Macro- and microscale fluid flow systems for endothelial cell biology

Lab on a Chip

Volumn 10, Issue 2, 2010, Pages 143-160

  Young, Edmond W K ^a   Simmons, Craig A ^b,c  

^a University of Wisconsin Health   (United States)

^b UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

^c UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COLLAGEN TYPE 4; FIBRONECTIN; LAMININ; VITRONECTIN;

AORTA; ARTERY ENDOTHELIUM; BASEMENT MEMBRANE; CELL ADHESION; CELL ANCHORAGE; CELL FUNCTION; CELL MEMBRANE PERMEABILITY; CELL MIGRATION; CELL TRANSPORT; COCULTURE; CULTURE MEDIUM; CYTOLOGY; ENDOTHELIUM CELL; ENZYME LINKED IMMUNOSORBENT ASSAY; EQUIPMENT DESIGN; EVALUATION; EXTRACELLULAR MATRIX; FLUID FLOW; FORCE; HUMAN; INTRACELLULAR TRANSPORT; LEYDIG CELL; MICROENVIRONMENT; MICROFLUIDICS; NONHUMAN; PRIORITY JOURNAL; RADIOIMMUNOASSAY; REVIEW; SHEAR STRESS; SMOOTH MUSCLE FIBER; UMBILICAL VEIN;

MAMMALIA;

EID: 73149086151     PISSN: 14730197     EISSN: 14730189     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b913390a     Document Type: Review

References (175)

