Substrate Coupling Strength of Integrin-Binding Ligands Modulates Adhesion, Spreading, and Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells

Nano Letters

Volumn 15, Issue 10, 2015, Pages 6592-6600

  Choi, Chun Kit K ^a   Xu, Yang J ^a   Wang, Ben ^a   Zhu, Meiling ^a   Zhang, Li ^a   Bian, Liming ^a  

^a CHINESE UNIVERSITY OF HONG KONG   (Hong Kong)

Author keywords

cell adhesion; cell spreading; cell substratum interactions; RGD peptide coupling strength; stem cell differentiation

Indexed keywords

CELL ADHESION; CELL CULTURE; ELECTROSTATICS; FLUORESCENCE MICROSCOPY; GLASS; GOLD NANOPARTICLES; LIGANDS; PEPTIDES; POLYPEPTIDES; SUBSTRATES;

CELL SPREADING; HUMAN MESENCHYMAL STEM CELLS; HUMAN MESENCHYMAL STEM CELLS (HMSCS); POSITIVE CHARGE DENSITY; RGD PEPTIDE; STEM CELL DIFFERENTIATION; SUBSTRATE STIFFNESS; TRANSCRIPTIONAL REGULATOR;

STEM CELLS;

ARGINYL-GLYCYL-ASPARTIC ACID; GOLD; INTEGRIN; LIGAND; METAL NANOPARTICLE; OLIGOPEPTIDE; PROTEIN BINDING;

CELL ADHESION; CELL DIFFERENTIATION; CHEMISTRY; CYTOLOGY; HUMAN; MESENCHYMAL STROMA CELL; METABOLISM; ULTRAVIOLET SPECTROPHOTOMETRY;

CELL ADHESION; CELL DIFFERENTIATION; GOLD; HUMANS; INTEGRINS; LIGANDS; MESENCHYMAL STROMAL CELLS; METAL NANOPARTICLES; OLIGOPEPTIDES; PROTEIN BINDING; SPECTROPHOTOMETRY, ULTRAVIOLET;

EID: 84944350876     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02323     Document Type: Article

References (54)

1. Chen, C. S.; Mrksich, M.; Huang, S.; Whitesides, G. M.; Ingber, D. E. Science 1997, 276, 1425-1428 10.1126/science.276.5317.1425
2. Palecek, S. P.; Loftus, J. C.; Ginsberg, M. H.; Lauffenburger, D. A.; Horwitz, A. F. Nature 1997, 385, 537-40 10.1038/385537a0
3. Dike, L. E.; Chen, C. S.; Mrksich, M.; Tien, J.; Whitesides, G. M.; Ingber, D. E. In Vitro Cell. Dev. Biol.: Anim. 1999, 35, 441-8 10.1007/s11626-999-0050-4
4. Yao, X.; Peng, R.; Ding, J. Adv. Mater. 2013, 25, 5257-86 10.1002/adma.201301762
5. Wang, N.; Butler, J. P.; Ingber, D. E. Science 1993, 260, 1124-7 10.1126/science.7684161
6. Wang, N.; Naruse, K.; Stamenovic, D.; Fredberg, J. J.; Mijailovich, S. M.; Tolic-Norrelykke, I. M.; Polte, T.; Mannix, R.; Ingber, D. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98, 7765-70 10.1073/pnas.141199598
7. Hynes, R. O. Cell 1987, 48, 549-54 10.1016/0092-8674(87)90233-9
8. Hynes, R. O. Cell 1992, 69, 11-25 10.1016/0092-8674(92)90115-S
9. Humphries, J. D.; Byron, A.; Humphries, M. J. J. Cell Sci. 2006, 119, 3901-3903 10.1242/jcs.03098
10. Critchley, D. R. Curr. Opin. Cell Biol. 2000, 12, 133-9 10.1016/S0955-0674(99)00067-8
11. Geiger, B.; Bershadsky, A.; Pankov, R.; Yamada, K. M. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2001, 2, 793-805 10.1038/35099066
12. Geiger, B.; Spatz, J. P.; Bershadsky, A. D. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2009, 10, 21-33 10.1038/nrm2593
13. 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 10.1038/35074532
14. Riveline, D.; Zamir, E.; Balaban, N. Q.; Schwarz, U. S.; Ishizaki, T.; Narumiya, S.; Kam, Z.; Geiger, B.; Bershadsky, A. D. J. Cell Biol. 2001, 153, 1175-86 10.1083/jcb.153.6.1175
15. McBeath, R.; Pirone, D. M.; Nelson, C. M.; Bhadriraju, K.; Chen, C. S. Dev. Cell 2004, 6, 483-95 10.1016/S1534-5807(04)00075-9
16. Pittenger, M. F.; Mackay, A. M.; Beck, S. C.; Jaiswal, R. K.; Douglas, R.; Mosca, J. D.; Moorman, M. A.; Simonetti, D. W.; Craig, S.; Marshak, D. R. Science 1999, 284, 143-147 10.1126/science.284.5411.143
17. Caplan, A. I. J. Cell. Physiol. 2007, 213, 341-7 10.1002/jcp.21200
18. Abdallah, B. M.; Kassem, M. Gene Ther. 2008, 15, 109-16 10.1038/sj.gt.3303067
19. Engler, A. J.; Sen, S.; Sweeney, H. L.; Discher, D. E. Cell 2006, 126, 677-89 10.1016/j.cell.2006.06.044
20. Saha, K.; Keung, A. J.; Irwin, E. F.; Li, Y.; Little, L.; Schaffer, D. V.; Healy, K. E. Biophys. J. 2008, 95, 4426-38 10.1529/biophysj.108.132217
21. Cameron, A. R.; