A multidisciplinary approach to study the functional properties of neuron-like cell models constituting a living bio-hybrid system: SH-SY5Y cells adhering to PANI substrate
S. Caponi,
S. Mattana,
M. Ricci,
K. Sagini,
L. J. Juarez-Hernandez,
A. M. Jimenez-Garduño,
N. Cornella,
L. Pasquardini,
L. Urbanelli,
P. Sassi,
A. Morresi,
C. Emiliani,
D. Fioretto,
M. Dalla Serra,
C. Pederzolli,
S. Iannotta,
P. Macchi,
C. Musio
Affiliations
S. Caponi
Istituto Officina dei Materiali del CNR (CNR-IOM), Unità di Perugia, c/o Dipartimento di Fisica e Geologia, Via Pascoli, Perugia, Italy
S. Mattana
Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia,Via Elce di sotto 8, 06123 Perugia, Italy
M. Ricci
Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia,Via Elce di sotto 8, 06123 Perugia, Italy
K. Sagini
Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia,Via Elce di sotto 8, 06123 Perugia, Italy
L. J. Juarez-Hernandez
Istituto di Biofisica CNR (IBF-CNR), Unità di Trento, and LabSSAH FBK, Via Sommarive 18, 38123 Trento, Italy
A. M. Jimenez-Garduño
Istituto di Biofisica CNR (IBF-CNR), Unità di Trento, and LabSSAH FBK, Via Sommarive 18, 38123 Trento, Italy
N. Cornella
Centre for Integrative Biology (CIBIO), Università di Trento, Via delle Regole 101, 38123 Trento, Italy
L. Pasquardini
Department of Industrial Engineering, University of Trento, Via Sommarive 9, 38123 Povo (TN), Italy
L. Urbanelli
Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia,Via Elce di sotto 8, 06123 Perugia, Italy
P. Sassi
Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia,Via Elce di sotto 8, 06123 Perugia, Italy
A. Morresi
Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia,Via Elce di sotto 8, 06123 Perugia, Italy
C. Emiliani
Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia,Via Elce di sotto 8, 06123 Perugia, Italy
D. Fioretto
Centro di Eccellenza sui Materiali Innovativi Nanostrutturati (CEMIN), Università di Perugia, Perugia, Italy
M. Dalla Serra
Istituto di Biofisica CNR (IBF-CNR), Unità di Trento, and LabSSAH FBK, Via Sommarive 18, 38123 Trento, Italy
C. Pederzolli
Fondazione Bruno Kessler (FBK), Via Sommarive 18, 38123 Trento, Italy
S. Iannotta
Istituto dei Materiali per l’Elettronica ed il Magnetismo, Consiglio Nazionale delle Ricerche (IMEM-CNR), Parco Area delle Scienze 37/A, 43124 Parma, Italy
P. Macchi
Centre for Integrative Biology (CIBIO), Università di Trento, Via delle Regole 101, 38123 Trento, Italy
C. Musio
Istituto di Biofisica CNR (IBF-CNR), Unità di Trento, and LabSSAH FBK, Via Sommarive 18, 38123 Trento, Italy
A living bio-hybrid system has been successfully implemented. It is constituted by neuroblastic cells, the SH-SY5Y human neuroblastoma cells, adhering to a poly-anyline (PANI) a semiconductor polymer with memristive properties. By a multidisciplinary approach, the biocompatibility of the substrate has been analyzed and the functionality of the adhering cells has been investigated. We found that the PANI films can support the cell adhesion. Moreover, the SH-SY5Y cells were successfully differentiated into neuron-like cells for in vitro applications demonstrating that PANI can also promote cell differentiation. In order to deeply characterize the modifications of the bio-functionality induced by the cell-substrate interaction, the functional properties of the cells have been characterized by electrophysiology and Raman spectroscopy. Our results confirm that the PANI films do not strongly affect the general properties of the cells, ensuring their viability without toxic effects on their physiology. Ascribed to the adhesion process, however, a slight increase of the markers of the cell suffering has been evidenced by Raman spectroscopy and accordingly the electrophysiology shows a reduction at positive stimulations in the cells excitability.
