Physiological and cell biological aspects of perfusion culture technique employed to generate differentiated tissues for long term biomaterial testing and tissue engineering

Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

Volumn 11, Issue 5, 2000, Pages 495-522

  Minuth, Will W ^a   Schumacher, Karl ^a   Strehl, Raimund ^a   Kloth, Sabine ^a  

^a UNIVERSITY OF REGENSBURG   (Germany)

Author keywords

BIOMATERIAL TESTING; DEDIFFERENTIATION; DIFFERENTIATION; ELECTROLYTE ENVIRONMENT; PERFUSION CULTURE CONTAINER; TISSUE CARRIER; TISSUE ENGINEERING

Indexed keywords

BIOMATERIAL;

ANIMAL TISSUE; BIOENGINEERING; CELL CULTURE; CELL DIFFERENTIATION; CELL MATURATION; CONTROLLED STUDY; CULTURE MEDIUM; CYTOLOGY; IN VITRO STUDY; NEWBORN; NONHUMAN; PERFUSION; PHYSIOLOGY; PRIORITY JOURNAL; RABBIT; REVIEW; TECHNIQUE; TECHNOLOGY; TISSUE DIFFERENTIATION;

EID: 0033937299     PISSN: 09205063     EISSN: 15685624     Source Type: Journal    
DOI: 10.1163/156856200743832     Document Type: Article

References (133)

