Biomaterials for neural-tissue engineering - Chitosan supports the survival, migration, and differentiation of adult-derived neural stem and progenitor cells

Canadian Journal of Chemistry

Volumn 88, Issue 3, 2010, Pages 277-287

  Scanga, Vanessa I ^a   Goraltchouk, Alex ^b,c   Nussaiba, Nasser ^a   Shoichet, Molly S ^a,b,c   Morshead, Cindi M ^a,c  

^a UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

^b UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

^c UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

Author keywords

Biomaterials; Cell viability; Chitosan; Hydrogels; Stem cells

Indexed keywords

CELL COUNT; CELL MIGRATION; CELL SURVIVAL; CELL TYPES; CELL VIABILITY; CELL-BASED THERAPY; CENTRAL NERVOUS SYSTEMS; CHITOSAN HYDROGEL; DIMETHACRYLATES; EQUILIBRIUM WATER CONTENTS; ETHYL METHACRYLATES; FUNCTIONALIZED; IN-VITRO; LONG-TERM CULTURE; NEURAL PRECURSORS; OLIGODENDROCYTES; OLIGOETHYLENE OXIDE; PROGENITOR CELL; PROMISING MATERIALS; SPINAL CORD INJURY;

BIOASSAY; BIOLOGICAL MATERIALS; CELL CULTURE; CHITIN; CHITOSAN; GLYCEROL; GROWTH KINETICS; HYDROGELS; IONIC CONDUCTION; NEURONS; ORGANIC COMPOUNDS; TISSUE ENGINEERING; WATER CONTENT;

STEM CELLS;

EID: 77949291308     PISSN: 00084042     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1139/V09-171     Document Type: Article

References (87)