1. P. F. Davies Physiol. Rev. 1995 75 519 560
2. N. Resnick H. Yahav A. Shay-Salit M. Shushy S. Schubert L. C. M. Zilberman E. Wofovitz Prog. Biophys. Mol. Biol. 2003 81 177 199
3. E. Tzima Circ. Res. 2006 98 176 185
4. W. C. Aird Circ. Res. 2007 100 158 173
5. W. C. Aird Circ. Res. 2007 100 174 190
6. G. Thurston P. Baluk D. M. McDonald Microcirculation 2000 7 67 80
7. M. A. Kerachian D. Cournoyer E. J. Harvey T. Chow C. Seguin Endothelium 2007 14 115 121
8. D. L. Knook N. Blansjaar E. C. Sleyster Exp. Cell Res. 1977 109 317 329
9. L. Kuruvilla T. R. Santhoshkumar C. C. Kartha Endothelium 2007 14 35 43
10. R. Magid D. Martinson J. Hwang H. Jo Z. S. Galis Endothelium 2003 10 103 109
11. M. Simionescu N. Simionescu Microvasc. Res. 1978 16 426 452
12. W. Cheung E. W. K. Young C. A. Simmons J. Heart Valve Dis. 2008 17 674 681
13. J. Plendl C. Neumuller A. Vollmar R. Auerbach F. Sinowatz Anat. Embryol. 1996 194 445 456
14. M. M. Thi J. M. Tarbell S. Weinbaum D. C. Spray Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 16483 16488
15. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts and P. Walter, Molecular Biology of the Cell, Garland Science, New York, 2002
16. R. O. Hynes Cell 1992 69 11 25
17. J. Y. Shyy S. Chien Circ. Res. 2002 91 769 775
18. M. Wilhelmi S. Fischer R. Leyh H. Mertsching A. Haverich Thorac. Cardiovasc. Surg. 2002 50 230 236
19. H. M. Nugent E. R. Edelman Circ. Res. 2003 92 1068 1078
20. L. Lamalice F. Le Boeuf J. Huot Circ. Res. 2007 100 782 794
21. S. Li N. F. Huang S. Hsu J. Cell. Biochem. 2005 96 1110 1126
22. S. Cattaruzza R. Perris Matrix Biol. 2005 24 400 417
23. N. Soga N. Namba S. McAllister L. Cornelius S. L. Teitelbaum S. F. Dowdy J. Kawamura K. A. Hruska Exp. Cell Res. 2001 269 73 87
24. S. Grasso J. A. Hernandez S. Chifflet Am. J. Physiol.: Cell Physiol. 2007 293 C1327 C1337
25. S. Vyalov B. L. Langille A. I. Gotlieb Am. J. Pathol. 1996 149 2107 2118
26. B. Geiger A. Bershadsky R. Pankov K. M. Yamada Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2001 2 793 805
27. P. F. Davies M. A. Reidy T. B. Goode D. E. Bowyer Atherosclerosis 1976 25 125 130
28. T. B. Goode P. F. Davies M. A. Reidy D. E. Bowyer Atherosclerosis 1977 27 235 251
29. J. T. Flaherty V. J. Ferrans W. K. Tucker D. L. Fry D. J. Patel J. E. Pierce Circ. Res. 1972 30 23
30. S. Kwei G. Stavrakis M. Takahas G. Taylor M. J. Folkman M. A. Gimbrone G. Garcia-Cardena Am. J. Pathol. 2004 164 81 89
31. A. M. Melkumyants S. A. Balashov V. M. Khayutin Cardiovasc. Res. 1989 23 741 747
32. B. L. Langille F. Odonnell Science 1986 231 405 407
33. B. L. Langille Can. J. Physiol. Pharmacol. 1996 74 834 841
34. O. Traub B. C. Berk Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 1998 18 677 685
35. B. L. Langille M. A. Reidy R. L. Kline Arteriosclerosis 1986 6 146 154
36. C. F. Dewey S. R. Bussolari M. A. Gimbrone P. F. Davies J. Biomech. Eng. 1981 103 177 185
37. M. J. Levesque R. M. Nerem J. Biomech. Eng. 1985 107 341 347
38. S. Noria D. B. Cowan A. I. Gotlieb B. L. Langille Circ. Res. 1999 85 504 514
39. R. F. Viggers A. R. Wechezak L. R. Sauvage J. Biomech. Eng. 1986 108 332 337