1. K. B. Hellman, Ann. NY Acad. Sci. 831, 1 (1998).
2. A. Naumann, N. Rotter, J. Bujia and J. Aigner, Am. J. Rhinol. 12, 59 (1998).
3. A. Atala, Urol. Clin. North. Am. 25, 39(1998).
4. A. S. Breitbart, D. A. Grande, R. Kessler, J. T. Ryaby, R. J. Fitzsimmons and R. T. Grant, Plast. Reconstr. Surg. 101, 567 (1998).
5. P. Eiselt, B. S. Kim, B. Chacko, B. Isenberg, M. C. Peters, K. G. Greene, W. D. Roland, A. B. Loebsack, K. J. Burg, C. Culberson, C. R. Halberstadt, W. D. Holder and D. J. Mooney, Biotechnol. Prog. 14, 134(1998).
6. V. Zacchi, C. Soranzo, R. Cortivo, M. Radice, P. Brun and G. Abatangelo, J. Biomed. Mater. Res. 40, 187(1998).
7. G. Naughton, J. Mansbridge and G. Gentzkow, Artif. Organs 21, 1203(1997).
8. I. Martin, R. F. Padera, Vunjak-Novakovic N and L. E. Freed, J. Orthop. Res. 16, 181 (1998).
9. G. Vunjak-Novakovic, B. Obradovic, I. Martin, P. M. Bursac, R. Langer and L. E. Freed, Biotechnol. Prog. 14, 193 (1998).
10. Y. Noishiki, Y. Yamane, T. Okoshi, Y. Tomizawa and S. Satoh, Artif. Organs 22, 50 (1998).
11. J. E. Mayer, J. T. Shin’oka and D. Shum Tim, Curr. Opin. Cardiol. 12, 528 (1997).
12. Y. P. Kato, M. Dunn, J. P. Zawadsky, A. J. Tia and F. H. Silver, J. Bone Joint Surgery 73, 561 (1991).
13. W. L. Jaffe and D. F. Scott, J. Bone Joint Surgery 78, 1918(1996).
14. S. S. Kim, H. Utsunomiya, J. A. Kosk, B. M. Wu, M. J. Cima, K. Sohn, Mukai, L. G. Griffith and J. P. Vacanti, Ann. Surg. 228, 14(1998).
15. U. Marx, H. Bushnaq and E. Yalcin, Int. J. Artif. Organs 21, 119(1998).
16. H. Hayashi, K. Inoue, S. Shinohara, Y. J. Gu, H. Setoyama, Y. Kawakami, T. Yamasaki, W. X. Cui, N. Kinoshita, M. Imamura, H. Iwata, Y. Ikada and J. Miyazaki, TransplantProc. 30, 83(1998).
17. S.M. MacKay, A. J. Funke, D. A. Buffington and H. D. Humes, ASAIO J. 44, 179(1998).
18. W. B. Jakoby and I. H. Pastan, Methods in Enzymology, Vol. LVIII. Academic Press, New York (1993).
19. A. Doyle, J. B. Griffiths and D. G. Newel, Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures. John Wiley, Chicester (1996).
20. R. Langer and J. P. Vacanti, Science 260, 920 (1993).
21. R. M. Nerem and A. Sambanis, Tissue Eng. 1, 3 (1995).
22. J. P. Vacanti, M. A. Morse, W. M. Saltzman, A. J. Domb, A. Perez-Atayde and R. Langer, J. Ped. Surgery 23, 3(1988).
23. M. J. Tang and H. H. Lin, Biochem. Biophys. Res. Commun. 218, 658(1996).
24. M. Bohnke, K. Vogelberg and K. Engelmann, Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 236, 522 (1998).
25. R. J. Powell, J. L. Cronenwett, M. F. Fillinger, R. J. Wagner and L. N. Sampson, Ann. Vasc. Surg. 10, 4(1996).
26. H. Hagiwara, A. Inoue, M. Furuya, S. Tanaka and S. Hirose, J. Biochem. Tokyo 119, 264(1996).
27. I. Haas, P. Koldovsky and U. Ganzer, Eur. Arch. Otorhinolaryngol. 253, 405-410 (1996).
28. I. Walter and I. Miller, Histochem. J. 28, 671 (1996).
29. P. Mundel, J. Reiser and W. Kriz, J. Am. Soc. Nephrol. 8, 697 (1997).
30. M. C. Ronziere, J. Farjanel, A. M. Freyria, D. J. Hartmann and D. Herbage, Osteoarthritis-Cartilage 5, 205 (1997).
31. A. Benardeau, S. N. Hatem, M. C. Rucker, S. Tessier, S. Dinanian, J. L. Samuel, E. Coraboeuf and J. J. Mercadier, J. Mol. Cell Cardiol. 29, 1307 (1997).
32. R. M. Dharmavaram, G. Liu, S. D. Mowers and S. A. Jimenez, J. Biol. Chem. 272, 26 918 (1997).
