Engineering the cell-semiconductor interface: A materials modification approach using II-VI and III-V semiconductor materials

Small

Volumn 11, Issue 7, 2015, Pages 768-780

  Bain, Lauren E ^a   Ivanisevic, Albena ^a  

^a Biomedical Research Imaging Center   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOCOMPATIBILITY; BIOLOGICAL MATERIALS; BIOMATERIALS; CELL ENGINEERING; CELLS; CYTOLOGY; SEMICONDUCTOR DEVICES; SEMICONDUCTOR MATERIALS; SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS;

BIOLOGICAL ENVIRONMENTS; CELL-MATERIAL INTERACTION; CHEMICAL FUNCTIONALIZATION; MATERIALS MODIFICATION; NORTH CAROLINA STATE UNIVERSITY; PHYSICOCHEMICAL ENVIRONMENTS; SEMICONDUCTOR INTERFACES; SURFACE SCIENCE TECHNIQUES;

INTERFACES (MATERIALS);

EID: 84923067280     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201401450     Document Type: Review

References (100)

1. J. H. C. Wang, J. Biomech. 2006, 39, 1563.
2. G. Volandri, F. Di Puccio, P. Forte, C. Carmignani, J. Biomech. 2011, 44, 1219.
3. D. Lu, G. S. Kassab, J. R. Soc. Interface 2011, 8, 1379.
4. D. E. Ingber, Ann. Med. 2003, 35, 564.
5. J. Stieghorst, K. Tegtmeier, P. Aliuos, H. Zernetsch, B. Glasmacher, T. Doll, Phys. Status Solidi A 2014, 211, 1455.
6. S. Jeyapalina, J. P. Beck, K. N. Bachus, D. L. Williams, R. D. Bloebaum, J. Orthop. Res. 2012, 30, 1304.
7. A. Ivanisevic, J. Y. Yeh, L. Mawst, T. F. Kuech, A. B. Ellis, Nature 2001, 409, 476.
8. A. Hierlemann, U. Frey, S. Hafizovic, F. Heer, Proc. IEEE 2011, 99, 252.
9. R. Yakimova, G. Steinhoff, R. M. Petoral, C. Vahlberg, V. Khranovskyy, G. R. Yazdi, K. Uvdal, A. L. Spetz, Biosens. Bioelectron. 2007, 22, 2780.
10. R. J. Hamers, Ann. Rev. Anal. Chem. 2008, 1, 707.
11. P. Fromherz, in Progress in Convergence: Technologies for Human Wellbeing, (Bainbridge, W. S. Roco, M. C., Eds.) Blackwell Publishing, Oxford, 2006, 1093, 143.
12. I. L. Jones, P. Livi, M. K. Lewandowska, M. Fiscella, B. Roscic, A. Hierlemann, Anal. Bioanal. Chem. 2011, 399, 2313.
13. M. Stutzmann, J. A. Garrido, M. Eickhoff, M. S. Brandt, Phys. Status Solidi A 2006, 203, 3424.
14. M. S. Makowski, A. Ivanisevic, Small 2011, 7, 1863.
15. G. F. Zheng, F. Patolsky, Y. Cui, W. U. Wang, C. M. Lieber, Nat. Biotechnol. 2005, 23, 1294.
16. G. Steinhoff, B. Baur, G. Wrobel, S. Ingebrandt, A. Offenhausser, A. Dadgar, A. Krost, M. Stutzmann, M. Eickhoff, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 033901.
17. S. Gupta, M. Elias, X. J. Wen, J. Shapiro, L. Brillson, W. Lu, S. C. Lee, Biosens. Bioelectron. 2008, 24, 505.
18. G. Wingqvist, Microsyst. Technol. Micro-Nanosyst. Inf. Storage Processing Syst. 2012, 18, 1213.
19. E. Chan, N. Jackson, A. Mathewson, P. Galvin, A. B. A. Dow, N. P. Kherani, C. Blaszykowski, M. Thompson, A ppl. Surf. Sci. 2013, 282, 709.