40. P. R. Girard R. M. Nerem J. Cell. Physiol. 1995 163 179 193
41. A. Gupte J. A. Frangos In Vitro Cell. Developmental Biol. 1990 26 57 60
42. M. Uematsu Y. Ohara J. P. Navas K. Nishida T. J. Murphy R. W. Alexander R. M. Nerem D. G. Harrison Am. J. Physiology: Cell Physiol. 1995 38 C1371 C1378
43. J. A. Frangos S. G. Eskin L. V. McIntire C. L. Ives Science 1985 227 1477 1479
44. M. J. Kuchan J. A. Frangos Am. J. Physiol. 1993 264 H150 H156
45. S. L. Diamond S. G. Eskin L. V. McIntire Science 1989 243 1483 1485
46. Z. H. Zhang Z. S. Xiao S. L. Diamond Ann. Biomed. Eng. 1999 27 419 426
47. G. Helmlinger R. V. Geiger S. Schreck R. M. Nerem J. Biomech. Eng. 1991 113 123 131
48. G. Helmlinger B. C. Berk R. M. Nerem J. Vasc. Res. 1996 33 360 369
49. G. H. Dai M. R. Kaazempur-Mofrad S. Natarajan Y. Z. Zhang S. Vaughn B. R. Blackman R. D. Kamm G. Garcia-Cardena M. A. Gimbrone Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 14871 14876
50. D. Mehta A. B. Malik Physiol. Rev. 2006 86 279 367
51. S. M. Dudek J. G. N. Garcia J. Appl. Physiol. 2001 91 1487 1500
52. H. Lum A. B. Malik Am. J. Physiol. 1994 267 L223 L241
53. C. C. Michel F. E. Curry Physiol. Rev. 1999 79 703 761
54. K. A. Youdim A. Avdeef N. J. Abbott Drug Discovery Today 2003 8 997 1003
55. H. Jo R. O. Dull T. M. Hollis J. M. Tarbell Am. J. Physiol. 1991 260 H1992 H1996
56. J. T. Butcher C. A. Simmons J. N. Warnock J. Heart Valve Dis. 2008 17 62 73
57. A. C. Liu V. R. Joag A. I. Gotlieb Am. J. Pathol. 2007 171 1407 1418
58. A. C. Doran N. Meller C. A. McNamara Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 2008 28 812 819
59. D. J. Beebe G. A. Mensing G. M. Walker Annu. Rev. Biomed. Eng. 2002 4 261 286
60. F. M. White, Fluid Mechanics, McGraw-Hill, Inc., New York, 3rd edn, 1994
61. R. K. Shah and A. L. London, Laminar Flow Forced Convection in Ducts, Academic Press, New York, 1978
62. W. Li E. W. K. Young M. Seo Z. Nie P. Garstecki C. A. Simmons E. Kumacheva Soft Matter 2008 4 258 262
63. T. G. Van Kooten J. M. Schakenraad H. C. Vandermei H. J. Busscher J. Biomed. Mater. Res. 1992 26 725 738
64. Y. Xiao G. A. Truskey Biophys. J. 1996 71 2869 2884
65. S. Usami H. H. Chen Y. H. Zhao S. Chien R. Skalak Ann. Biomed. Eng. 1993 21 77 83
66. A. S. Goldstein P. A. DiMilla AIChE J. 1998 44 465 473
67. A. S. Goldstein P. A. DiMilla J. Biomed. Mater. Res. 2002 59 665 675
68. T. A. Horbett J. J. Waldburger B. D. Ratner A. S. Hoffman J. Biomed. Mater. Res. 1988 22 383 404
69. G. A. Skarja R. L. Kinlough-Rathbone D. W. Perry F. D. Rubens J. L. Brash J. Biomed. Mater. Res. 1997 34 427 438
70. A. S. Kantak B. K. Gale Y. Lvov S. A. Jones Biomed. Microdevices 2003 5 207 215
71. H. Lu L. Y. Koo W. M. Wang D. A. Lauffenburger L. G. Griffith K. F. Jensen Anal. Chem. 2004 76 5257 5264
72. E. W. K. Young A. R. Wheeler C. A. Simmons Lab Chip 2007 7 1759 1766
73. E. Gutierrez A. Groisman Anal. Chem. 2007 79 2249 2258
74. S. K. Murthy A. Sin R. G. Tompkins M. Toner Langmuir 2004 20 11649 11655
75. B. D. Plouffe D. N. Njoka J. Harris J. H. Liao N. K. Horick M. Radisic S. K. Murthy Langmuir 2007 23 5050 5055
76. B. D. Plouffe M. Radisic S. K. Murthy Lab Chip 2008 8 462 472
