Micro-Engineered 3D Scaffolds for Cell Culture Studies

Macromolecular Bioscience

Volumn 12, Issue 10, 2012, Pages 1301-1314

  Greiner, Alexandra M ^a   Richter, Benjamin ^a   Bastmeyer, Martin ^a,b  

^a KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

^b KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

Author keywords

Bioengineering; Biological applications of polymers; Direct laser writing; Three dimensional cell cultures; Two photon polymerization

Indexed keywords

3-D ENVIRONMENTS; 3D SCAFFOLDS; BIOLOGICAL APPLICATIONS OF POLYMER; CELL ASSEMBLY; CELL BEHAVIORS; CHEMICAL COMPOSITIONS; COMPUTER-BASED TECHNIQUES; DIRECT LASER WRITING; FABRICATION TECHNIQUE; FUNCTIONALIZATIONS; POLYMER SYSTEMS; SINGLE CELLS; THREE DIMENSIONAL CELL CULTURE; TWO PHOTON POLYMERIZATION;

BIOMECHANICS; CELLS; CYTOLOGY; MECHANICAL PROPERTIES; POLYMERS; SYSTEMS SCIENCE; THREE DIMENSIONAL COMPUTER GRAPHICS; TISSUE CULTURE;

SCAFFOLDS (BIOLOGY);

AGAROSE; DIMETICONE; GELATIN; MACROGOL; METHACRYLIC ACID DERIVATIVE; MOLECULAR SCAFFOLD;

ARTICLE; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; CELL CULTURE; CELL DIFFERENTIATION; CELL FUNCTION; CELL MEMBRANE; CELL PROLIFERATION; CELL STRUCTURE; CELL VIABILITY; CHEMICAL ANALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; COMPUTER INTERFACE; CYTOSKELETON; ELECTROSPINNING; FORCE; GEOMETRY; HYDROGEL; LASER; MICROENVIRONMENT; MICROTECHNOLOGY; MOLECULAR STABILITY; PHYSICAL CHEMISTRY; POLYMERIZATION; THREE DIMENSIONAL IMAGING;

ANIMALS; BIOCOMPATIBLE MATERIALS; BONE AND BONES; CELL CULTURE TECHNIQUES; CELL DIFFERENTIATION; CELL PROLIFERATION; CELLS, CULTURED; CHONDROCYTES; HUMANS; MATERIALS TESTING; OSTEOBLASTS; POLYMERS; SURFACE PROPERTIES; TISSUE ENGINEERING; TISSUE SCAFFOLDS;

EID: 84867220950     PISSN: 16165187     EISSN: 16165195     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/mabi.201200132     Document Type: Article

References (109)