20. T. Zimmermann, M. Neuburger, P. Benkart, F. J. Hernandez-Guillen, C. Pietzka, M. Kunze, I. Daumiller, A. Dadgar, A. Krost, E. Kohn, IEEE Electron Device Lett. 2006, 27, 309.
21. M. Eickhoff, J. Schalwig, G. Steinhoff, O. Weidemann, L. Görgens, R. Neuberger, M. Hermann, B. Baur, G. Müller, O. Ambacher, M. Stutzmann, Phys. Status Solidi C 2003, 0, 1908.
22. N. Chaniotakis, N. Sofikiti, Anal. Chim. Acta 2008, 615, 1.
23. S. Bayliss, L. Buckberry, P. Harris, C. Rousseau, Thin Solid Films 1997, 297, 308.
24. T. Cohen-Karni, B. P. Timko, L. E. Weiss, C. M. Lieber, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 7309.
25. C. R. Chen, T. H. Young, Biomed. Eng. Appl. Basis Commun. 2008, 20, 75.
26. C.-R. Chen, T.-H. Young, Biomaterials 2008, 29, 1573.
27. S. A. Jewett, M. S. Makowski, B. Andrews, M. J. Manfra, A. Ivanisevic, Acta Biomater. 2012, 8, 728.
28. L. Kim, Y. C. Toh, J. Voldman, H. Yu, Lab Chip 2007, 7, 681.
29. M. Hofstetter, J. Howgate, M. Schmid, S. Schoell, M. Sachsenhauser, D. Adiguzel, M. Stutzmann, I. D. Sharp, S. Thalhammer, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2012, 424, 348.
30. M. Stutzmann, G. Steinhoff, M. Eickhoff, O. Ambacher, C. E. Nebel, J. Schalwig, R. Neuberger, G. Muller, Diamond Relat. Mater. 2002, 11, 886.
31. J. L. Tan, J. Tien, D. M. Pirone, D. S. Gray, K. Bhadriraju, C. S. Chen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 1484.
32. D. R. -B. Aroush, D. Barlam, H. D. Wagner, Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 133703.
33. A. Curtis, C. Wilkinson, Biomaterials 1997, 18, 1573.
34. J. H. C. Wang, B. P. Thampatty, Biomech. Mod. Mechanobiol. 2006, 5, 1.
35. J. H. C. Wang, B. P. Thampatty, J. S. Lin, H. J. Im, Gene 2007, 391, 1.
36. W. R. Yang, P. Thordarson, J. J. Gooding, S. P. Ringer, F. Braet, Nanotechnology 2007, 18, 412001.
37. S. Agarwal, X. Z. Zhou, F. Ye, Q. Y. He, G. C. K. Chen, J. Soo, F. Boey, H. Zhang, P. Chen, Langmuir 2010, 26, 2244.
38. T. L. Sun, G. Y. Qing, Adv. Mater. 2011, 23, H57.
39. D. Macaya, M. Spector, Biomed. Mater. 2012, 7, 012001.
40. C. Wischke, A. Lendlein, Clin. Hemorheol. Microcirc. 2011, 49, 347.
41. K. A. A thanasiou, G. G. Niederauer, C. M. Agrawal, Biomaterials 1996, 17, 93.
42. A. Rich, A. Nordheim, A. H. J. Wang, Ann. Rev. Biochem. 1984, 53, 791.
43. G. Yohannes, S. K. Wiedmer, M. Elomaa, M. Jussila, V. Aseyev, M.-L. Riekkola, Anal. Chim. Acta 2010, 675, 191.
44. C. C. Cruickshank, R. F. Minchin, A. C. Le Dain, B. Martinac, Biophys. J. 1997, 73, 1925.
45. L. Gu, W. Liu, B. Martinac, Biophys. J. 1998, 74, 2889.
46. Z. Yang, I. Mochalkin, L. Veerapandian, M. Riley, R. F. Doolittle, Proc. Natl. Acad. Sci. 2000, 97, 3907.
