Des chercheurs de la North Carolina State University ont déterminé que la texture de surface des matériaux en nitrure de gallium (GaN) peut influencer la santé des cellules voisines. Le travail est important car le GaN est un matériau d'intérêt pour le développement de nouveaux dispositifs capables de contrôler le comportement cellulaire.

Les matériaux GaN ont une suite unique de propriétés qui en font des candidats viables pour les dispositifs bioélectroniques :vous pouvez régler la charge à la surface des matériaux; les matériaux ne se dégradent pas facilement dans les environnements aqueux comme le corps; et ils sont non toxiques.

"Mais alors que les cellules vivantes survivront en présence de GaN, nous voulions savoir si nous pouvions influencer le comportement des cellules en changeant la composition du matériau GaN, " dit Patrick Snyder, un doctorat étudiant à NC State et auteur principal d'un article sur le travail. "Essentiellement, nous voulions savoir si l'ingénierie du GaN pouvait influencer la santé et le métabolisme des cellules environnantes."

Pour faire ça, les chercheurs ont testé trois matériaux différents :GaN, et deux variantes de nitrure d'aluminium et de gallium - Al0.8Ga0.2N et Al0.7Ga0.3N. Les chercheurs ont manipulé la surface des matériaux, créer des versions rugueuses et lisses de chacun. Dernièrement, les chercheurs ont modifié la chimie de surface des matériaux pour les rendre plus ou moins attractifs pour l'eau - hydrophile ou hydrophobe, respectivement.

Par exemple, il y avait six types de matériaux GaN :hydrophobe, GaN brut hydrophile et non modifié; et hydrophobe, GaN lisse hydrophile et non modifié. Il en était de même pour les deux compositions d'AlGaN.

Les chercheurs ont ensuite utilisé les divers matériaux GaN comme substrats pour la croissance des cellules PC12 - une lignée de cellules modèles bien étudiées et bien comprises.

Au cours de l'expérience de sept jours, les chercheurs ont surveillé les cultures cellulaires pour suivre la santé et le métabolisme des cellules.

"Nous avons découvert que les compositions d'AlGaN à texture grossière libéraient plus de gallium dans l'environnement cellulaire, " dit Snyder. " Bien que cela n'ait pas tué les cellules, cela a causé des changements métaboliques."

"Cela nous dit que la topographie du matériau est importante, et peut influencer le comportement cellulaire, " dit Albena Ivanisevic, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à NC State et co-auteur de l'article. "Le travail démontre que les textures de surface des matériaux en vrac - comme celles utilisées pour créer des appareils - peuvent avoir des effets similaires à ce que nous avons déjà vu dans les matériaux à l'échelle nanométrique."

Le papier, "Topographie à l'échelle nanométrique, polarité semi-conductrice et fonctionnalisation de surface :effets additifs et coopératifs sur le comportement des cellules PC12, " est publié en ligne dans la revue Avances RSC . L'article a été co-écrit par Ramon Collazo, professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'État de Caroline du Nord ; et Ronny Kirste, un chercheur postdoctoral à NC State qui est également affilié à Adroit Materials. Le travail soutenu par le U.S. Army Research Office en vertu de la subvention W911NF-15-1-0375 ; et par la National Science Foundation sous la subvention DMR-1312582.