1. C. Frantz, K. M. Stewart, V. M. Weaver, J. Cell Sci. 2010, 123, 4195.
2. C. C. Dufort, M. J. Paszek, V. M. Weaver, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2011, 12, 308.
3. A. J. Engler, S. Sen, H. L. Sweeney, D. E. Discher, Cell 2006, 126, 677.
4. A. M. Ross, Z. Jiang, M. Bastmeyer, J. Lahann, Small 2011, 8, 336.
5. C. J. Bettinger, R. Langer, J. T. Borenstein, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5406.
6. D. Falconnet, G. Csucs, H. M. Grandin, M. Textor, Biomaterials 2006, 27, 3044.
7. S. Nemir, J. L. West, Ann. Biomed. Eng. 2010, 38, 2.
8. K. Seunarine, D. O. Meredith, M. O. Riehle, C. D. W. Wilkinson, N. Gadegaard, Microelectron. Eng. 2008, 85, 1350.
9. A. Mata, E. J. Kim, C. A. Boehm, A. J. Fleischman, G. F. Muschler, S. Roy, Biomaterials 2009, 30, 4610.
10. J. le Digabel, M. Ghibaudo, L. Trichet, A. Richert, B. Ladoux, Med. Biol. Eng. Comput. 2010, 48, 965.
11. A. Shekaran, A. J. Garcia, Biochim. Biophys. Acta 2011, 1810, 350.
12. I. Wheeldon, A. Farhadi, A. G. Bick, E. Jabbari, A. Khademhosseini, Nanotechnology 2011, 22, 212001.
13. K. L. Christman, V. D. Enriquez-Rios, H. D. Maynard, Soft Matter 2006, 2, 928.
14. O. Guillame-Gentil, O. Semenov, A. S. Roca, T. Groth, R. Zahn, J. Voros, M. Zenobi-Wong, Adv. Mater. 2010, 22, 5443.
15. B. Geiger, J. P. Spatz, A. D. Bershadsky, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2009, 10, 21.
16. R. S. Kane, S. Takayama, E. Ostuni, D. E. Ingber, G. M. Whitesides, Biomaterials 1999, 20, 2363.
17. X. Zhou, F. Boey, F. Huo, L. Huang, H. Zhang, Small 2011.
18. M. Ghibaudo, L. Trichet, J. Le Digabel, A. Richert, P. Hersen, B. Ladoux, Biophys. J. 2009, 97, 357.
19. G. Kumar, C. K. Tison, K. Chatterjee, P. S. Pine, J. H. McDaniel, M. L. Salit, M. F. Young, C. G. Simon, Jr., Biomaterials 2011, 32, 9188.
20. S. Kumar, V. M. Weaver, Cancer Metastasis Rev. 2009, 28, 113.
21. E. Cukierman, R. Pankov, K. M. Yamada, Curr. Opin. Cell Biol. 2002, 14, 633.
22. E. Cukierman, R. Pankov, D. R. Stevens, K. M. Yamada, Science 2001, 294, 1708.
23. S. I. Fraley, Y. Feng, R. Krishnamurthy, D. H. Kim, A. Celedon, G. D. Longmore, D. Wirtz, Nat. Cell Biol. 2010, 12, 598.
24. K. E. Kubow, A. R. Horwitz, Nat. Cell Biol. 2011, 13, 3.
25. R. G. Harrison, J. Exp. Zool. 1914, 17, 521.
26. C. J. Bettinger, Macromol. Biosci. 2011, 11, 467.
27. C. K. Choi, M. T. Breckenridge, C. S. Chen, Trends Cell Biol. 2010, 20, 705.
28. D. L. Coutu, A. M. Yousefi, J. Galipeau, J. Cell. Biochem. 2009, 108, 537.
29. S. C. Owen, M. S. Shoichet, J. Biomed. Mater. Res., A 2010, 94, 1321.
30. J. A. Pedersen, M. A. Swartz, Ann. Biomed. Eng. 2005, 33, 1469.
31. E. Carletti, A. Motta, C. Migliaresi, Methods Mol. Biol. 2011, 695, 17.
32. S. J. Hollister, Nat. Mater. 2005, 4, 518.
33. C. C. Chang, E. D. Boland, S. K. Williams, J. B. Hoying, J. Biomed. Mater. Res., B: Appl. Biomater. 2011, 98, 160.
34. B. Duan, M. Wang, W. Y. Zhou, W. L. Cheung, Z. Y. Li, W. W. Lu, Acta Biomater. 2010, 6, 4495.
35. N. Sudarmadji, J. Y. Tan, K. F. Leong, C. K. Chua, Y. T. Loh, Acta Biomater. 2011, 7, 530.
36. R. Gauvin, Y. C. Chen, J. W. Lee, P. Soman, P. Zorlutuna, J. W. Nichol, H. Bae, S. Chen, A. Khademhosseini, Biomaterials 2012, 33, 3824.
37. P. Tayalia, C. R. Mendonca, T. Baldacchini, D. J. Mooney, E. Mazur, Adv. Mater. 2008, 20, 4494.
38. A. Ovsianikov, S. Schlie, A. Ngezahayo, A. Haverich, B. N. Chichkov, J. Tissue Eng. Regen. Med. 2007, 1, 443.
39. S. H. Lee, J. J. Moon, J. L. West, Biomaterials 2008, 29, 2962.
