Biochemical and physical signal gradients in hydrogels to control stem cell behavior

Advanced Materials

Volumn 25, Issue 44, 2013, Pages 6366-6372

  Jeon, Oju ^a   Alt, Daniel S ^a   Linderman, Stephen W ^c   Alsberg, Eben ^a,b  

^a Case Western Reserve University   (United States)

^b CASE WESTERN RESERVE UNIVERSITY SCHOOL OF MEDICINE   (United States)

^c WASHINGTON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

alginate; biomaterials; gradients; hydrogels; stem cells; tissue engineering

Indexed keywords

CELL BEHAVIORS; DEGRADABLE HYDROGEL; GRADIENT SYSTEMS; GRADIENTS; HUMAN MESENCHYMAL STEM CELLS; MACRO SCALE; PHYSICAL SIGNAL;

ALGINATE; BIOLOGICAL MATERIALS; BIOMATERIALS; HYDROGELS; THREE DIMENSIONAL; TISSUE ENGINEERING;

STEM CELLS;

ALGINIC ACID; BIOMATERIAL; GLUCURONIC ACID; HEXURONIC ACID; POLYGLACTIN;

ARTICLE; BIOMATERIALS; CELL CULTURE; CELL SURVIVAL; CHEMISTRY; CYTOLOGY; GRADIENTS; HUMAN; HYDROGEL; LIGHT; MESENCHYMAL STROMA CELL; SIGNAL TRANSDUCTION; STEM CELL; TISSUE ENGINEERING;

ALGINATE; BIOMATERIALS; GRADIENTS; HYDROGELS; STEM CELLS; TISSUE ENGINEERING;

ALGINATES; BIOCOMPATIBLE MATERIALS; CELL SURVIVAL; CELLS, CULTURED; GLUCURONIC ACID; HEXURONIC ACIDS; HUMANS; HYDROGELS; LIGHT; MESENCHYMAL STROMAL CELLS; POLYGLACTIN 910; SIGNAL TRANSDUCTION; TISSUE ENGINEERING;

EID: 84888644748     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201302364     Document Type: Article

References (67)