47. P. K. Mattila, P. Lappalainen, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008, 9, 446.
48. M. J. Dalby, M. O. Riehle, H. Johnstone, S. Affrossman, A. S. G. Curtis, Cell Biol. Int. 2004, 28, 229.
49. D. Richards, A. Ivanisevic, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2052.
50. R. J. Hamers, S. K. Coulter, M. D. Ellison, J. S. Hovis, D. F. Padowitz, M. P. Schwartz, C. M. Greenlief, J. N. Russell, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 617.
51. C. Kirchner, M. George, B. Stein, W. J. Parak, H. E. Gaub, M. Seitz, Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 266.
52. Y. F. Liu, J. S. Yu, J. Coll. Interface Sci. 2010, 351, 1.
53. S. A. Jewett, J. A. Yoder, A. Ivanisevic, Appl. Surf. Sci. 2012, 261, 842.
54. C. M. Foster, R. Collazo, Z. Sitar, A. Ivanisevic, Langmuir 2013, 29, 216.
55. V. Brunetti, H. Chibli, R. Fiammengo, A. Galeone, M. A. Malvindi, G. Vecchio, R. Cingolani, J. L. Nadeau, P. P. Pompa, Nanoscale 2013, 5, 307.
56. S. J. Soenen, P. Rivera-Gil, J. M. Montenegro, W. J. Parak, S. C. De Smedt, K. Braeckmans, Nano Today 2011, 6, 446.
57. A. E. Nel, L. Madler, D. Velegol, T. Xia, E. M. V. Hoek, P. Somasundaran, F. Klaessig, V. Castranova, M. Thompson, Nat. Mater. 2009, 8, 543.
58. F. Joris, B. B. Manshian, K. Peynshaert, S. C. De Smedt, K. Braeckmans, S. J. Soenen, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 8339.
59. K. M. Tsoi, Q. Dai, B. A. Alman, W. C. W. Chan, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 662.
60. A. Podolska, S. Tham, R. D. Hart, R. M. Seeber, M. Kocan, M. Kocan, U. K. Mishra, K. D. G. Pfleger, G. Parish, B. D. Nener, Sens. Actuat. B Chem. 2012, 169, 401.
61. Q. M. Chen, M. S. Kinch, T. H. Lin, K. Burridge, R. L. Juliano, J. Biol. Chem. 1994, 269, 26602.
62. D. Hoffman-Kim, J. A. Mitchel, R. V. Bellamkonda, Ann. Rev. Biomed. Eng. 2010, 12, 203.
63. P. Clark, P. Connolly, A. S. G. Curtis, J. A. T. Dow, C. D. W. Wilkinson, Development 1990, 108, 635.
64. C. S. Goodman, Ann. Rev. Neurosci. 1996, 19, 341.
65. M. Tessier-Lavigne, C. S. Goodman, Science 1996, 274, 1123.
66. L. A. Lowery, D. Van Vactor, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2009, 10, 332.
67. T. Tojima, J. H. Hines, J. R. Henley, H. Kamiguchi, Nat. Rev. Neurosci. 2011, 12, 191.
68. E. W. Dent, S. L. Gupton, F. B. Gertler, Cold Spring Harbor Persp. Biol. 2011, 3, a001800.
69. L. Santinacci, T. Djenizian, Compt. Rend. Chim. 2008, 11, 964.
70. D. J. Diaz, T. L. Williamson, I. Adesida, P. W. Bohn, R. J. Molnar, J. Vac. Sci. Technol. B 2002, 20, 2375.
71. C. Prinz, W. Hallstrom, T. Martensson, L. Samuelson, L. Montelius, M. Kanje, Nanotechnology 2008, 19, 345101C.
72. W. Hallstrom, T. Martensson, C. Prinz, P. Gustavsson, L. Montelius, L. Samuelson, M. Kanje, Nano Lett. 2007, 7, 2960.