40. J. W. Lee, J. H. Jung, D. S. Kim, G. Lim, D. W. Cho, Microelectron. Eng. 2009, 86, 1451.
41. P. Tayalia, E. Mazur, D. J. Mooney, Biomaterials 2011, 32, 2634.
42. A. Matei, M. Dinescu, E. C. Buruiana, T. Buruiana, I. Petcu, C. Mustaciosu, Dig. J. Nanomater. Biostruct. 2011, 6, 29.
43. T. Weiss, R. Schade, T. Laube, A. Berg, G. Hildebrand, R. Wyrwa, M. Schnabelrauch, K. Liefeith, Adv. Eng. Mater. 2011, 13, B264.
44. K. Liefeith, T. Weiss, G. Hildebrand, R. Schade, Eng. Life Sci. 2009, 9, 384.
45. R. Schade, T. Weiss, A. Berg, M. Schnabelrauch, K. Liefeith, Int. J. Artif. Organs 2010, 33, 219.
46. F. Klein, T. Striebel, J. Fischer, Z. Jiang, C. M. Franz, G. von Freymann, M. Wegener, M. Bastmeyer, Adv. Mater. 2010, 22, 868.
47. F. Klein, B. Richter, T. Striebel, C. M. Franz, G. von Freymann, M. Wegener, M. Bastmeyer, Adv. Mater. 2011, 23, 1341.
48. A. Ovsianikov, A. Deiwick, S. Van Vlierberghe, P. Dubruel, L. Moller, G. Drager, B. Chichkov, Biomacromolecules 2011, 12, 851.
49. A. Pfister, R. Landers, A. Laib, U. Hubner, R. Schmelzeisen, R. Mulhaupt, J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2004, 42, 624.
50. F. C. Fierz, F. Beckmann, M. Huser, S. H. Irsen, B. Leukers, F. Witte, O. Degistirici, A. Andronache, M. Thie, B. Muller, Biomaterials 2008, 29, 3799.
51. U. Klammert, E. Vorndran, T. Reuther, F. A. Muller, K. Zorn, U. Gbureck, J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2010, 21, 2947.
52. J. A. Lewis, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2193.
53. J. N. H. Shepherd, S. T. Parker, R. F. Shepherd, M. U. Gillette, J. A. Lewis, R. G. Nuzzo, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 47.
54. G. Vozzi, A. Rechichi, F. Dini, C. Salvadori, F. Vozzi, S. Burchielli, F. Carlucci, M. Arispici, G. Ciardelli, P. Giusti, A. Ahluwalia, Macromol. Biosci. 2008, 8, 60.
55. J. L. Tan, J. Tien, D. M. Pirone, D. S. Gray, K. Bhadriraju, C. S. Chen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 1484.
56. M. R. Dusseiller, M. L. Smith, V. Vogel, M. Textor, Biointerphases 2006, 1, P1.
57. Y. Zhao, C. C. Lim, D. B. Sawyer, R. L. Liao, X. Zhang, Cell. Motil. Cytoskeleton 2007, 64, 718.
58. C. G. Rolli, T. Seufferlein, R. Kemkemer, J. P. Spatz, PLoS One 2010, 5, e8726.
59. M. Ochsner, M. Textor, V. Vogel, M. L. Smith, PLoS One 2010, 5, e9445.
60. M. Ochsner, M. R. Dusseiller, H. M. Grandin, S. Luna-Morris, M. Textor, V. Vogel, M. L. Smith, Lab Chip 2007, 7, 1074.
61. M. Andreasson-Ochsner, G. Romano, M. Hakanson, M. L. Smith, D. E. Leckband, M. Textor, E. Reimhult, Lab Chip 2011, 11, 2876.
62. M. S. Hahn, L. J. Taite, J. J. Moon, M. C. Rowland, K. A. Ruffino, J. L. West, Biomaterials 2006, 27, 2519.
63. A. Kajzar, C. M. Cesa, N. Kirchgessner, B. Hoffmann, R. Merkel, Biophys. J. 2008, 94, 1854.
64. O. du Roure, A. Saez, A. Buguin, R. H. Austin, P. Chavrier, P. Silberzan, B. Ladoux, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 2390.
65. M. Ghibaudo, J. M. Di Meglio, P. Hersen, B. Ladoux, Lab Chip 2010.
66. Z. Liu, J. L. Tan, D. M. Cohen, M. T. Yang, N. J. Sniadecki, S. A. Ruiz, C. M. Nelson, C. S. Chen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 9944.
67. C. A. DeForest, K. S. Anseth, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 1816.
68. M. Nikkhah, J. S. Strobl, R. De Vita, M. Agah, Biomaterials 2010, 31, 4552.
69. R. L. Mauck, B. M. Baker, N. L. Nerurkar, J. A. Burdick, W. J. Li, R. S. Tuan, D. M. Elliott, Tissue Eng. Part B 2009, 15, 171.