1. Ramer, M. S.; Priestley, J. V.; McMahon, S. B. Nature 2000, 403 (6767), 312. doi:10.1038/35002084. PMID:10659850.
2. Blesch, A.; Grill, R. J.; Tuszynski, M. H. Prog. Brain Res. 1998, 117, 473. doi:10.1016/S0079-6123(08)64033-9. PMID:9932426.
3. Grimpe, B.; Silver, J. Prog. Brain Res. 2002, 137, 333. doi:10.1016/S0079-6123(02)37025-0. PMID:12440376.
4. Schwab, M. E. Science 2002, 295 (5557), 1029. doi:10.1126/science.1067840. PMID:11834824.
5. Fawcett, J. W.; Asher, R. A. Brain Res. Bull. 1999, 49 (6), 377. doi:10.1016/S0361-9230(99)00072-6. PMID:10483914.
6. Silver, J.; Miller, J. H. Nat. Rev. Neurosci. 2004, 5 (2), 146. doi:10.1038/nrn1326. PMID:14735117.
7. Paíno, C. L.; Fernandez-Valle, C.; Bates, M. L.; Bunge, M. B. J. Neurocytol. 1994, 23 (7), 433. doi:10.1007/BF01207115. PMID:7964912.
8. Pearse, D. D.; Pereira, F. C.; Marcillo, A. E.; Bates, M. L.; Berrocal, Y. A.; Filbin, M. T.; Bunge, M. B. Nat. Med. 2004, 10 (6), 610. doi:10.1038/nm1056. PMID:15156204.
9. Barakat, D. J.; Gaglani, S. M.; Neravetla, S. R.; Sanchez, A. R.; Andrade, C. M.; Pressman, Y.; Puzis, R.; Garg, M. S.; Bunge, M. B.; Pearse, D. D. Cell Transplant. 2005, 14 (4), 225. doi:10.3727/ 000000005783983106. PMID:15929557.
10. Liu, S.; Peulve, P.; Jin, O.; Boisset, N.; Tiollier, J.; Said, G.; Tadie, M. J. Neurosci. Res. 1997, 49 (4), 425. doi:10.1002/ (SICI)1097-4547(19970815)49:4〈425::AID-JNR4〉3.0.CO;2-A. PMID:9285519.
11. Deumens, R.; Koopmans, G. C.; Honig, W. M.; Maquet, V.; Jérôme, R.; Steinbusch, H. W.; Joosten, E. A. Neurosci. Lett. 2006, 400 (3), 208. doi:10.1016/j.neulet.2006.02.050. PMID:16530957.
12. Tsai, E. C.; Dalton, P. D.; Shoichet, M. S.; Tator, C. H. J. Neurotrauma 2004, 21 (6), 789. doi:10.1089/0897715041269687. PMID:15253805.
13. Tsai, E. C.; Dalton, P. D.; Shoichet, M. S.; Tator, C. H. Biomaterials 2006, 27 (3), 519. doi:10.1016/j.biomaterials. 2005.07.025. PMID:16099035.
14. Karimi-Abdolrezaee, S.; Eftekharpour, E.; Wang, J.; Morshead, C. M.; Fehlings, M. G. J. Neurosci. 2006, 26 (13), 3377. doi:10.1523/JNEUROSCI.4184-05.2006. PMID:16571744.
15. Ishii, K.; Nakamura, M.; Dai, H.; Finn, T. P.; Okano, H.; Toyama, Y.; Bregman, B. S. J. Neurosci. Res. 2006, 84 (8), 1669. doi:10.1002/jnr.21079. PMID:17044031.
16. Vroemen, M.; Caioni, M.; Bogdahn, U.; Weidner, N. Cell Tissue Res. 2007, 327 (1), 1. doi:10.1007/s00441-006-0252-y. PMID:16941122.
17. Guo, J. S.; Zeng, Y. S.; Li, H. B.; Huang, W. L.; Liu, R. Y.; Li, X. B.; Ding, Y.; Wu, L. Z.; Cai, D. Z. Spinal Cord 2007, 45 (1), 15. doi:10.1038/sj.sc.3101943. PMID:16773039.
18. Ke, Y.; Chi, L.; Xu, R; Luo, C.; Gozal, D.; Liu, R. Stem Cells 2006, 24 (4), 1011. doi:10.1634/stemcells.2005-0249. PMID:16339643.
19. Pallini, R.; Vitiani, L. R.; Bez, A.; Casalbore, P.; Facchiano, F.; Di Giorgi Gerevini, V.; Falchetti, M. L.; Fernandez, E.; Maira, G.; Peschle, C.; Parati, E. Neurosurgery 2005, 57 (5), 1014, discussion 1014. doi:10.1227/01.NEU.0000180058.58372.4c. PMID:16284571.
20. Cummings, B. J.; Uchida, N.; Tamaki, S. J.; Salazar, D. L.; Hooshmand, M.; Summers, R.; Gage, F. H.; Anderson, A. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102 (39), 14069. doi:10.1073/pnas.0507063102. PMID:16172374.
21. Okada, S.; Ishii, K.; Yamane, J.; Iwanami, A.; Ikegami, T.; Katoh, H.; Iwamoto, Y.; Nakamura, M.; Miyoshi, H.; Okano, H. J.; Contag, C. H.; Toyama, Y.; Okano, H. FASEB J. 2005, 19 (13), 1839. PMID:16141363.
