Vedvarende fotokonduktivitet tilbyder nyt værktøj til bioelektronik

Forskere ved North Carolina State University har udviklet en ny tilgang til at manipulere cellers adfærd på halvledermaterialer, bruge lys til at ændre selve materialets ledningsevne.

"Der er en stor interesse for at kunne kontrollere celleadfærd i forhold til halvledere - det er den underliggende idé bag bioelektronik, " siger Albena Ivanisevic, en professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og tilsvarende forfatter til et papir om arbejdet. "Vores arbejde her tilføjer effektivt endnu et værktøj til værktøjskassen til udvikling af nye bioelektroniske enheder."

Den nye tilgang gør brug af et fænomen kaldet vedvarende fotokonduktivitet. Materialer, der udviser vedvarende fotoledningsevne, bliver meget mere ledende, når du kaster lys på dem. Når lyset er fjernet, det tager materialet lang tid at vende tilbage til sin oprindelige ledningsevne.

Når konduktiviteten er forhøjet, ladningen ved materialets overflade stiger. Og den øgede overfladeladning kan bruges til at lede celler til at klæbe til overfladen.

"Dette er kun én måde at kontrollere cellernes adhæsion til overfladen af ​​et materiale, " siger Ivanisevic. "Men det kan bruges sammen med andre, såsom konstruktion af ruheden af ​​materialets overflade eller kemisk modificering af materialet."

Til denne undersøgelse, forskerne demonstrerede, at alle tre egenskaber kan bruges sammen, arbejder med et galliumnitridsubstrat og PC12-celler - en serie af modelceller, der anvendes i vid udstrækning i bioelektroniktests.

Forskerne testede to grupper af galliumnitridsubstrater, der var identiske, bortset fra, at en gruppe blev udsat for UV-lys - hvilket udløste dets vedvarende fotokonduktivitetsegenskaber - mens den anden gruppe ikke var det.

"Der var en klar, kvantitativ forskel mellem de to grupper - flere celler klæbte til de materialer, der var blevet udsat for lys, " siger Ivanisevic.

"Dette er et proof-of-concept papir, ", siger Ivanisevic. "Vi skal nu undersøge, hvordan man konstruerer topografien og tykkelsen af ​​halvledermaterialet for at påvirke materialets vedvarende fotokonduktivitet og ruhed. Ultimativt, vi ønsker at give bedre kontrol over celleadhæsion og adfærd."