(Phys.org) — La modifica della struttura e delle caratteristiche della superficie di un materiale semiconduttore su scala nanometrica può influenzare il modo in cui le cellule neurali crescono sul materiale.

La scoperta nasce da uno studio condotto da ricercatori della North Carolina State University, l'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill e la Purdue University, e potrebbe avere utilità per lo sviluppo di futuri impianti neurali.

"Volevamo sapere come la consistenza e la struttura di un materiale possono influenzare l'adesione e la differenziazione cellulare, "dice Lauren Bain, autore principale di un articolo che descrive il lavoro e un dottorato di ricerca. studente nel programma congiunto di ingegneria biomedica presso NC State e UNC-Chapel Hill. "Fondamentalmente, volevamo sapere se la modifica delle caratteristiche fisiche sulla superficie di un semiconduttore potrebbe rendere più facile l'integrazione di un impianto nel tessuto neurale, o nei tessuti molli in generale".

I ricercatori hanno lavorato con nitruro di gallio (GaN), perché è uno dei materiali semiconduttori più promettenti per l'uso in applicazioni biomediche. Hanno anche lavorato con celle PC12, che sono cellule modello utilizzate per imitare il comportamento dei neuroni negli esperimenti di laboratorio.

Nello studio, i ricercatori hanno coltivato cellule PC12 su quadrati di GaN con quattro diverse caratteristiche di superficie:alcuni quadrati erano lisci; alcuni avevano scanalature parallele (che ricordano un motivo irregolare di velluto a coste); alcuni erano strutturati in modo casuale (simile a una catena montuosa su scala nanometrica); e alcuni erano ricoperti di nanofili (simile a un letto di chiodi su scala nanometrica).

Pochissime cellule PC12 hanno aderito alla superficie liscia. E quelli che hanno aderito sono cresciuti normalmente, formando lungo, estensioni strette. Più celle PC12 aderivano ai quadrati con scanalature parallele, e anche queste cellule sono cresciute normalmente.

Circa lo stesso numero di cellule PC12 ha aderito ai quadrati a trama casuale rispetto alle scanalature parallele. Però, queste cellule non sono cresciute normalmente. Invece di formare estensioni strette, le cellule si appiattiscono e si diffondono sulla superficie del GaN in tutte le direzioni.

Più celle PC12 aderivano ai quadrati dei nanofili che a qualsiasi altra superficie, ma solo il 50 percento delle cellule è cresciuto normalmente. L'altro 50 per cento si è diffuso in tutte le direzioni, come le celle sulle superfici a trama casuale.

"Questo ci dice che la forma effettiva delle caratteristiche della superficie influenza il comportamento delle cellule, " Dice Bain. "È un modo non chimico di influenzare l'interazione tra il materiale e il corpo. È qualcosa che possiamo esplorare mentre continuiamo a lavorare per sviluppare nuove tecnologie biomediche".