22. Enzmann, G. U.; Benton, R. L.; Woock, J. P.; Howard, R. M.; Tsoulfas, P.; Whittemore, S. R. Exp. Neurol. 2005, 195 (2), 293. doi:10.1016/j.expneurol.2005.04.021. PMID:16087174.
23. Iwanami, A.; Kaneko, S.; Nakamura, M.; Kanemura, Y.; Mori, H.; Kobayashi, S.; Yamasaki, M.; Momoshima, S.; Ishii, H.; Ando, K.; Tanioka, Y.; Tamaoki, N.; Nomura, T.; Toyama, Y.; Okano, H. J. Neurosci. Res. 2005, 80 (2), 182. doi:10.1002/jnr.20436. PMID:15772979.
24. Watanabe, K.; Nakamura, M.; Iwanami, A.; Fujita, Y.; Kanemura, Y.; Toyama, Y.; Okano, H. Dev. Neurosci. 2004, 26 (2-4), 275. doi:10.1159/000082144. PMID:15711067.
25. Lang, B.; Liu, H. L.; Liu, R.; Feng, G. D.; Jiao, X. Y.; Ju, G. Neuroscience 2004, 128 (4), 775. doi:10.1016/j. neuroscience.2004.06.033. PMID:15464285.
26. Kearns, S. M.; Laywell, E. D.; Kukekov, V. K.; Steindler, D. A. Exp. Neurol. 2003, 182 (1), 240. doi:10.1016/S0014-4886(03)00124-9. PMID:12821394.
27. Teng, Y. D.; Lavik, E. B.; Qu, X.; Park, K. I.; Ourednik, J.; Zurakowski, D.; Langer, R.; Snyder, E. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99 (5), 3024. doi:10.1073/pnas.052678899. PMID:11867737.
28. Reynolds, B. A.; Weiss, S. Science 1992, 255 (5052), 1707. doi:10.1126/science.1553558. PMID:1553558.
29. Weiss, S.; Dunne, C.; Hewson, J.; Wohl, C.; Wheatley, M.; Peterson, A. C.; Reynolds, B. A. J. Neurosci. 1996, 16, 7599. PMID:8922416.
30. Davis, A. A.; Temple, S. Nature 1994, 372 (6503), 263. doi:10.1038/372263a0. PMID:7969470.
31. Morshead, C. M.; Benveniste, P.; Iscove, N. N.; van der Kooy, D. Nat. Med. 2002, 8 (3), 268. doi:10.1038/nm0302-268. PMID:11875498.
32. Gritti, A.; Parati, E. A.; Cova, L.; Frolichsthal, P.; Galli, R.; Wanke, E.; Faravelli, L.; Morassutti, D. J.; Roisen, F.; Nickel, D. D.; Vescovi, A. L. J. Neurosci. 1996, 16 (3), 1091. PMID:8558238.
33. Palmer, T. D.; Takahashi, J.; Gage, F. H. Mol. Cell. Neurosci. 1997, 8 (6), 389. doi:10.1006/mcne.1996.0595. PMID:9143557.
34. Shen, Q.; Wang, Y.; Dimos, J. T.; Fasano, C. A.; Phoenix, T. N.; Lemischka, I. R.; Ivanova, N. B.; Stifani, S.; Morrisey, E. E.; Temple, S. Nat. Neurosci. 2006, 9 (6), 743. doi:10.1038/nnl694. PMID:16680166.
35. Beningo, K. A.; Dembo, M.; Wang, Y. L. Proc Natl Acad USA 2004, 101 (52), 18024. doi:10.1073/pnas.0405747102.
36. Steinmetz, M. P.; Horn, K. P.; Tom, V. J.; Miller, J. H.; Busch, S. A.; Nair, D.; Silver, D. J.; Silver, J. J. Neurosci. 2005, 25 (35), 8066. doi:10.1523/JNEUROSCI.2111-05.2005. PMID:16135764.
37. Costa, S.; Planchenault, T.; Charriere-Bertrand, C.; Mouchel, Y.; Fages, C.; Juliano, S.; Lefrançois, T.; Barlovatz-Meimon, G.; Tardy, M. Glia 2001, 37 (2), 105. doi:10.1002/glia.10015. PMID:11754209.
38. Ramón-Cueto, A.; Plant, G. W.; Avila, J.; Bunge, M. B. J. Neurosci. 1998, 18 (10), 3803. PMID:9570810.
39. Fouad, K.; Schnell, L.; Bunge, M. B.; Schwab, M. E.; Liebscher, T.; Pearse, D. D. J. Neurosci. 2005, 25 (5), 1169. doi:10.1523/JNEUROSCI.3562-04.2005. PMID:15689553.
40. Woerly, S.; Petrov, P.; Syková, E.; Roitbak, T.; Simonová, Z.; Harvey, A. R. Tissue Eng. 1999, 5 (5), 467. doi:10.1089/ten.1999.5.467. PMID:10586102.
41. Houle, J. D.; Ziegler, M. K. J. Neural Transplant. Plast. 1994, 5 (2), 115. doi:10.1155/NP.1994.115. PMID:7703291.
