研發報告詳細內容

美國科學家發現氮化鎵材料的無毒性和生物相容性

2011-11-4

來自美國北卡羅萊納州立大學和美國普度大學的研究人員展示了他們的一項科研成果,即氮化鎵(GaN)是無毒的,並且可以與人類細胞相容——這為廣泛的生物醫學植入技術應用材料打開了大門。

      目前氮化鎵應用於從LED照明到光感測器等許多技術中,但是其在生物醫學植入技術中的應用並不廣泛。然而,這個新發現意味著氮化鎵實現了一系列可植入技術的預言——從用於建造在治療阿爾茲罕默氏病的神經刺激療法所使用的電極,到用於監控血液化學過程的電晶體

      圖 生長在塗敷了?的氮化鎵材料的細胞電子掃描顯微鏡圖像

      “最初的第一個發現是,氮化鎵不像其它那些已經被考慮過作為生物醫療植入的半導體材料那樣是有毒的。這就最小化了其對於環境和患者的危害”——Albena Ivanisevic,北卡羅萊納州立大學材料科學與工程系副教授、北卡羅萊納大學生物醫療工程聯合專案副教授在Chapel Hill說到。

      研究者們使用了大量的光譜測定技術來觀察當氮化鎵材料置於多種模擬人體真實條件的環境中所釋放出來的鎵元素的含量。這些實驗是非常重要的,因為氧化鎵是一種有毒的物質。但是研究者們發現氮化鎵在這些環境中處於非常穩定的狀態——僅僅釋放了微量且無毒的鎵元素。

      研究者們同樣想要確定的是氮化鎵潛在的生物相容性。為了達到這個目的,他們將氮化鎵與?(?是組成蛋白質的基本模組)結合在一起。然後科學家們將塗敷了?的氮化鎵和沒塗敷?的氮化鎵分別放到細胞培養設備中,以此來觀察兩種材料是如何與細胞進行反應的。

      他們發現塗敷了?的氮化鎵與細胞能更有效地結合。尤其重要的是,更多的細胞與這種物質相結合並且擴散到一個很大的區域。

      “這是因為我們想要的材料是希望能夠在細胞行為方面帶給我們一些控制性”,Ivanisevic說到,“例如,能夠使得細胞吸附或躲避某種物質。”

      “我們所面對的有個問題是,許多例如感測器等生物醫療植入設備在當今是可以塗敷上生物材料的。研究已經顯示,我們可以在氮化鎵上塗敷可以與細胞吸引且結合的?。這就意味著我們或許也能夠在氮化鎵上塗敷有助於防止細胞生長的?——由此來保持植入設備的“清潔”。我們下一步的計畫就是開發這種應用於氮化鎵上的“防汙”?。”

      關於此項研究工作更多的細節闡述在論文中,論文題為《Gallium Nitride is Biocompatible and Non-Toxic Before and After Functionalization with Peptides》,作者是Jewett等,此論文會在即將發行的《Acta Biomaterialia》上發表。


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