Two-photon polymerization of sub-micrometric patterned surfaces: Investigation of cell-substrate interactions and improved differentiation of neuron-like cells

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 5, Issue 24, 2013, Pages 13012-13021

  Marino, Attilio ^a,b   Ciofani, Gianni ^a   Filippeschi, Carlo ^a,b   Pellegrino, Mario ^c   Pellegrini, Monica ^d   Orsini, Paolo ^c   Pasqualetti, Massimo ^c   Mattoli, Virgilio ^a   Mazzolai, Barbara ^a  

^a Center for Micro BioRobotics at SSSA   (Italy)

^b SCUOLA SUPERIORE SANT ANNA   (Italy)

^c UNIVERSITY OF PISA   (Italy)

^d SCUOLA NORMALE SUPERIORE   (Italy)

Author keywords

Axonal guidance; Bio nonbio interfaces; Biomechanics; Direct Laser Writing; Nerve regeneration; Neuronal tissue engineering

Indexed keywords

CELL-SUBSTRATE INTERACTIONS; DIRECT LASER WRITING; NERVE REGENERATION; PATTERNED SUBSTRATES; PHYSICAL INTERACTIONS; SCANNING PROBE TECHNIQUES; TOPOGRAPHICAL EFFECTS; TWO PHOTON POLYMERIZATION;

BIOMECHANICS; CELLS; CYTOLOGY; SUBSTRATES; TISSUE ENGINEERING; TOOLS;

NEURONS;

ANIMAL; ARTICLE; CELL DIFFERENTIATION; CYTOLOGY; HUMAN; LASER; METABOLISM; NERVE CELL; NERVE FIBER; PC12 CELL LINE; PHOTON; POLYMERIZATION; RAT; SURFACE PROPERTY; TISSUE ENGINEERING; TUMOR CELL LINE;

ANIMALS; AXONS; CELL DIFFERENTIATION; CELL LINE, TUMOR; HUMANS; LASERS; NEURONS; PC12 CELLS; PHOTONS; POLYMERIZATION; RATS; SURFACE PROPERTIES; TISSUE ENGINEERING;

EID: 84891466664     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am403895k     Document Type: Article

References (66)