33. M. Sato, N. Ando, S. Ozawa, H. Miki and M. Kitajima, ASAIO J. 40, 389 (1994).
34. A. Atala, M. R. Freeman, J. P. Vacanti, J. Shepard and A. B. Retik, J. Urology 150, 608 (1993).
35. L. M. Wilkins, S. R. Watson, S. J. Prosky, S. F. Meunier and N. L. Parenteau, Biotech. Bioeng. 43, 747(1994).
36. S. C. Chen, W. R. Hewitt, F. D. Watanabe, S. Eguchi, E. Kahaku, Y. Middleton, J. Rozga and A. A. Demetriou, Int. J. Artif. Org. 19, 664 (1996).
37. S. Kloth, A. Schmidbauer, M. Kubitza, H. A. Weich and W. W. Minuth, Eur. J. Biol. 63, 84 (1994).
38. P. R. Bilbo, C. J. M. Nolte, M. A. Oleson, V. S. Mason and N. L. Parenteau, J. Toxicol. Cutaneous Ocular Tox. 12, 183(1993).
39. H. D. Humes, J. C. Krauss, D. A. Cieslinski and A. J. Funke, Am. J. Physiol. 271, F42 (1996).
40. I. S. Tait, J. Pennyl and C. Campbell, Am. J. Surgery 169, 120 (1995).
41. A. M. Sun, I. Vacek, Y. L. Sun, X. Ma and D. Zhou, ASAIO J. 38, 125 (1992).
42. P. A. Tresco, S. R. Winn and P. Aebischer, ASAIO J. 38, 17 (1992).
43. T. Shinoka, C. K. Breuer, R. E. Tanel, G. Zund, T. Miura, P. X. Ma, R. Langer, J. P. Vacanti and J. E. Mayer, Ann. Thoracic Surgery 60, 513 (1995).
44. W. W. Minuth, J. Aigner, B. Kubat and S. Kloth, Exptl Nephrol. 5, 10 (1997).
45. J. C. Gerlach, M. Fuchs, M. D. Smith, R. Bornemann, J. Encke, P. Neuhaus and E. Riedel, Transplantation 62, 546 (1996).
46. W. W. Minuth, M. Sittinger and S. Kloth, Cell Tissue Res. 291, 1 (1998).
47. W. W. Minuth, S. Kloth, J. Aigner, M. Sittinger and W. Röckl, Biotechniques 20, 498(1996).
48. E. Wintermantel, J. Mayer, J. Blum, K. L. Eckert, P. Luscher and M. Mathey, Biomaterials 17, 83(1996).
49. X. Zhang, U. P. Wyss, D. Pichora and M. F. A. Goosen, J. Macromol. Sci. Pure Appl. Chem. 30, 933(1993).
50. E. M. D’Urso and G. Fortier, J. Bioacitive Compatible Polym. 9, 367 (1994).
51. A. S. Sawhney, C. P. Pathak and J. A. Hubell, Macromolecules 26, 581 (1993).
52. W. W. Minuth, J. Aigner, S. Kloth, P. Steiner, M. Tauc and M. L. Jennings, Ped. Nephrol. 11, 140(1997).
53. M. G. Klug, M. H. Sonpaa, G. Y. Koh and L. J. Field, J. Clin. Invest. 98, 216(1996).
54. S. Kloth, E. Eckert, S. J. Klein, C. Wanke, J. Monzer and W. W. Minuth, In vitro Dev. Biol. Animal 34,515(1998).
55. N. N. Iscove and F. Melchers, J. ExptlMed. 147, 923 (1978).
56. H. A. von Recum, R. L. Cleek, S. G. Eskin and A. G. Mikos, Biomaterials 16, 441 (1995).
57. M. Vert, S. M. Li and H. Garreau, J. Biomater. Sci. Polym. Edn 6, 639 (1994).
58. M. Sittinger, O. Schultz, G. Keyszer, W. W. Minuth and G. R. Burmester, Int. J. Articial Org. 20, 57(1997).
59. W. W. Minuth, V. Majer, S. Kloth and R. Dermietzel, In vitro Cell Dev. Biol. 30, 12 (1994).
60. J. Aigner, S. Kloth, M. L. Jennings and W. W. Minuth, Epith. Cell Biol. 4, 121 (1995).
61. S. Kloth, J. Gerdes, C. Wanke and W. W. Minuth, Kidney Int. 53, 970 (1998).
62. L. Weiss and R. O. Greep, Histology, p. 66. McGraw-Hill, New York (1977).
63. J. Gerdes, L. Li, C. Schlueter, M. Duchrow, C. Wohlenberg, C. Gerlach, I. Stahmer, S. Kloth, E. Brandt and H. D. Flad, Am. J. Path. 138, 867 (1991).
64. W. W. Minuth, P. Steiner, R. Strehl, K. Schumacher, U. de Vries and S. Kloth, Exptl Nephrol. 7, 394(1999).
