L'exposition de GaN à la lumière UV provoque une accumulation d'électrons à l'interface biologique même après la suppression de la lumière. Ce phénomène, connue sous le nom de photoconductivité persistante (PPC), peut être utilisé pour stimuler les cellules neurotypiques d'une manière qui peut moduler la quantité de calcium dans les cellules. Crédit :Université d'État de Caroline du Nord
Les chercheurs ont, pour la première fois, utilisé la photoconductivité persistante d'un matériau pour stimuler les cellules neurotypiques. La technique, ce qui est relativement simple, devrait faciliter les recherches futures sur l'utilisation de la charge pour influencer le comportement cellulaire.
Un matériau qui démontre une photoconductivité persistante gagne une charge négative sur sa surface lorsqu'il est exposé à la bonne longueur d'onde de la lumière, et conserve cette charge même après le retrait de la lumière. La bonne longueur d'onde de la lumière, et combien de temps le matériau conserve sa charge, varie d'un matériau à l'autre.
Les chercheurs savent depuis des années que la charge électrique peut stimuler une cellule, mais les technologies existantes pour mener des expériences connexes sont souvent invasives ou nécessitent un équipement spécialisé. Ils peuvent également être extrêmement chronophages.
"Nous voulions profiter des propriétés électroniques du nitrure de gallium semi-conducteur, qui est biocompatible, ce qui en fait une véritable interface bioélectronique, " dit Patrick Snyder, un doctorat étudiant à la North Carolina State University et auteur principal d'un article sur le travail. "Le résultat est plus rapide, moyen non invasif de stimuler les cellules qui ne nécessite pas d'équipement spécialisé."
Spécifiquement, les chercheurs ont exposé un substrat de nitrure de gallium à la lumière ultraviolette (UV), créant une charge négative à sa surface. Dès que la lumière UV a été retirée, les chercheurs ont versé une solution contenant des cellules neurotypiques PC12 dans le récipient avec le substrat. Les chercheurs ont ensuite introduit un colorant qui leur a permis de mesurer les niveaux de calcium dans les cellules PC12.
Ce que les chercheurs ont découvert, c'est que les cellules PC12 étaient stimulées lorsqu'elles entraient en contact avec le substrat de nitrure de gallium chargé, comme en témoigne l'augmentation des niveaux d'ions calcium dans les cellules, par rapport à un groupe témoin qui n'est pas entré en contact avec un substrat chargé.
Ceci est la preuve d'un comportement altéré parce que les ions sont importants dans l'activité des cellules neurotypiques. Par exemple, les ions calcium jouent un rôle clé dans la signalisation neuronale.
"En plus de faire progresser notre compréhension fondamentale de ce dont ce matériau est capable, nous sommes optimistes que cela peut faciliter le travail de nombreux laboratoires intéressés à faire avancer la recherche sur le comportement cellulaire, " dit Albena Ivanisevic, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à NC State et auteur correspondant de l'article.
Le papier, "Stimulation non invasive des cellules neurotypiques à l'aide de la photoconductivité persistante du nitrure de gallium, " est publié dans la revue en libre accès ACS Oméga .