73. L. E. Bain, R. Collazo, S.-h. Hsu, N. P. Latham, M. J. Manfra, A. Ivanisevic, Acta Biomater. 2014, 10, 2455.
74. J. Y. Li, Q. S. Han, Y. Zhang, W. Zhang, M. D. Dong, F. Besenbacher, R. Yang, C. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 9816.
75. G. Ciofani, V. Raffa, A. Menciassi, A. Cuschieri, Biotechnol. Bioeng. 2008, 101, 850.
76. G. Ciofani, S. Danti, D. D'Alessandro, S. Moscato, A. Menciassi, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010, 394, 405.
77. A. Nagy, A. Steinbruck, J. Gao, N. Doggett, J. A. Hollingsworth, R. Iyer, ACS Nano 2012, 6, 4748.
78. S. J. Soenen, J. M. Montenegro, A. M. Abdelmonem, B. B. Manshian, S. H. Doak, W. J. Parak, S. C. De Smedt, K. Braeckmans, Acta Biomater. 2014, 10, 732.
79. H. Z. Sun, F. Zhang, H. T. Wei, B. Yang, J. Mater. Chem. B 2013, 1, 6485.
80. Y. F. Liu, B. Xie, Z. G. Yin, S. M. Fang, J. B. Zhao, Eur. J. Inorg. Chem. 2010, 2010, 1501.
81. S. Kumar, M. Singhal, J. K. Sharma, J. Mater. Sci. - Mater. Electron. 2013, 24, 3875.
82. J. H. Gao, K. Chen, R. Luong, D. M. Bouley, H. Mao, T. C. Qiao, S. S. Gambhir, Z. Cheng, Nano Lett. 2012, 12, 281.
83. I. L. Medintz, H. T. Uyeda, E. R. Goldman, H. Mattoussi, Nat. Mater. 2005, 4, 435.
84. X. H. Gao, Y. Y. Cui, R. M. Levenson, L. W. K. Chung, S. M. Nie, Nat. Biotechnol. 2004, 22, 969.
85. A. Albanese, P. S. Tang, W. C. W. Chan, Ann. Rev. Biomed. Eng., 2012, 14, 1.
86. C. M. Niemeyer, Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 4128.
87. H. Kudo, T. Sawada, E. Kazawa, H. Yoshida, Y. Iwasaki, K. Mitsubayashi, Biosens. Bioelectron. 2006, 22, 558.
88. B. Z. Yu, N. Long, Y. Moussy, F. Moussy, Biosens. Bioelectron. 2006, 21, 2275.
89. Kshitiz, D.-H. Kim, D. J. Beebe, A. Levchenko, Trends Biotechnol. 2011, 29, 399.
90. W. J. Tyler, Nat. Rev. Neurosci. 2012, 13, 867.
91. L. R. Bernstein, Pharmacolog. Rev. 1998, 50, 665.
92. X. Chen, P. Wu, M. Rousseas, D. Okawa, Z. Gartner, A. Zettl, C. R. Bertozzi, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 890.
93. J. P. McAllister, J. Li, K. Deren, P. G. Finlayson, C. Jaboro, G. A. Auner, R. Baird, A. Lagman, R. Iezzi, G. W. Abrams, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2004, 45, U401.
94. T. H. Young, C. R. Chen, Biomaterials 2006, 27, 3361.
95. A. T. Proudfoot, Clin. Toxicol. 2009, 47, 89.
96. K. Adolfsson, M. Schneider, G. Hammarin, U. Hacker, C. N. Prinz, Nanotechnology 2013, 24, 285101.
97. B. C. Gottschling, R. R. Maronpot, J. R. Hailey, S. Peddada, C. R. Moomaw, J. E. Klaunig, A. Nyska, Toxicol. Sci. 2001, 64, 28.
98. A. Tanaka, Toxicol. Appl. Pharmacol. 2004, 198, 405.
99. S. J. S. Flora, N. Dwivedi, Toxicochem. Rev. Gallium Arsenide 2012, 62, 95.
100. Y. Sakumura, Y. Tsukada, N. Yamamoto, S. Ishii, Biophys. J. 2005, 89, 812.