Structural and biochemical modification of a collagen scaffold to selectively enhance MSC tenogenic, chondrogenic, and osteogenic differentiation

Advanced Healthcare Materials

Volumn 3, Issue 7, 2014, Pages 1086-1096

  Caliari, Steven R ^a   Harley, Brendan A C ^a  

^a UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA CHAMPAIGN   (United States)

Author keywords

Collagen scaffolds; Differentiation; Mesenchymal stem cells; Osteotendinous junction; Tendon

Indexed keywords

BONE; CALCIUM PHOSPHATE; CELL CULTURE; CELL ENGINEERING; COLLAGEN; DIFFERENTIATION (CALCULUS); DIGITAL STORAGE; PHOSPHATE MINERALS; STEM CELLS; TENDONS;

ANISOTROPIC SCAFFOLDS; CHONDROGENIC DIFFERENTIATION; COLLAGEN SCAFFOLDS; MESENCHYMAL STEM CELL; MULTIPLE INTERFACES; OSTEOGENIC DIFFERENTIATION; OSTEOTENDINOUS JUNCTION; STRUCTURAL MODIFICATIONS;

SCAFFOLDS (BIOLOGY);

BLEBBISTATIN; CALCIUM PHOSPHATE; COLLAGEN; GLYCOSAMINOGLYCAN; MOLECULAR SCAFFOLD; FUSED HETEROCYCLIC RINGS; SCLEROPROTEIN;

ANISOTROPY; ARTICLE; BIOSYNTHESIS; BONE MARROW CELL; BONE MINERALIZATION; CARTILAGE CELL; CELL DENSITY; CELL DIFFERENTIATION; CELL LINEAGE; CHEMICAL MODIFICATION; CHEMICAL STRUCTURE; COMPOSITE MATERIAL; CONTROLLED STUDY; GENE EXPRESSION; HUMAN; HUMAN CELL; MESENCHYMAL STEM CELL; OSTEOBLAST; PRIORITY JOURNAL; STRUCTURAL GENE; TENDON; THREE DIMENSIONAL IMAGING; BONE DEVELOPMENT; CELL CULTURE; CELL SHAPE; CHEMISTRY; CYTOCHEMISTRY; CYTOLOGY; DRUG EFFECTS; GENE EXPRESSION PROFILING; GENETICS; MESENCHYMAL STROMA CELL; METABOLISM; TISSUE SCAFFOLD;

CELL DIFFERENTIATION; CELL SHAPE; CELLS, CULTURED; COLLAGEN; EXTRACELLULAR MATRIX PROTEINS; GENE EXPRESSION PROFILING; HETEROCYCLIC COMPOUNDS WITH 4 OR MORE RINGS; HISTOCYTOCHEMISTRY; HUMANS; MESENCHYMAL STROMAL CELLS; OSTEOGENESIS; TISSUE SCAFFOLDS;

EID: 84904039153     PISSN: 21922640     EISSN: 21922659     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adhm.201300646     Document Type: Article

References (69)