42. Oudega, M.; Gautier, S. E.; Chapon, P.; Fragoso, M.; Bates, M. L.; Parel, J. M.; Bunge, M. B. Biomaterials 2001, 22 (10), 1125. doi:10.1016/S0142-9612(00)00346-X. PMID:11352092.
43. Lee, Y. S.; Hsiao, I.; Lin, V. W. J. Neurotrauma 2002, 19 (10), 1203. doi:10.1089/08977150260338001. PMID:12427329.
44. Nakamura, M.; Houghtling, R. A.; MacArthur, L.; Bayer, B. M.; Bregman, B. S. Exp. Neurol. 2003, 184 (1), 313. doi:10.1016/S0014- 4886(03)00361-3. PMID:14637102.
45. Deng, C.; Gorrie, C.; Hayward, I.; Elston, B.; Venn, M.; Mackay-Sim, A.; Waite, P. J. Neurosci. Res. 2006, 83 (7), 1201. doi:10.1002/jnr.20817. PMID:16498634.
46. Park, H. C.; Shim, Y. S.; Ha, Y.; Yoon, S. H.; Park, S. R.; Choi, B. H.; Park, H. S. Tissue Eng. 2005, 11 (5-6), 913. doi:10.1089/ten.2005.11.913. PMID:15998231.
47. Namiki, J.; Kojima, A.; Tator, C. H. J. Neurotrauma 2000, 17 (12), 1219. doi:10.1089/neu.2000.17.1219. PMID:11186234.
48. Taylor, L.; Jones, L.; Tuszynski, M. H.; Blesch, A. J. Neurosci. 2006, 26 (38), 9713. doi:10.1523/JNEUROSCI.0734-06.2006. PMID:16988042.
49. Jimenez Hamann, M. C.; Tator, C. H.; Shoichet, M. S. Exp. Neurol. 2005, 194 (1), 106. doi:10.1016/j.expneurol.2005.01.030. PMID:15899248.
50. Qiu, J.; Cai, D.; Dai, H.; McAtee, M.; Hoffman, P. N.; Bregman, B. S.; Filbin, M. T. Neuron 2002, 34 (6), 895. doi:10.1016/S0896-6273(02)00730-4. PMID:12086638.
51. Lu, P.; Yang, H.; Jones, L. L.; Filbin, M. T.; Tuszynski, M. H. J. Neurosci. 2004, 24 (28), 6402. doi:10.1523/JNEUROSCI.1492-04. 2004. PMID:15254096.
52. Pearse, D. D.; Pereira, F. C.; Marcillo, A. E.; Bates, M. L.; Berrocal, Y. A.; Filbin, M. T.; Bunge, M. B. Nat. Med. 2004, 10 (6), 610. doi:10.1038/nm1056. PMID:15156204.
53. Arias-Carrión, O.; Hernández-López, S.; Ibañez-Sandoval, O.; Bargas, J.; Hernández-Cruz, A.; Drucker-Colín, R. J. Neurosci. Res. 2006, 84 (7), 1425. doi:10.1002/jnr.21068. PMID:17006899.
54. Horner, P. J.; Power, A. E.; Kempermann, G.; Kuhn, H. G.; Palmer, T. D.; Winkler, J.; Thai, L. J.; Gage, F. H. J. Neurosci. 2000, 20 (6), 2218. PMID:10704497.
55. Yu, L. M. Y.; Kazazian, K.; Shoichet, M. S. J. Biomed Mater. Res.: Part A 2007, 82, 243. doi:10.1002/jbm.a.31069.
56. Hern, D. L.; Hubbell, J. A. J. Biomed. Mater. Res. 1998, 39 (2), 266. doi:10.1002/(SICI)1097-4636(199802)39:2〈266::AID- JBM14〉 3.0.CO;2-B. PMID:9457557.
57. Tropepe, V.; Sibilia, M.; Ciruna, B. G.; Rossant, J.; Wagner, E. F.; van der Kooy, D. Dev. Biol. 1999, 208 (1), 166. doi:10.1006/dbio.l998.9192. PMID:10075850.
58. Chiasson, B. J.; Tropepe, V.; Morshead, C. M.; van der Kooy, D. J. Neurosci. 1999, 19 (11), 4462. PMID:10341247.
59. Zhou, F. C.; Kelley, M. R.; Chiang, Y. H.; Young, P. Exp. Neurol. 2000, 164 (1), 200. doi:10.1006/exnr.2000.7425. PMID:10877930.
60. Freier, T.; Koh, H. S.; Kazazian, K.; Shoichet, M. S. Biomaterials 2005, 26 (29), 5872. doi:10.1016/j.biomaterials.2005.02.033. PMID:15949553.
61. Bearinger, J. P.; Terrettaz, S.; Michel, R.; Tirelli, N.; Vogel, H.; Textor, M.; Hubbell, J. A. Nat. Mater. 2003, 2 (4), 259. doi:10.1038/nmat851. PMID:12690400.
62. Tziampazis, E.; Kohn, J.; Moghe, P. V. Biomaterials 2000, 21 (5), 511. doi:10.1016/S0142-9612(99)00212-4. PMID:10674816.
63. Fricker, R. A.; Carpenter, M. K.; Winkler, C.; Greco, C.; Gates, M. A.; Bjorklund, A. J. Neurosci. 1999, 19 (14), 5990. PMID:10407037.
64. Kirschenbaum, B.; Doetsch, F.; Lois, C.; Alvarez-Buylla, A. J. Neurosci. 1999, 19 (6), 2171. PMID:10066270.
