美国科学家发现氮化镓材料的无毒性和生物兼容性

来自美国北卡罗莱纳州立大学和美国普度大学的研究人员展示了他们的一项科研成果，即氮化镓（GaN）是无毒的，并且可以与人类细胞兼容——这为广泛的生物医学植入技术应用材料打开了大门。

      目前氮化镓应用于从LED照明到光传感器等许多技术中，但是其在生物医学植入技术中的应用并不广泛。然而，这个新发现意味着氮化镓实现了一系列可植入技术的预言——从用于建造在治疗阿尔兹罕默氏病的神经刺激疗法所使用的电极，到用于监控血液化学过程的晶体管

      图 生长在涂敷了肽的氮化镓材料的细胞电子扫描显微镜图像

      “最初的第一个发现是，氮化镓不像其它那些已经被考虑过作为生物医疗植入的半导体材料那样是有毒的。这就最小化了其对于环境和患者的危害”——Albena Ivanisevic，北卡罗莱纳州立大学材料科学与工程系副教授、北卡罗莱纳大学生物医疗工程联合项目副教授在Chapel Hill说到。

      研究者们使用了大量的光谱测定技术来观察当氮化镓材料置于多种模拟人体真实条件的环境中所释放出来的镓元素的含量。这些实验是非常重要的，因为氧化镓是一种有毒的物质。但是研究者们发现氮化镓在这些环境中处于非常稳定的状态——仅仅释放了微量且无毒的镓元素。

      研究者们同样想要确定的是氮化镓潜在的生物兼容性。为了达到这个目的，他们将氮化镓与肽（肽是组成蛋白质的基本模块）结合在一起。然后科学家们将涂敷了肽的氮化镓和没涂敷肽的氮化镓分别放到细胞培养设备中，以此来观察两种材料是如何与细胞进行反应的。

      他们发现涂敷了肽的氮化镓与细胞能更有效地结合。尤其重要的是，更多的细胞与这种物质相结合并且扩散到一个很大的区域。

      “这是因为我们想要的材料是希望能够在细胞行为方面带给我们一些控制性”，Ivanisevic说到，“例如，能够使得细胞吸附或躲避某种物质。”

      “我们所面对的有个问题是，许多例如传感器等生物医疗植入设备在当今是可以涂敷上生物材料的。研究已经显示，我们可以在氮化镓上涂敷可以与细胞吸引且结合的肽。这就意味着我们或许也能够在氮化镓上涂敷有助于防止细胞生长的肽——由此来保持植入设备的“清洁”。我们下一步的计划就是开发这种应用于氮化镓上的“防污”肽。”

      关于此项研究工作更多的细节阐述在论文中，论文题为《Gallium Nitride is Biocompatible and Non-Toxic Before and After Functionalization with Peptides》，作者是Jewett等，此论文会在即将发行的《Acta Biomaterialia》上发表。