Forskare vid North Carolina State University har bestämt att ytstrukturen hos galliumnitrid (GaN) material kan påverka hälsan hos närliggande celler. Arbetet är betydelsefullt eftersom GaN är ett material av intresse för att utveckla nya enheter som kan kontrollera cellulärt beteende.

GaN -material har en unik uppsättning egenskaper som gör dem livskraftiga kandidater för bioelektroniska enheter:du kan justera laddningen på ytan av materialen; materialen bryts inte lätt ner i vattenhaltiga miljöer som kroppen; och de är giftfria.

"Men medan levande celler kommer att överleva i närvaro av GaN, vi ville veta om vi kunde påverka cellernas beteende genom att ändra GaN-materialets sammansättning, säger Patrick Snyder, en Ph.D. student vid NC State och huvudförfattare till ett papper om verket. "I grund och botten, vi ville veta om konstruktion av GaN kunde påverka hälsan och metabolismen hos de omgivande cellerna."

Att göra detta, forskarna testade tre olika material:GaN, och två varianter av aluminiumgalliumnitrid - Al0,8Ga0,2N och Al0,7Ga0,3N. Forskarna manipulerade ytan på materialen, skapa grova och smidiga versioner av varje. Slutligen, forskarna modifierade ytkemin hos materialen för att göra dem mer eller mindre attraktiva för vatten - hydrofila eller hydrofoba, respektive.

Till exempel, det fanns sex typer av GaN-material:hydrofobt, hydrofilt och omodifierat grovt GaN; och hydrofob, hydrofilt och omodifierat slätt GaN. Detsamma gällde även för båda kompositionerna av AlGaN.

Forskarna använde sedan de olika GaN-materialen som substrat för att odla PC12-celler - en rad väl studerade modellceller som är välkända.

Under det sju dagar långa experimentet, forskarna övervakade cellkulturerna för att spåra cellernas hälsa och metabolism.

"Vi fann att de grovt texturerade AlGaN-kompositionerna släppte ut mer gallium i den cellulära miljön, " säger Snyder. "Även om detta inte dödade cellerna, det orsakade metaboliska förändringar. "

"Detta säger oss att materialets topografi spelar roll, och kan påverka cellulärt beteende, säger Albena Ivanisevic, en professor i materialvetenskap och teknik vid NC State och medförfattare till uppsatsen. "Arbetet visar att ytstrukturer av bulkmaterial - som de som används för att skapa enheter - kan ha liknande effekter som vi tidigare sett i nanoskalamaterial."

Pappret, "Nanoskala topografi, halvledarpolaritet och ytfunktionalisering:additiv och samverkande effekter på PC12-cellbeteende, " publiceras online i tidskriften RSC avancerar . Tidningen var medförfattare av Ramon Collazo, en biträdande professor i materialvetenskap och ingenjörskonst vid NC State; och Ronny Kirste, en postdoktor vid NC State som också är knuten till Adroit Materials. Arbetet som stöds av US Army Research Office under bidrag W911NF-15-1-0375; och av National Science Foundation under anslag DMR-1312582.