77. S. Boyden J. Exp. Med. 1962 115 453 466
78. H.-C. Chen Methods Mol. Biol. 2005 294 15 22
79. W. A. Muller Trends Immunol. 2003 24 327 334
80. F. L. Miles F. L. Pruitt K. L. van Golen C. R. Cooper Clin. Exp. Metastasis 2008 25 305 324
81. B. M. Pratt A. S. Harris J. S. Morrow J. A. Madri Am. J. Pathol. 1984 117 349 354
82. L. Y. Liu B. D. Ratner E. H. Sage S. Y. Jiang Langmuir 2007 23 11168 11173
83. J. T. Smith J. K. Tomfohr M. C. Wells T. P. Beebe T. B. Kepler W. M. Reichert Langmuir 2004 20 8279 8286
84. K. S. C. Weber P. J. Nelson H. J. Grone C. Weber Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 1999 19 2085 2093
85. J. C. Yarrow Z. E. Perlman N. J. Westwood T. J. Mitchison BMC Biotechnol. 2004 4 21
86. Y. Tardy N. Resnick T. Nagel M. A. Gimbrone C. F. Dewey Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 1997 17 3102 3106
87. M. L. C. Albuquerque A. S. Flozak Exp. Cell Res. 2001 270 223 234
88. M. L. C. Albuquerque C. M. Waters U. Savla H. W. Schnaper A. S. Flozak Am. J. Physiol,: Heart Circ. Physiol. 2000 279 H293 H302
89. P. P. Hsu S. Li Y. S. Li S. Usami A. Ratcliffe X. Wang S. Chien Biochem. Biophys. Res. Commun. 2001 285 751 759
90. S. L. Goodman G. Risse K. Vondermark J. Cell Biol. 1989 109 799 809
91. L. Lewis G. Albrechtbuehler Cell Motil. Cytoskeleton 1987 7 282 290
92. P. A. Dimilla J. A. Quinn S. M. Albelda D. A. Lauffenburger AIChE J. 1992 38 1092 1104
93. P. Dieterich M. Odenthal-Schnittler C. Mrowietz M. Kramer L. Sasse H. Oberleithner H. J. Schnittler Biophys. J. 2000 79 1285 1297
94. D. T. Chiu N. L. Jeon S. Huang R. S. Kane C. J. Wargo I. S. Choi D. E. Ingber G. M. Whitesides Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000 97 2408 2413
95. S. K. W. Dertinger D. T. Chiu N. L. Jeon G. M. Whitesides Anal. Chem. 2001 73 1240 1246
96. N. L. Jeon S. K. W. Dertinger D. T. Chiu I. S. Choi A. D. Stroock G. M. Whitesides Langmuir 2000 16 8311 8316
97. S. Hsu R. Thakar D. Liepmann S. Li Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005 337 401 409
98. I. Barkefors S. Le Jan L. Jakobsson E. Hejll G. Carlson H. Johansson J. Jarvius J. W. Park N. L. Jeon J. Kreuger J. Biol. Chem. 2008 283 13905 13912
99. A. Shamloo N. Ma M. M. Poo L. L. Sohn S. C. Heilshorn Lab Chip 2008 8 1292 1299
100. S. Chung R. Sudo P. J. Mack C. R. Wan V. Vickerman R. D. Kamm Lab Chip 2009 9 269 275
101. V. Vickerman J. Blundo S. Chung R. Kamm Lab Chip 2008 8 1468 1477
102. E. W. K. Young, in Mechanical & Industrial Engineering, University of Toronto, Toronto, 2009
103. H. G. Sundararaghavan G. A. Monteiro B. L. Firestein D. I. Shreiber Biotechnol. Bioeng. 2009 102 632 643
104. A. J. Engler S. Sen H. L. Sweeney D. E. Discher Cell 2006 126 677 689
105. B. R. Blackman G. Garcia-Cardena M. A. Gimbrone J. Biomech. Eng. 2002 124 397 407
106. S. R. Bussolari C. F. Dewey M. A. Gimbrone Rev. Sci. Instrum. 1982 53 1851 1854
107. H. J. Schnittler R. P. Franke U. Akbay C. Mrowietz D. Drenckhahn Am. J. Physiol. 1993 265 C289 C298
108. A. R. Wechezak R. F. Viggers L. R. Sauvage Lab. Invest. 1985 53 639 647
109. J. Ruel J. Lemay G. Dumas C. Doillon J. Charara ASAIO J. 1995 41 876 883
