij NC State die ook verbonden is aan Adroit Materials. Het werk ondersteund door het U.S. Army Research Office onder subsidie ​​W911NF-15-1-0375; en door de National Science Foundation onder subsidie ​​DMR-1312582.