70. Y. Orlova, N. Magome, L. Liu, Y. Chen, K. Agladze, Biomaterials 2011, 32, 5615.
71. M. M. Stevens, J. H. George, Science 2005, 310, 1135.
72. T. K. Kim, J. J. Yoon, D. S. Lee, T. G. Park, Biomaterials 2006, 27, 152.
73. F. Dehghani, N. Annabi, Curr. Opin. Biotechnol. 2011.
74. M. Zhao, L. Li, X. Li, C. Zhou, B. Li, J. Biomed. Mater. Res. A 2011, 98, 434.
75. W. Ryu, K. E. Hammerick, Y. B. Kim, J. B. Kim, R. Fasching, F. B. Prinz, Acta Biomater. 2011, 7, 3325.
76. S. A. Lee, S. E. Chung, W. Park, S. H. Lee, S. Kwon, Lab Chip 2009, 9, 1670.
77. R. Langer, D. A. Tirrell, Nature 2004, 428, 487.
78. D. W. Grijpma, F. P. W. Melchels, J. Feijen, Biomaterials 2010, 31, 6121.
79. S. Weng, J. Fu, Biomaterials 2011, 32, 9584.
80. A. Deiwick, A. Ovsianikov, S. Van Vlierberghe, M. Pflaum, M. Wilhelmi, P. Dubruel, B. Chichkov, Materials 2011, 4, 288.
81. F. Baino, C. Vitale-Brovarone, J. Biomed. Mater. Res., A 2011, 97, 514.
82. A. Ovsianikov, B. Chichkov, P. Mente, N. A. Monteiro-Riviere, A. Doraiswamy, R. J. Narayan, Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2007, 4, 22.
83. M. Moravej, D. Mantovani, Int. J. Mol. Sci. 2011, 12, 4250.
84. A. del Campo, C. Greiner, J. Micromech. Microeng. 2007, 17, R81.
85. M. B. Mellott, K. Searcy, M. V. Pishko, Biomaterials 2001, 22, 929.
86. J. Malda, T. B. Woodfield, F. van der Vloodt, C. Wilson, D. E. Martens, J. Tramper, C. A. van Blitterswijk, J. Riesle, Biomaterials 2005, 26, 63.
87. D. W. Hutmacher, T. Schantz, I. Zein, K. W. Ng, S. H. Teoh, K. C. Tan, J. Biomed. Mater. Res. 2001, 55, 203.
88. C. Y. Tay, S. A. Irvine, F. Y. Boey, L. P. Tan, S. Venkatraman, Small 2011, 7, 1361.
89. J. Fischer, M. Wegener, Laser Photonics Rev. 2012.
90. H. Shin, Biomaterials 2007, 28, 126.
91. D. B. Wolfe, D. Qin, G. M. Whitesides, Methods Mol. Biol. 2010, 583, 81.
92. G. M. Whitesides, E. Ostuni, S. Takayama, X. Jiang, D. E. Ingber, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2001, 3, 335.
93. M. D. Mager, V. LaPointe, M. M. Stevens, Nat. Chem. 2011, 3, 582.
94. K. G. Sreejalekshmi, P. D. Nair, J. Biomed. Mater. Res., A 2011, 96, 477.
95. M. P. Lutolf, J. A. Hubbell, Nat. Biotechnol. 2005, 23, 47.
96. U. Hersel, C. Dahmen, H. Kessler, Biomaterials 2003, 24, 4385.
97. D. N. Woolfson, Z. N. Mahmoud, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3464.
98. J. da Silva, F. Lautenschlager, E. Sivaniah, J. R. Guck, Biomaterials 2010, 31, 2201.
99. R. G. Wylie, S. Ahsan, Y. Aizawa, K. L. Maxwell, C. M. Morshead, M. S. Shoichet, Nat. Mater. 2011, 10, 799.
100. T. Pauloehrl, G. Delaittre, V. Winkler, A. Welle, M. Bruns, H. G. Borner, A. M. Greiner, M. Bastmeyer, C. Barner-Kowollik, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 1071.
101. J. D. Currey, J. Biomech. 1988, 21, 131.
102. rd edition, McGraw-Hill, New York 1969, p. xxiv.
103. H. Seyednejad, D. Gawlitta, W. J. Dhert, C. F. van Nostrum, T. Vermonden, W. E. Hennink, Acta Biomater. 2011, 7, 1999.
104. M. A. Wozniak, C. S. Chen, Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2009, 10, 34.
105. D. E. Ingber, FASEB J. 2006, 20, 811.
106. S. Suresh, Acta Biomater. 2007, 3, 413.
107. D. E. Ingber, Ann. Med. 2003, 35, 564.
108. A. Ovsianikov, M. Gruene, M. Pflaum, L. Koch, F. Maiorana, M. Wilhelmi, A. Haverich, B. Chichkov, Biofabrication 2010, 2, 1.
109. L. Boldrin, N. Elvassore, A. Malerba, M. Flaibani, E. Cimetta, M. Piccoli, M. D. Baroni, M. V. Gazzola, C. Messina, P. Gamba, L. Vitiello, P. De Coppi, Tissue Eng. 2007, 13, 253.