110. S. Noria F. Xu S. McCue M. Jones A. I. Gotlieb B. L. Langille Am. J. Pathol. 2004 164 1211 1223
111. P. F. Davies K. A. Barbee M. V. Volin A. Robotewskyj J. Chen L. Joseph M. L. Griem M. N. Wernick E. Jacobs D. C. Polacek N. DePaola A. I. Barakat Annu. Rev. Physiol. 1997 59 527 549
112. J. T. Butcher A. M. Penrod A. J. Garcia R. M. Nerem Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 2004 24 1429 1434
113. S. McCue S. Noria B. L. Langille Trends Cardiovasc. Med. 2004 14 143 151
114. J. J. Chiu D. L. Wang S. Chien R. Skalak S. Usami J. Biomech. Eng. 1998 120 2 8
115. E. A. Sprague B. L. Steinbach R. M. Nerem C. J. Schwartz Circulation 1987 76 648 656
116. M. J. Kuchan H. Jo J. A. Frangos Am. J. Physiol. 1994 267 C753 C758
117. E. Leclerc Y. Sakai T. Fujii Biomed. Microdevices 2003 5 109 114
118. E. Leclerc Y. Sakai T. Fujii Biochem. Eng. J. 2004 20 143 148
119. N. Z. Li A. Folch Exp. Cell Res. 2005 311 307 316
120. S. W. Rhee A. M. Taylor C. H. Tu D. H. Cribbs C. W. Cotman N. L. Jeon Lab Chip 2005 5 102 107
121. C. W. Wei J. Y. Cheng T. H. Young Biomed. Microdevices 2006 8 65 71
122. B. L. Gray D. K. Lieu S. D. Collins R. L. Smith A. I. Barakat Biomed. Microdevices 2002 4 9 16
123. M. L. Kovarik N. J. Torrence D. M. Spence R. S. Martin Analyst 2004 129 400 405
124. D. M. Spence N. J. Torrence M. L. Kovarik R. S. Martin Analyst 2004 129 995 1000
125. T. D. Oblak P. Root D. M. Spence Anal. Chem. 2006 78 3193 3197
126. J. W. Song W. Gu N. Futai K. A. Warner J. E. Nor S. Takayama Anal. Chem. 2005 77 3993 3999
127. N. Suttorp T. Hessz W. Seeger A. Wilke R. Koob F. Lutz D. Drenckhahn Am. J. Physiol. 1988 255 C368 C376
128. H. W. Sill Y. S. Chang J. R. Artman J. A. Frangos T. M. Hollis J. M. Tarbell Am. J. Physiol.: Heart Circ. Physiol. 1995 37 H535 H543
129. E. G. Langeler V. W. M. Vanhinsbergh Thromb. Haemost. 1988 60 240 246
130. G. P. V. Amerongen R. Draijer M. A. Vermeer V. W. M. van Hinsbergh Circ. Res. 1998 83 1115 1123
131. L. L. Rubin D. E. Hall S. Porter K. Barbu C. Cannon H. C. Horner M. Janatpour C. W. Liaw K. Manning J. Morales L. I. Tanner K. J. Tomaselli F. Bard J. Cell Biol. 1991 115 1725 1735
132. R. F. Ismagilov J. M. K. Ng P. J. A. Kenis G. M. Whitesides Anal. Chem. 2001 73 5207 5213
133. B. H. Chueh D. Huh C. R. Kyrtsos T. Houssin N. Futai S. Takayama Anal. Chem. 2007 79 3504 3508
134. D. Huh H. Fujioka Y. C. Tung N. Futai R. Paine J. B. Grotberg S. Takayama Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 18886 18891
135. T. C. Kuo D. M. Cannon M. A. Shannon P. W. Bohn J. V. Sweedler Sens. Actuators, A 2003 102 223 233
136. J. de Jong R. G. H. Lammertink M. Wessling Lab Chip 2006 6 1125 1139
137. M. F. Fillinger L. N. Sampson J. L. Cronenwett R. J. Powell R. J. Wagner J. Surg. Res. 1997 67 169 178
138. F. Kinard T. SergentEngelen A. Trouet C. Remacle Y. J. Schneider In Vitro Cell. Dev. Biol.: Anim. 1997 33 92 103
139. K. B. Saunders P. A. Damore In Vitro Cell. Dev. Biol.: Anim. 1992 28A 521 528
140. Y. Komatsu H. Itoh S. Suga Y. Ogawa N. Hama I. Kishimoto O. Nakagawa T. Igaki K. Doi T. Yoshimasa K. Nakao Circ. Res. 1996 78 606 614