1. S. Thomopoulos, J. P. Marquez, B. Weinberger, V. Birman, G. M. Genin, J. Biomech. 2006, 39, 1842.
2. K. L. Moffat, W. H. Sun, P. E. Pena, N. O. Chahine, S. B. Doty, G. A. Ateshian, C. T. Hung, H. H. Lu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 7947.
3. L. Galatz, S. Rothermich, K. VanderPloeg, B. Petersen, L. Sandell, S. Thomopoulos, J. Orthop. Res. 2007, 25, 1621.
4. G. M. Genin, A. Kent, V. Birman, B. Wopenka, J. D. Pasteris, P. J. Marquez, S. Thomopoulos, Biophys. J. 2009, 97, 976.
5. B. Wopenka, A. Kent, J. D. Pasteris, Y. Yoon, S. Thomopoulos, Appl. Spectrosc. 2008, 62, 1285.
6. N. L. Millar, X. Wu, R. Tantau, E. Silverstone, G. A. Murrell, Clin. Orthop. Relat. Res. 2009, 467, 966
7. P. Boileau, N. Brassart, D. J. Watkinson, M. Carles, A. M. Hatzidakis, S. G. Krishnan, J. Bone Jt. Surg. Am. 2005, 87, 1229.
8. K. L. Moffat, I. N. Wang, S. A. Rodeo, H. H. Lu, Clin. Sports Med. 2009, 28, 157.
9. A. J. Engler, S. Sen, H. L. Sweeney, D. E. Discher, Cell 2006, 126, 677.
10. K. A. Kilian, B. Bugarija, B. T. Lahn, M. Mrksich, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 4872.
11. B. Trappmann, J. E. Gautrot, J. T. Connelly, D. G. Strange, Y. Li, M. L. Oyen, M. A. Cohen Stuart, H. Boehm, B. Li, V. Vogel, J. P. Spatz, F. M. Watt, W. T. Huck, Nat. Mater. 2012, 11, 642.
12. 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.
13. S. Khetan, M. Guvendiren, W. R. Legant, D. M. Cohen, C. S. Chen, J. A. Burdick, Nat. Mater. 2013, 12, 458.
14. J. Z. Gao, J. E. Dennis, L. A. Solchaga, A. S. Awadallah, V. M. Goldberg, A. I. Caplan, Tissue Eng. 2001, 7, 363
15. E. J. Sheehy, T. Vinardell, C. T. Buckley, D. J. Kelly, Acta Biomater. 2013, 9, 5484.
16. P. Yilgor, K. Tuzlakoglu, R. L. Reis, N. Hasirci, V. Hasirci, Biomaterials, 2009, 30, 3551.
17. B. A. C. Harley, L. J. Gibson, Chem. Eng. J. 2008, 137, 102.
18. F. J. O'Brien, B. A. Harley, I. V. Yannas, L. J. Gibson, Biomaterials, 2005, 26, 433.
19. B. A. C. Harley, H. D. Kim, M. H. Zaman, I. V. Yannas, D. A. Lauffenburger, L. J. Gibson, Biophys. J. 2008, 95, 4013.
20. B. A. Harley, M. H. Spilker, J. W. Wu, K. Asano, H. P. Hsu, M. Spector, I. V. Yannas, Cells Tissues Organs 2004, 176, 153
21. I. V. Yannas, E. Lee, D. P. Orgill, E. M. Skrabut, G. F. Murphy, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1989, 86, 933.
22. C. M. Murphy, A. Matsiko, M. G. Haugh, J. P. Gleeson, F. J. O'Brien, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2012, 11, 53
23. E. Farrell, F. J. O'Brien, P. Doyle, J. Fischer, I. Yannas, B. A. Harley, B. O'Connell, P. J. Prendergast, V. A. Campbell, Tissue Eng. 2006, 12, 459.
24. C. M. Curtin, G. M. Cunniffe, F. G. Lyons, K. Bessho, G. R. Dickson, G. P. Duffy, F. J. O'Brien, Adv. Mater. 2012, 24, 749.
25. A. B. Lovati, B. Corradetti, F. Cremonesi, D. Bizzaro, A. L. Consiglio, Int. J. Artif. Organs 2012, 35, 996
26. J. A. Canseco, K. Kojima, A. R. Penvose, J. D. Ross, H. Obokata, A. H. Gomoll, C. A. Vacanti, Tissue Eng. Part A 2012, 18, 2549.
27. N. Juncosa-Melvin, J. T. Shearn, G. P. Boivin, C. Gooch, M. T. Galloway, J. R. West, V. S. Nirmalanandhan, G. Bradica, D. L. Butler, Tissue Eng. 2006, 12, 2291.
28. S. D. Subramony, B. R. Dargis, M. Castillo, E. U. Azeloglu, M. S. Tracey, A. Su, H. H. Lu, Biomaterials 2013, 34, 1942.
29. A. Kapoor, E. H. Caporali, P. J. Kenis, M. C. Stewart, Acta Biomater. 2010, 6, 2580.
30. X. Cheng, U. A. Gurkan, C. J. Dehen, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, G. J. Simpson, O. Akkus, Biomaterials 2008, 29, 3278.
31. B. A. Harley, A. K. Lynn, Z. Wissner-Gross, W. Bonfield, I. V. Yannas, L. J. Gibson, J. Biomed. Mater. Res. A 2010, 92, 1078.
32. T. A. Martin, S. R. Caliari, P. D. Williford, B. A. Harley, R. C. Bailey, Biomaterials 2011, 32, 3949.
