Vedvarende fotokonduktivitet bruges til at stimulere neurotypiske celler

Forskere har bl. for første gang, brugt et materiales vedvarende fotokonduktivitet til at stimulere neurotypeceller. Teknikken, hvilket er relativt enkelt, skal lette fremtidig forskning i at bruge ladning til at påvirke cellulær adfærd.

Et materiale, der udviser vedvarende fotokonduktivitet, får en negativ ladning på overfladen, når det udsættes for lysets rigtige bølgelængde, og bevarer den ladning, selv efter at lyset er fjernet. Den korrekte bølgelængde af lys, og hvor længe materialet bevarer sin ladning, varierer fra materiale til materiale.

Forskere har i årevis vidst, at elektrisk ladning kan stimulere en celle, men eksisterende teknologier til at udføre relaterede eksperimenter er ofte invasive eller kræver specialiseret udstyr. De kan også være ekstremt tidskrævende.

"Vi ønskede at drage fordel af de elektroniske egenskaber af halvlederen galliumnitrid, som er biokompatibel, gør det til en ægte bioelektronisk grænseflade, " siger Patrick Snyder, en ph.d. studerende ved North Carolina State University og hovedforfatter på et papir om arbejdet. "Resultatet er en hurtigere, ikke-invasiv måde at stimulere celler på, der ikke kræver specialudstyr."

Specifikt, forskerne udsatte et galliumnitridsubstrat for ultraviolet (UV) lys, skabe en negativ ladning på overfladen. Så snart UV-lyset blev fjernet, forskere hældte en opløsning indeholdende PC12 neurotypiske celler i beholderen med substratet. Forskerne introducerede derefter et farvestof, der gjorde det muligt for dem at måle calciumniveauer i PC12-cellerne.

Hvad forskerne fandt var, at PC12-celler blev stimuleret, når de kom i kontakt med det ladede galliumnitridsubstrat, som det fremgår af øgede calciumionniveauer i cellerne, sammenlignet med en kontrolgruppe, der ikke kom i kontakt med et ladet substrat.

Dette er bevis på ændret adfærd, fordi ioner er vigtige i neurotypisk celleaktivitet. For eksempel, calciumioner spiller en nøglerolle i neuronal signalering.

"Ud over at fremme vores grundlæggende forståelse af, hvad dette materiale er i stand til, vi er optimistiske, at det kan lette arbejdet for mange laboratorier, der er interesseret i at fremme forskning i cellulær adfærd, " siger Albena Ivanisevic, en professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og tilsvarende forfatter til papiret.

Papiret, "Ikke-invasiv stimulering af neurotypiske celler ved hjælp af vedvarende fotokonduktivitet af galliumnitrid, " er udgivet i tidsskriftet med åben adgang ACS Omega .