141. E. M. Redmond P. A. Cahill J. V. Sitzmann In Vitro Cell. Dev. Biol.: Anim. 1995 31 601 609
142. E. M. Redmond P. A. Cahill J. V. Sitzmann J. Vasc. Res. 1997 34 425 435
143. E. M. Redmond P. A. Cahill J. V. Sitzmann Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 1998 18 75 83
144. J. J. Chiu L. J. Chen P. L. Lee C. I. Lee L. W. Lo S. Usami S. Chien Blood 2003 101 2667 2674
145. G. B. Nackman M. F. Fillinger R. Shafritz T. Wei A. M. Graham Surgery 1998 124 353 360
146. G. E. Rainger P. Stone C. M. Morland G. B. Nash J. Immunol. Methods 2001 255 73 82
147. G. E. Rainger G. B. Nash Circ. Res. 2001 88 615 622
148. T. Ziegler K. A. Robinson R. W. Alexander R. M. Nerem Cells Mater. 1995 5 115 124
149. J. T. Butcher R. M. Nerem Tissue Eng. 2006 12 905 915
150. E. E. Hui S. N. Bhatia Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 5722 5726
151. B. J. Kane M. J. Zinner M. L. Yarmush M. Toner Anal. Chem. 2006 78 4291 4298
152. P. J. Mack Y. Zhang S. Chung V. Vickerman R. D. Kamm G. Garcia-Cardena J. Biol. Chem. 2008 284 8412 8420
153. W. Tan T. A. Desai J. Biomed. Mater. Res., Part A 2005 72 146 160
154. L. I. Genes N. V. Tolan M. K. Hulvey R. S. Martin D. M. Spence Lab Chip 2007 7 1256 1259
155. J. W. Song S. P. Cavnar A. C. Walker K. E. Luker M. Gupta Y.-C. Tung G. D. Luker S. Takayama PLoS One 2009 4 e5756
156. H. Becker C. Gartner Electrophoresis 2000 21 12 26
157. C. E. Sims N. L. Allbritton Lab Chip 2007 7 423 440
158. J. S. Marcus W. F. Anderson S. R. Quake Anal. Chem. 2006 78 3084 3089
159. S. D. Ginsberg Methods 2005 37 229 237
160. G. M. Walker H. C. Zeringue D. J. Beebe Lab Chip 2004 4 91 97
161. H. M. Yu I. Meyvantsson I. A. Shkel D. J. Beebe Lab Chip 2005 5 1089 1095
162. M. H. Wu J. L. Lin J. B. Wang Z. F. Cui Z. Cui Biomed. Microdevices 2009 11 265 273
163. Y. S. Heo L. M. Cabrera J. W. Song N. Futai Y. C. Tung G. D. Smith S. Takayama Anal. Chem. 2007 79 1126 1134
164. G. Mehta K. Mehta D. Sud J. W. Song T. Bersano-Begey N. Futai Y. S. Heo M. A. Mycek J. J. Linderman S. Takayama Biomed. Microdevices 2007 9 123 134
165. M. W. Toepke D. J. Beebe Lab Chip 2006 6 1484 1486
166. D. T. Eddington J. P. Puccinelli D. J. Beebe Sens. Actuators, B 2006 114 170 172
167. K. J. Regehr M. Domenech J. T. Koepsel K. C. Carver S. J. Ellison-Zelski W. L. Murphy L. A. Schuler E. T. Alarid D. J. Beebe Lab Chip 2009 9 2132 2139
168. G. Mehta J. Lee W. Cha Y. C. Tung J. J. Linderman S. Takayama Anal. Chem. 2009 81 3714 3722
169. A. Bransky N. Korin S. Levenberg Biomed. Microdevices 2008 10 421 428
170. C. C. Wu Y. S. Li J. H. Haga R. Kaunas J. J. Chiu F. C. Su S. Usami S. Chien Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 1254 1259
171. A. Paguirigan D. J. Beebe Integr. Biol. 2009 1 182 195
172. R. Gomez-Sjöberg A. A. Leyrat D. M. Pirone C. S. Chen S. R. Quake Anal. Chem. 2007 79 8557 8563
173. L. Kim Y. C. Toh J. Voldman H. Yu Lab Chip 2007 7 681 694
174. G. X. Wang S. X. Cai X. Y. Deng K. Q. Ouyang G. M. Xie R. Guidoin Biorheology 2000 37 291 299
175. A. Cucina A. V. Sterpetti V. Borrelli S. Pagliei A. Cavallaro L. S. D'Angelo Surgery 1998 123 212 217