33. S. R. Caliari, D. W. Weisgerber, M. A. Ramirez, D. O. Kelkhoff, B. A. C. Harley, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2012, 11, 27.
34. S. R. Caliari, B. A. C. Harley, Biomaterials 2011, 32, 5330.
35. B. A. Harley, A. K. Lynn, Z. Wissner-Gross, W. Bonfield, I. V. Yannas, L. J. Gibson, J. Biomed. Mater. Res. A 2010, 92, 1066.
36. B. A. Harley, J. H. Leung, E. C. Silva, L. J. Gibson, Acta Biomater. 2007, 3, 463.
37. S. M. Vickers, T. Gotterbarm, M. Spector, J. Orthop. Res. 2010, 28, 1184.
38. Z. Yin, X. Chen, J. L. Chen, W. L. Shen, T. M. Hieu Nguyen, L. Gao, H. W. Ouyang, Biomaterials 2010, 31, 2163.
39. T. Molloy, Y. Wang, G. Murrell, Sports Med. 2003, 33, 381
40. H. Shen, R. H. Gelberman, M. J. Silva, S. E. Sakiyama-Elbert, S. Thomopoulos, PLoS One 2013, 8, e77613
41. P. Hagerty, A. Lee, S. Calve, C. A. Lee, M. Vidal, K. Baar, Biomaterials 2012, 33, 6355
42. H. Date, T. Furumatsu, Y. Sakoma, A. Yoshida, Y. Hayashi, N. Abe, T. Ozaki, J. Orthop. Res. 2010, 28, 225.
43. S. R. Caliari, B. A. Harley, Tissue Eng. Part A 2013, 19, 1100.
44. S. Thomopoulos, F. L. Harwood, M. J. Silva, D. Amiel, R. H. Gelberman, J. Hand Surg. Am. 2005, 30A, 441
45. M. A. Costa, C. Wu, B. V. Pham, A. K. S. Chong, H. M. Pham, J. Chang, Tissue Eng. 2006, 12, 1937.
46. A. Park, M. V. Hogan, G. S. Kesturu, R. James, G. Balian, A. B. Chhabra, Tissue Eng. Part A 2010, 16, 2941.
47. B. A. Harley, H. D. Kim, M. H. Zaman, I. V. Yannas, D. A. Lauffenburger, L. J. Gibson, Biophys. J. 2008, 95, 4013.
48. B. Xu, G. Song, Y. Ju, X. Li, Y. Song, S. Watanabe, J. Cell. Physiol. 2012, 227, 2722.
49. M. N. Andalib, J. S. Lee, L. Ha, Y. Dzenis, J. Y. Lim, Acta Biomater. 2013, 9, 7737.
50. J. Z. Paxton, P. Hagerty, J. J. Andrick, K. Baar, Tissue Eng. Pt A 2012, 18, 277.
51. T. F. Day, X. Z. Guo, L. Garrett-Beal, Y. Z. Yang, Dev. Cell 2005, 8, 739.
52. C. Hartmann, C. J. Tabin, Cell 2001, 104, 341
53. X. Z. Guo, T. F. Day, X. Y. Jiang, L. Garrett-Beal, L. Topol, Y. Z. Yang, Gene Dev. 2004, 18, 2404.
54. A. D. Berendsen, L. W. Fisher, T. M. Kilts, R. T. Owens, P. G. Robey, J. S. Gutkind, M. F. Young, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 17022.
55. C. K. Kuo, R. S. Tuan, Tissue Eng. Part A 2008, 14, 1615.
56. D. W. Weisgerber, D. O. Kelkhoff, S. R. Caliari, B. A. Harley, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2013, 28C, 26.
57. Y. Kang, S. Kim, A. Khademhosseini, Y. Yang, Biomaterials 2011, 32, 6119.
58. P. Muller, U. Bulnheim, A. Diener, F. Luthen, M. Teller, E. D. Klinkenberg, H. G. Neumann, B. Nebe, A. Liebold, G. Steinhoff, J. Rychly, J. Cell Mol. Med. 2008, 12, 281
59. G. R. Beck, B. Zerler, E. Moran, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, 97, 8352.
60. D. S. Torres, T. M. Freyman, I. V. Yannas, M. Spector, Biomaterials 2000, 21, 1607
61. C. R. Rowland, D. P. Lennon, A. I. Caplan, F. Guilak, Biomaterials 2013, 34, 5802.
62. S. Thomopoulos, G. R. Williams, J. A. Gimbel, M. Favata, L. J. Soslowsky, J. Orthop. Res. 2003, 21, 413.
63. F. J. O'Brien, B. A. Harley, I. V. Yannas, L. Gibson, Biomaterials 2004, 25, 1077.
64. L. H. O. Damink, P. J. Dijkstra, M. J. van Luyn, P. B. van Wachem, P. Nieuwenhuis, J. Feijen Biomater. 1996, 17, 765.
65. C. M. Tierney, M. J. Jaasma, F. J. O'Brien, J. Biomed. Mater. Res. A 2009, 91, 92.
66. J. S. Choi, B. A. Harley, Biomaterials 2012, 33, 4460.
67. G. P. Duffy, T. M. McFadden, E. M. Byrne, S. L. Gill, E. Farrell, F. J. O'Brien, Eur. Cell Mater. 2011, 21, 15.
68. J. Zhou, C. Xu, G. Wu, X. Cao, L. Zhang, Z. Zhai, Z. Zheng, X. Chen, Y. Wang, Acta Biomater. 2011, 7, 3999.
69. S. Pauly, F. Klatte, C. Strobel, G. Schmidmaier, S. Greiner, M. Scheibel, B. Wildemann, Eur. Cell Mater. 2010, 20, 84.