65. Chazal, G.; Durbec, P.; Jankovski, A.; Rougon, G.; Cremer, H. J. Neurosci. 2000, 20 (4), 1446. PMID:10662835.
66. Messam, C. A.; Hou, J.; Berman, J. W.; Major, E. O. Brain Res. Dev. Brain Res. 2002, 134 (1-2), 87. doi:10.1016/S0165-3806(01) 00325-X. PMID:11947939.
67. Wei, L. C.; Shi, M.; Chen, L. W.; Cao, R.; Zhang, P.; Chan, Y. S. Brain Res. Dev. Brain Res. 2002, 139 (1), 9. doi:10.1016/S0165-3806(02)00509-6. PMID:12414089.
68. Cameron, H. A.; Hazel, T. G.; McKay, R. D. J. Neurobiol. 1998, 36 (2), 287. doi:10.1002/(SICI)1097-4695(199808) 36:2〈287::AID-NEU13〉3.0.CO;2-B. PMID:9712310.
69. Cattaneo, E.; McKay, R. Nature 1990, 347 (6295), 762. doi:10.1038/347762a0. PMID:2172829.
70. Ciccolini, F.; Svendsen, C. N. J. Neurosci. 1998, 18 (19), 7869. PMID:9742155.
71. Arsenijevic, Y.; Weiss, S.; Schneider, B.; Aebischer, P. J. Neurosci. 2001, 21 (18), 7194. PMID:11549730.
72. Tsai, R. Y.; McKay, R. D. J. Neurosci. 2000, 20 (10), 3725. PMID:10804214.
73. Hugnot, J. P.; Mellodew, K.; Pilcher, H.; Uwanogho, D.; Price, J.; Sinden, J. D. J. Neurosci. Res. 2001, 65 (3), 195. doi:10.1002/jnr.1143. PMID:11494354.
74. Hung, C. H.; Lin, Y.-L.; Young, T. H. Biomaterials 2006, 27 (25), 4461. doi:10.1016/j.biomaterials.2006.04.021. PMID:16687170.
75. Belkas, J. S.; Munro, C. A.; Shoichet, M. S.; Johnston, M.; Midha, R. Biomaterials 2005, 26 (14), 1741. doi:10.1016/j. biomaterials.2004.05.031. PMID:15576148.
76. Lüthen, F.; Lange, R.; Becker, P.; Rychly, J.; Beck, U.; Nebe, J. G. Biomaterials 2005, 26 (15), 2423. doi:10.1016/j. biomaterials.2004.07.054. PMID:15585246.
77. Gonzalez, A. L.; Gobin, A. S.; West, J. L.; Mclntire, L. V.; Smith, C. W. Tissue Eng. 2004, 10 (11-12), 1775. doi:10.1089/ten.2004. 10.1775. PMID:15684686.
78. Hern, D. L.; Hubbell, J. A. J. Biomed. Mater. Res. 1998, 39 (2), 266. doi:10.1002/(SICI)1097-4636(199802)39:2〈266::AID- JBM14〉3.0.CO;2-B. PMID:9457557.
79. Jenney, C. R.; Anderson, J. M. J. Biomed. Mater. Res. 1999, 49 (4), 435. doi:10.1002/(SICI)1097-4636(20000315) 49:4〈435::AID- JBM2〉3.0.CO;2-Y.
80. Poly(Ethylene Glycol) Chemistry: Biotechnical and Biomedical Applications; Harris, J. M., Ed.; Plenum Press: New York, 1991.
81. Silva, R. M.; Silva, G. A.; Coutinho, O. P.; Mano, J. F.; Reis, R. L. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2004, 15 (10), 1105. doi:10.1023/B:JMSM.0000046392.44911.46. PMID:15516871.
82. Morshead, C. M.; Reynolds, B. A.; Craig, C. G.; McBurney, M. W.; Staines, W. A.; Morassutti, D.; Weiss, S.; van der Kooy, D. Neuron 1994, 13 (5), 1071. doi:10.1016/0896-6273(94)90046-9. PMID:7946346.
83. Herrera, D. G.; Garcia-Verdugo, J. M.; Alvarez-Buylla, A. Ann. Neurol. 1999, 46 (6), 867. doi:10.1002/1531-8249(199912)46: 6〈867::AID-ANA9〉3.0.CO;2-Z. PMID:10589539.
84. Luskin, M. B. Neuron 1993, 11 (1), 173. doi:10.1016/0896-6273(93)90281-U. PMID:8338665.
85. Doetsch, F.; Caillé, I.; Lim, D. A.; García-Verdugo, J. M.; Alvarez-Buylla, A. Cell 1999, 97 (6), 703. doi:10.1016/S0092-8674(00)80783-7. PMID:10380923.
86. Soares, S.; Sotelo, C. Neuroscience 2004, 128 (4), 807. doi:10.1016/j.neuroscience.2004.07.031. PMID:15464288.
87. Howling, G. I.; Dettmar, P. W.; Goddard, P. A.; Hampson, F. C.; Dornish, M.; Wood, E. J. Biomaterials 2001, 22 (22), 2959. doi:10.1016/S0142-9612(01)00042-4. PMID:11575470.