65. T. Blunk, A. L. Sieminski, M. Nahir, L. E. Freed, G. Vunjack-Novakovic and R. Langer, Keystone Symposium on Bone, Cartilage and Collagen: Growth and Differentiation, p. 19 (1997).
66. P. Cuevas, J. Burgos and A. Baird, Biochem. Biophys. Res. Com. 156, 611 (1988).
67. P. A. D’Amore and S. R. Smith, Growth Factors 8, 61 (1993).
68. L. A. Yeh, A. J. Augustine, P. Lee, L. R. Riviere and A. Sheldon, J. Rheumatol. 22, 1740(1995).
69. S. Vukicevic, A. Stavljenic and M. Pecina, Eur. J. Clin. Chem. Clin. Biochem. 33, 661 (1995).
70. G. T. Schuppin, S. Pons, S. Hugl, L. P. Aiello, G. L. King, M. White and C. J. Rhodes, Diabetes 47, 1074(1998).
71. J. Vilar, T. Gilbert, E. Moreau and C. Merlet-Bénichou, Kidney Int. 49, 1478 (1996).
72. A. Weller, L. Sorokin, E. M. Illgen and P. Ekblom, Dev. Biol. 144, 248 (1991).
73. P. J. Wookey, C. Tikellis, M. Nobes, D. Casley, M. E. Cooper and I. A. Darby, Kidney Int. 53, 25(1998).
74. R. Segal and L. G. Fine, Kidney Int. 36, 2(1989).
75. P. Chailler, J. Ferrari and N. Brière, Anat. Embryol. 184, 319(1991).
76. H. K. Habibian, S. O. Peters, C. C. Hsieh, J. Wuu, K. Vergilis, C. L. Grimaldi, J. Reilly, J. E. Carlson, A. E. Frimberger and F. M. Steward, J. Exp. Med. 188, 393 (1998).
77. T. K. Smith, K. D. Nylander and N. F. Schor, Dev. Brain Res. 105, 175 (1998).
78. Z. Wang, M. Ikeguchi, M. Maeta and N. Kalibara, Oncol. Report 5, 1991 (1998).
79. Y. Arsenijevic and S. Weiss, J. Neurosc. 18, 2118 (1998).
80. C. Rosales and R. Juliano, Cancer Res. 56, 2302(1996).
81. B. M. Gumbiner, Curr. Biol. 7, R443 (1997).
82. K. M. Yamada, in: Cell Biology of the Extracellular Matrix, 2nd edn, E. D. Hay (Ed.), p. 111. Plenum Press, New York (1991).
83. P. O. Hynes, Cell 69, 11 (1992).
84. Y. Abe, C. M. Ballantyne and C. W. Smith, J. Immunol. 157, 5061 (1996).
85. E. Dejana, J. Clin. Invest. 98, 1949(1996).
86. M. D. Allen, T. O. McDonald, V. E. Himes, D. P. Fishbein, S. Aziz and D. D. Reichenbach, Circulation 88, 243 (1993).
87. H. K. Kleinman, R. J. Klebe and G. R. Martin, J. Cell Biol. 88, 473 (1981).
88. M. Rojkind, Z. Gatmaitan, S. MacKensen, M. Giambrone, P. Ponce and L. M. Reid, J. Cell Biol. 87, 225(1980).
89. M. Kedinger, O. Lefebvre, I. Duluc, J. N. Freund and P. Simon-Assmann, Phil. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 353, 847 (1998).
90. R. K. Globus, S. B. Doty, J. C. Lull, E. Holmuhamedov, M. J. Humphries and C. H. Damsky, J. Cell Sci. 111, 1385(1998).
91. K. Ramasubbu, N. Gretz and S. Bachmann, J. Am. Soc. Nephrol. 9, 937 (1998).
92. P. Tomakidi, D. Breitkreutz, N. E. Fusenig, J. Zoller, A. Kohl and G. Komposch, Cell Tissue Res. 292, 355(1998).
93. A. Srebrow, Y. Friedmann, A. Ravanpay, C. W. Daniel and M. J. Bissell, J. Cell Biochem. 69, 377(1998).
94. R. M. Lafrenie and K. M. Yamada, Ann. NY Acad. Sci. 842, 42(1998).
95. M. R. Koller, M. A. Palsson, I. Manchel, R. J. Maher and B. O. Palsson, Biomaterials 19, 1963 (1998).
96. T. Ziegler, R. W. Alexander and R. M. Nerem, Ann. Biomed. Eng. 23, 216 (1995).
97. C. B. Weinberg and E. Bell, Science 231, 397(1986).
98. W. C. Puelacher, D. Mooney, R. Langer, J. Upton, J. P. Vacanti and C. A. Vacanti, Biomaterials 15, 774(1994).
99. J. Bujia, M. Sittinger, W. W. Minuth, C. Hammer, G. Burmester and E. Kastenbaur, Acta Otolaryngologica 115, 307 (1995).