1. M. P. Lutolf, J. A. Hubbell, Nat. Biotechnol. 2005, 23, 47.
2. P. Patwari, R. T. Lee, Circ. Res. v 2008, 103, 234.
3. J. J. Sanz-Ezquerro, C. Tickle, Differentiation 2001, 69, 91.
4. H. J. Kim, G. I. Im, Tissue Eng. Part A 2009, 15, 1543.
5. a) E. Ruoslahti, M. D. Pierschbacher, Science 1987, 238, 491
6. b) S. W. Kang, B. H. Cha, H. Park, K. S. Park, K. Y. Lee, S. H. Lee, Macromol. Biosci. 2011, 11, 673
7. c) Y. Lei, S. Gojgini, J. Lam, T. Segura, Biomaterials 2011, 32, 39
8. d) J. R. Paletta, S. Bockelmann, A. Walz, C. Theisen, J. H. Wendorff, A. Greiner, S. Fuchs-Winkelmann, M. D. Schofer, J. Mater. Sci. Mater. Med. 2010, 21, 1363.
9. a) R. L. Mauck, S. B. Nicoll, S. L. Seyhan, G. A. Ateshian, C. T. Hung, Tissue Eng. 2003, 9, 597
10. b) R. L. Mauck, S. L. Seyhan, G. A. Ateshian, C. T. Hung, Ann. Biomed. Eng. 2002, 30, 1046
11. c) B. M. Baker, R. P. Shah, A. H. Huang, R. L. Mauck, Tissue Eng. Part A 2011, 17, 1445
12. d) N. D. Evans, C. Minelli, E. Gentleman, V. LaPointe, S. N. Patankar, M. Kallivretaki, X. Chen, C. J. Roberts, M. M. Stevens, Eur. Cell Mater. 2009, 18, 1.
13. A. J. Engler, S. Sen, H. L. Sweeney, D. E. Discher, Cell 2006, 126, 677.
14. a) S. Sant, M. J. Hancock, J. P. Donnelly, D. Iyer, A. Khademhosseini, Can. J. Chem. Eng. 2010, 88, 899
15. b) X. Zeng, J. A. Goetz, L. M. Suber, W. J. Scott, C. M. Schreiner, D. J. Robbins, Nature 2001, 411, 716.
16. C. E. Kang, E. J. Gemeinhart, R. A. Gemeinhart, J. Biomed. Mater. Res. A 2004, 71, 403.
17. H. G. Sundararaghavan, J. A. Burdick, Biomacromolecules 2011, 12, 2344.
18. C. M. Lo, H. B. Wang, M. Dembo, Y. L. Wang, Biophys. J. 2000, 79, 144.
19. R. Langer, J. P. Vacanti, Science 1993, 260, 920.
20. a) J. Beck, R. Angus, B. Madsen, D. Britt, B. Vernon, K. T. Nguyen, Tissue Eng. 2007, 13, 589
21. b) S. S. Nunes, H. Song, C. K. Chiang, M. Radisic, J. Cardiovasc. Transl. Res. 2011
22. c) C. K. Kuo, W. J. Li, R. L. Mauck, R. S. Tuan, Curr. Opin. Rheumatol. 2006, 18, 64.
23. E. Carletti, A. Motta, C. Migliaresi, Methods Mol. Biol. 2011, 695, 17.
24. B. V. Slaughter, S. S. Khurshid, O. Z. Fisher, A. Khademhosseini, N. A. Peppas, Adv. Mater. 2009, 21, 3307.
25. H. Geckil, F. Xu, X. Zhang, S. Moon, U. Demirci, Nanomedicine (Lond) 2010, 5, 469.
26. a) F. M. Chen, Y. An, R. Zhang, M. Zhang, J. Control. Release 2011, 149, 92
27. b) J. E. Leslie-Barbick, J. J. Moon, J. L. West, J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2009, 20, 1763
28. c) J. E. Saik, D. J. Gould, E. M. Watkins, M. E. Dickinson, J. L. West, Acta Biomater. 2011, 7, 133
29. d) D. L. Hern, J. A. Hubbell, J. Biomed. Mater. Res. 1998, 39, 266
30. e) M. H. Ho, D. M. Wang, H. J. Hsieh, H. C. Liu, T. Y. Hsien, J. Y. Lai, L. T. Hou, Biomaterials 2005, 26, 3197
31. f) S. G. Levesque, M. S. Shoichet, Biomaterials 2006, 27, 5277
32. g) L. Q. Wan, J. Jiang, D. E. Arnold, X. E. Guo, H. H. Lu, V. C. Mow, Cell. Mol. Bioeng. 2008, 1, 93
33. h) J. A. Burdick, C. Chung, X. Jia, M. A. Randolph, R. Langer, Biomacromolecules 2005, 6, 386.
34. O. Jeon, C. Powell, L. D. Solorio, M. D. Krebs, E. Alsberg, J. Control. Release 2011, 154, 258.
35. O. Jeon, C. Powell, S. M. Ahmed, E. Alsberg, Tissue Eng. Part A 2010, 16, 2915.
