I ricercatori della North Carolina State University hanno determinato che la struttura superficiale dei materiali in nitruro di gallio (GaN) può influenzare la salute delle cellule vicine. Il lavoro è significativo perché GaN è un materiale di interesse per lo sviluppo di nuovi dispositivi in ​​grado di controllare il comportamento cellulare.

I materiali GaN hanno una suite unica di proprietà che li rendono possibili candidati per i dispositivi bioelettronici:è possibile regolare la carica sulla superficie dei materiali; i materiali non si degradano facilmente in ambienti acquosi come il corpo; e non sono tossici.

"Ma mentre le cellule viventi sopravviveranno in presenza di GaN, volevamo sapere se potevamo influenzare il comportamento delle cellule modificando la composizione del materiale GaN, "dice Patrick Snyder, un dottorato di ricerca studente presso NC State e autore principale di un documento sul lavoro. "Fondamentalmente, volevamo sapere se l'ingegneria del GaN potesse influenzare la salute e il metabolismo delle cellule circostanti".

Per fare questo, i ricercatori hanno testato tre diversi materiali:GaN, e due varianti di nitruro di gallio e alluminio - Al0.8Ga0.2N e Al0.7Ga0.3N. I ricercatori hanno manipolato la superficie dei materiali, creando versioni ruvide e lisce di ciascuno. Infine, i ricercatori hanno modificato la chimica superficiale dei materiali per renderli più o meno attraenti per l'acqua - idrofili o idrofobici, rispettivamente.

Per esempio, c'erano sei tipi di materiale GaN:idrofobico, GaN idrofilo e grezzo non modificato; e idrofobo, GaN liscio idrofilo e non modificato. Lo stesso valeva anche per entrambe le composizioni di AlGaN.

I ricercatori hanno quindi utilizzato i vari materiali GaN come substrati per la crescita di cellule PC12, una linea di cellule modello ben studiate e ben comprese.

Durante l'esperimento di sette giorni, i ricercatori hanno monitorato le colture cellulari per monitorare la salute e il metabolismo delle cellule.

"Abbiamo scoperto che le composizioni di AlGaN a trama approssimativa rilasciavano più gallio nell'ambiente cellulare, " dice Snyder. "Anche se questo non ha ucciso le cellule, ha causato cambiamenti metabolici."

"Questo ci dice che la topografia del materiale è importante, e può influenzare il comportamento cellulare, "dice Albena Ivanisevic, un professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e coautore del documento. "Il lavoro dimostra che le trame superficiali dei materiali sfusi, come quelli utilizzati per creare dispositivi, possono avere effetti simili a quelli che abbiamo visto in precedenza nei materiali su scala nanometrica".

La carta, "Topografia su nanoscala, polarità dei semiconduttori e funzionalizzazione superficiale:effetti additivi e cooperativi sul comportamento delle cellule PC12, " è pubblicato online sulla rivista I progressi di RSC . Il documento è stato co-autore di Ramon Collazo, un assistente professore di scienza dei materiali e ingegneria presso la NC State; e Ronny Kirste, un ricercatore post-dottorato presso NC State che è anche affiliato con Adroit Materials. Il lavoro sostenuto dall'Ufficio di ricerca dell'esercito degli Stati Uniti con la sovvenzione W911NF-15-1-0375; e dalla National Science Foundation con la concessione DMR-1312582.