100. K. T. Paige, L. G. Cima, M. J. Yaremchuk, B. L. Schloo, J. P. Vacanti and C. A. Vacanti, Plastic Reconstructive Surg. 97, 168(1996).
101. C. M. Longhurst and L. K. Jennings, Cell Mol. Life Sci. 54, 514(1998).
102. A. Howe, A. E. Aplin, S. K. Alahari and R. L. Juliano, Curr. Opin. Cell Biol. 10, 220(1998).
103. M. Shabibaei, Exp. Cell Res. 240, 95(1998).
104. A. Couvelard, A. F. Bringuier, M. C. Dauge, M. Nejjari, J. L. Benifla, G. Feldmann, D. Henin and J. Y. Scoazec, Hepatology 27, 839 (1998).
105. M. S. Hirsch, L. E. Lunsford, V. Trinkaus-Randall and K. K. Svoboda, Dev. Dyn. 210, 249 (1997).
106. D. Hutmacher, B. Hürzeler and H. Schliephake, Int. J. Oral Maxillofacial Implants 11, 667 (1996).
107. R. C. Thomson, M. J. Yaszemski, J. M. Powers and A. G. Mikos, J. Biomater Sci. Polym. Edn 7, 23(1995).
108. E. Tremblay, S. Monflls and D. Menard, Gastroenterology 112, 1188(1997).
109. G. Pennati, G. B. Fiore, F. Inzoli, F. Mastrantonio and M. Fini, Int. J. Artif. Organs 21, 97 (1998).
110. W. Riseau, Nature 386, 671 (1997).
111. S. Kloth, C. Ebenbeck, M. Kubitza, A. Schmidbauer, W. Röckl and W. W. Minuth, FASEB J. 9, 963(1995).
112. D. A. Hendrickson, A. J. Nixon, D. A. Grande, R. J. Todhunter, R. M. Minor, H. Erb and G. Lust, J. Orthopaedic Res. 12, 485 (1994).
113. J. O. Hollinger, J. Brekke, E. Gruskin and D. Lee, Clin. Orthopaedics Res. 324, 55 (1996).
114. W. A. Horton, M. A. Machado, J. Ellard, D. Cambell, E. A. Puttam, A. L. Aulthouse, X. Sun and L. J. Sandell, Prog. Clin. Biol. Res. 383, 533 (1993).
115. H. Ramdi, C. Legay and M. Lievremont, Exptl Cell Res. 207, 449 (1993).
116. E. Kolettas, L. Buluwela, M. T. Bayliss and H. I. Muir, J. Cell Sci. 108, 1991 (1995).
117. M. S. Hirsch and K. H. Svoboda, Biotechniques 24, 632(1998).
118. K. Schumacher, R. Strehl, S. Kloth, M. Tauc and W. W. Minuth, In vitro Cell Dev. Biol. Animal 35, 465(1999).
119. M. Tauc, N. Koechlin, M. Jamous, E. M. Ouaghi, M. Gastineau, C. Le Moal and P. Poujeol, Biol. Cell 76, 55(1992).
120. W. W. Minuth, P. Steiner, R. Strehl, S. Kloth and M. Tauc, Exptl Nephrol. 5, 414 (1997).
121. S. Steiner, R. Strehl, S. Kloth, M. Tauc and W. W. Minuth, Differentiation 62, 193(1997).
122. J. Davies and D. R. Garrod, Dev. Biol. 167, 50 (1995).
123. C. K. Abrass and A. K. Berfleld, J. Am. Soc. Nephrol. 5, 1591 (1995).
124. P. Boukamp and N. E. Fusenig, J. Cell Biol. 120, 981 (1993).
125. E. D. Hay, Cell Biology of the Extracellular Matrix, 2nd edn, p. 468. Plenum Press, New York (1991).
126. B. M. Gumbiner, Cell 84, 345 (1996).
127. C. Rosales, V. O’Brien, L. Kornberg and R. Juliano, Biochem. Biophys. Acta 1242, 77 (1995).
128. B. A. Dalton, C. D. McFarland, T. R. Gengenbach, H. J. Griesser and J. G. Steele, J. Biomater. Sci. Polym. Edn 9, 781 (1998).
129. O. Schultz, G. Keyszer, J. Zacher, M. Sittinger and G. R. Burmester, Arthritis Rheumatism 40, 1420(1997).
130. G. Schmalz, P. Garhammer and H. Schweiki, J. Endodontics 21, 249(1996).
131. E. Wintermantel and H. Suk-Woo, Biokompatible Werkstoffe und Bauweisen-Implantate für Medizin und Umwelt, p. 87 (1998).
132. M. S. Chapekar, J. Biomed. Mater. Res. 33, 199 (1996).
133. K. B. Hellman, G. L. Picciolo and C. F. Fox, J. Cell Biochem. 56, 210 (1994)