36. O. Jeon, K. H. Bouhadir, J. M. Mansour, E. Alsberg, Biomaterials 2009, 30, 2724.
37. a) M. S. Hahn, J. S. Miller, J. L. West, Adv. Mater. 2006, 18, 2679
38. b) E. H. Nguyen, M. P. Schwartz, W. L. Murphy, Macromol. Biosci. 2011, 11, 483.
39. Y. N. Du, M. J. Hancock, J. K. He, J. L. Villa-Uribe, B. Wang, D. M. Cropek, A. Khademhosseini, Biomaterials 2010, 31, 2686.
40. N. H. Dormer, M. Singh, L. Zhao, N. Mohan, C. J. Berkland, M. S. Detamore, J. Biomed. Mater. Res. A 2012, 100, 162.
41. M. Singh, C. P. Morris, R. J. Ellis, M. S. Detamore, C. Berkland, Tissue. Eng. Part C Methods 2008, 14, 299.
42. O. Jeon, D. S. Alt, S. M. Ahmed, E. Alsberg, Biomaterials 2012, 33, 3503.
43. O. Jeon, E. Alsberg, Tissue Eng. Part A 2013, 19, 1424.
44. a) J. A. Burdick, A. Khademhosseini, R. Langer, Langmuir 2004, 20, 5153
45. b) G. Vozzi, T. Lenzi, F. Montemurro, C. Pardini, F. Vaglini, A. Ahluwalia, Mol. Biotechnol. 2012, 50, 99
46. c) E. D. Miller, K. Li, T. Kanade, L. E. Weiss, L. M. Walker, P. G. Campbell, Biomaterials 2011, 32, 2775
47. d) F. Piraino, G. Camci-Unal, M. J. Hancock, M. Rasponi, A. Khademhosseini, Lab. Chip 2012, 12, 659.
48. X. Wang, E. Wenk, X. Zhang, L. Meinel, G. Vunjak-Novakovic, D. L. Kaplan, J. Control. Release 2009, 134, 81.
49. M. Singh, B. Sandhu, A. Scurto, C. Berkland, M. S. Detamore, Acta Biomater. 2010, 6, 137.
50. a) J. A. Burdick, G. Vunjak-Novakovic, Tissue Eng. Part A 2009, 15, 205
51. b) H. P. Makarenkova, M. P. Hoffman, A. Beenken, A. V. Eliseenkova, R. Meech, C. Tsau, V. N. Patel, R. A. Lang, M. Mohammadi, Sci. Signal. 2009, 2, ra55
52. c) J. K. He, Y. A. Du, J. L. Villa-Uribe, C. M. Hwang, D. C. Li, A. Khademhosseini, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 131
53. d) D. Odedra, L. Chiu, M. Shoichet, M. Radisic, Acta Biomater. 2011, 7, 3027.
54. A. M. Kloxin, M. W. Tibbitt, A. M. Kasko, J. A. Fairbairn, K. S. Anseth, Adv. Mater. 2010, 22, 61.
55. N. Mohan, N. H. Dormer, K. L. Caldwell, V. H. Key, C. J. Berkland, M. S. Detamore, Tissue Eng. Part A 2011, 17, 2845.
56. D. J. Rickard, T. A. Sullivan, B. J. Shenker, P. S. Leboy, I. Kazhdan, Dev. Biol. 1994, 161, 218.
57. H. A. Awad, Y. D. Halvorsen, J. M. Gimble, F. Guilak, Tissue Eng. 2003, 9, 1301
58. b) M. E. Joyce, A. B. Roberts, M. B. Sporn, M. E. Bolander, J. Cell. Biol. 1990, 110, 2195.
59. T. Suciati, D. Howard, J. Barry, N. M. Everitt, K. M. Shakesheff, F. R. A. J. Rose, J. Mater. Sci-Mater. M. 2006, 17, 1049.
60. a) J. Fransson, D. Hallén, E. Florin-Robertsson, Pharm Res 1997, 14, 606
61. b) M. van de Weert, W. E. Hennink, W. Jiskoot, Pharm. Res. 2000, 17, 1159.
62. E. Alsberg, K. W. Anderson, A. Albeiruti, R. T. Franceschi, D. J. Mooney, J. Dent. Res. 2001, 80, 2025.
63. N. M. Moore, N. J. Lin, N. D. Gallant, M. L. Becker, Acta Biomater. 2011, 7, 2091.
64. J. Y. Lai, D. H. Ma, M. H. Lai, Y. T. Li, R. J. Chang, L. M. Chen, PLoS One 2013, 8, e54058.
65. N. Huebsch, P. R. Arany, A. S. Mao, D. Shvartsman, O. A. Ali, S. A. Bencherif, J. Rivera-Feliciano, D. J. Mooney, Nat. Mater. 2010, 9, 518.
66. S. Haynesworth, J. Goshima, V. Goldberg, A. Caplan, Bone 1992, 13, 81.
67. B. O. Enobakhare, D. L. Bader, D. A. Lee, Anal. Biochem. 1996, 243, 189.