1. Maruo, S.; Nakamura, O.; Kawata, S. Opt. Lett. 1997, 22, 132-134.
2. Cumpston, B. H.; Ananthavel, S. P.; Barlow, S.; Dyer, D. L.; Ehrlich, J. E.; Erskine, L. L.; Heikal, A. A.; Kuebler, S. M.; Sandy Lee, I.-Y.; McCord-Maughton, D.; Qin, J.; Rockel, H.; Rumi, M.; Wu, X.-L.; Marder, S. R.; Perry, J. W. Nature 1999, 398, 51-54.
3. Malinauskas, M.; Zukauskas, A.; Bickauskaite, G.; Gadonas, R.; Juodkazis, S. Opt. Express 2010, 18, 10209-10221.
4. Jeon, H.; Hidai, H.; Hwang, D. J.; Grigoropoulos, C. P. J. Biomed. Mater. Res. A 2009, 2, 1927-1933.
5. Claeyssens, F.; Hasan, E. A.; Gaidukeviciute, A.; Achilleos, D. S.; Ranella, A.; Reinhardt, C.; Ovsianikov, A.; Xiao, S.; Fotakis, C.; Vamvakaki, M.; Chichkov, B. N.; Farsari, M. Langmuir 2009, 25, 3219-3223.
6. Klein, F.; Richter, B.; Striebel, T.; Franz, C. M.; Freymann, G. V.; Wegener, M.; Bastmeyer, M. Adv. Mater. 2011, 23, 1341-1345.
7. Matei, A.; Schou, J.; Canulescu, S.; Zamfirescu, M.; Albu, C.; Mitu, B.; Buruiana, E. C.; Buruiana, T.; Mustaciosu, C.; Petcu, I.; Dinescu, M. Appl. Surf. Sci. 2013, 278, 357-361.
8. Culver, J. C.; Hoffmann, J. C.; Poche?, R. A.; Slater, J. H.; West, J. L.; Dickinson, M. E. Adv. Mater. 2012, 24, 2344-2348.
9. Tayalia, B. P.; Mendonca, C. R.; Baldacchini, T.; Mooney, D. J.; Mazur, E. Adv. Mater. 2008, 20, 4494-4498.
10. Klein, F.; Striebel, T.; Fischer, J.; Jiang, Z.; Franz, C. M.; Freymann, G. V.; Wegener, M.; Bastmeyer, M. Adv. Mater. 2010, 22, 868-871.
11. Schizas, C.; Karalekas, D. J. Mech. Behav. Biomed. 2011, 4, 99-106.
12. Doraiswamy, A.; Jin, C.; Narayan, R. J.; Mageswaran, P.; Mente, P.; Modi, R.; Auyeung, R.; Chrisey, D. B.; Ovsianikov, A.; Chichkov, B. Acta Biomater. 2006, 2, 267-275.
13. Ovsianikov, A.; Ostendorf, A.; Chichkov, B. N. Appl. Surf. Sci. 2007, 253, 6599-6602.
14. Schilie, S.; Ngezahayo, A.; Ovsianikov, A.; Fabian, T.; Kolb, H. A.; Haferkamp, H.; Chichkov, B. N. J. Biomater. Appl. 2007, 22, 275-287.
15. Don Han, E.; Yoon, S.-.; Hee Kim, B.; Ho Seo, Y. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 113701.
16. Yoon, S. H.; Kim, Y. K.; Han, E. D.; Seo, Y.-H.; Kim, B. H.; Mofrad, M. R. K. Lab Chip 2012, 12, 2391-2402.
17. Nikkhah, M.; Edalat, F.; Manoucheri, S.; Khademhosseini, A. Biomaterials 2012, 33, 5230-5246.
18. Vogel, V.; Sheetz, M. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2006, 7, 265-275.
19. Markert, L. D.; Lovmand, J.; Foss, M.; Lauridsen, R. H.; Lovmand, M.; Fu?chtbauer, E. M.; Fu?chtbauer, A.; Wertz, K.; Besenbacher, F.; Pedersen, F. S.; Duch, M. Stem Cells Dev. 2009, 18, 1331-1342.
20. Fiedler, J.; Ozdemir, B.; Bartholoma?, J.; Plettl, A.; Brenner, R. E.; Ziemann, P. Biomaterials 2013, 34, 8851-8859.
21. Wang, G.; Ao, Q.; Gong, K.; Wang, A.; Zheng, L.; Gong, Y.; Zhang, X. Acta Biomater. 2010, 6, 3630-3639.
22. Ferrari, A.; Cecchini, M.; Degl'Innocenti, R.; Beltram, F. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2009, 56, 2692-2696.
23. Anene-Nzelu, C. G.; Choudhury, D.; Li, H.; Fraiszudeen, A.; Peh, K. Y.; Toh, Y. C.; Ng, S. H.; Leo, H. L.; Yu, H. Biomaterials 2013, 34, 5078-5087.
24. Greco, F.; Fujie, T.; Ricotti, L.; Taccola, S.; Mazzolai, B.; Mattoli, V. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 573-584.
25. Oakley, C.; Jaeger, N. A.; Brunette, D. M. Exp. Cell. Res. 1997, 234, 413-424.
26. Bucaro, M. A.; Vasquez, Y.; Hatton, B. D.; Aizenberg, J. ACS Nano 2012, 6, 6222-6230.
27. Kolind, K.; Leong, K. W.; Besenbacher, F.; Foss, M. Biomaterials 2012, 336, 6626-6633.
28. Genchi, G. G.; Ciofani, G.; Polini, A.; Liakos, I.; Iandolo, D.; Athanassiou, A.; Pisignano, D.; Mattoli, V.; Menciassi, A. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2012, DOI: 10.1002/term.1623.
29. Pellegrino, M.; Orsini, P.; Pellegrini, M.; Baschieri, P.; Dinelli, F.; Petracchi, D.; Tognoni, E.; Ascoli, C. Neurosci. Res. 2011, 69, 234-240.
30. Ciofani, G.; Danti, S.; D'Alessandro, D.; Ricotti, L.; Moscato, S.; Bertoni, G.; Falqui, A.; Berrettini, S.; Petrini, M.; Mattoli, V.; Menciassi, A. ACS Nano 2010, 4, 6267-6277.
31. Lu, Y. P.; Yang, C. H.; Yeh, J. A.; Ho, F. H.; Ou, Y. C.; Chen, C. H.; Lin, M. Y.; Huang, K. S. Int. J. Pharm. 2013, DOI: 10.1016/ j.ijpharm.2013.08. 006.
32. Tsuruma, A.; Tanaka, M.; Yamamoto, S.; Fukushima, N.; Yabu, H.; Shimomura, M. Colloids Surf., A 2006, 284-285, 470-474.
33. Weigel, S.; Osterwalder, T.; Tobler, U.; Yao, L.; Wiesli, M.; Lehnert, T.; Pandit, A.; Bruinink, A. PLoS One 2012, 7, e50714.
34. Schmidt, C. E.; Leach, J. B. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2003, 5, 293-347.
35. Marconi, E.; Nieus, T.; Maccione, A.; Valente, P.; Simi, A.; Messa, M.; Dante, S.; Baldelli, P.; Berdondini, L.; Benfenati, F. PLoS One 2012, 7, e34648.
36. Dickson, B. J. Science 2002, 298, 1959-1964.
37. Moore, S. W.; Sheetz, M. Dev. Neurobiol. 2011, 71, 1090-10101.
38. Maskery, S.; Shinbrot, T. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2005, 7, 187-221.
39. Bak, M.; Fraser, S. E. Development 2003, 130, 4999-5008.
40. Miller, C.; Jeftinija, S.; Mallapragada, S. Tissue Eng. 2002, 8, 367-378.
41. Koh, H. S.; Yong, T.; Chan, C. K.; Ramakrishna, S. Biomaterials 2008, 29, 3574-3582.
42. Micholt, L.; Ga?rtner, A.; Prodanov, D.; Braeken, D.; Dotti, C. G.; Bartic, C. PLoS One 2013, 8, e66170.
43. Johansson, F.; Carlberg, P.; Danielsen, N.; Montelius, L.; Kanje, M. Biomaterials 2006, 27, 1251-1258.
44. Ferrari, A.; Faraci, P.; Cecchini, M.; Beltram, F. Biomaterials 2010, 31, 2565-2573.
45. Baranes, K.; Kollmar, D.; Chejanovsky, N.; Sharoni, A.; Shefi, O. J. Mol. Histol 2012, 43, 437-447.
46. Foley, J. D.; Grunwald, E. W.; Nealey, P. F.; Murphy, C. J. Biomaterials 2005, 26, 3639-3644.
47. Fozdar, D. Y.; Lee, J. Y.; Schmidt, C. E.; Chen, S. Biofabrication 2010, 2, 035005.
48. Tan, J. L.; Tien, J.; Pirone, D. M.; Gray, D. S.; Bhadriraju, K.; Chen, C. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 1484-1489.
49. Balaban, N. Q.; Schwarz, U. S.; Riveline, D.; Goichberg, P.; Tzur, G.; Sabanay, I.; Mahalu, D.; Safran, S.; Bershadsky, A.; Addadi, L.; Geiger, B. Nat. Cell Biol. 2001, 3, 466-72.
50. Ganz, A.; Lambert, M.; Saez, A.; Silberzan, P.; Buguin, A.; Me?ge, R. M.; Ladouxt, B. Biol. Cell. 2006, 8, 721-730.
51. Greene, L. A.; Tischler, A. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 2424-2428.
52. Hashemi, S. H.; Li, J. Y.; Ahlman, H.; Dahlstro?m, A. Neurochem. Res. 2003, 28, 449-460.
53. Pellegrino, M.; Pellegrini, M.; Orsini, P.; Tognoni, E.; Ascoli, C.; Baschieri, P.; Dinelli, F. Pflugers Arch. Eur. J. Phy. 2012, 464, 307-316.
54. Farmer, W. T.; Altick, A. L.; Nural, H. F.; Dugan, J. P.; Kidd, T.; Charron, F.; Mastick, G. S. Development 2008, 135, 3643-3653.
55. Lee, J. W.; Lee, K. S.; Cho, N.; Ju, B. K.; Lee, K. B.; Lee, S. H. Actuators B 2007, 128, 252-257.
56. Jeon, K. J.; Park, S. H.; Shin, J. W.; Kang, Y. G.; Hyun, J.-S.; Oh, M. J.; Kim, S. Y.; Shin, J.-W. J. Biosci. Bioeng. 2013, doi: 0.1016/ j.jbiosc.2013.08.002, Access Date December 2013.
57. Bakeine, G. J.; Ban, J.; Grenci, G.; Pozzato, A.; Zilio, S. D.; Prasciolu, M.; Businaro, L.; Tormen, M.; Ruaro, M. E. Microelectron. Eng. 2009, 86, 1435-1438.
58. Seo, C. H.; Furukawa, K.; Suzuki, Y.; Kasagi, N.; Ichiki, T.; Ushida, T. Macromol. Biosci. 2011, 11, 938-945.
59. Dickinson, L. E.; Kusuma, S.; Gerecht, S. Macromol. Biosci. 2011, 11, 36-49.
60. Fabbro, A.; Sucapane, A.; Toma, F. M.; Calura, E.; Rizzetto, L.; Carrieri, C.; Martinelli, V.; Scaini, D.; Masten, L.; Turco, A.; Gustincich, S.; Prato, M.; Ballerini, L. PLoS One 2013, 8, e73621.
61. Drubin, D. G.; Feinstein, S. C.; Shooter, E. M.; Kirschner, M. W. J. Cell. Biol. 1985, 101, 1799-1807.
62. Hau, S.; Reich, D. M.; Scholz, M.; Naumann, W.; Emmrich, F.; Kamprad, M.; Boltze, J. BMC Neurosci. 2008, 9, 30.
63. Fu, J.; Wang, Y. K.; Yang, M. T.; Desai, R. A.; Yu, X.; Liu, Z.; Chen, C. S. Nat. Methods 2010, 7, 733-736.
64. Heidemann, S. R.; Lamoureux, P.; Buxbaum, R. E. Cell. Biochem. Biophys. 1995, 27, 135-155.
65. Taccola, S.; Greco, F.; Zucca, A.; Innocenti, C.; De Julia?n Ferna?ndez, C.; Campo, G.; Mattoli, V. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 6324-6332.
66. FarrokhTakin, E.; Ciofani, G.; Gemmi, M.; Piazza, V.; Mazzolai, B.; Mattoli, V. Colloids Surf., A 2012, 415, 247-254.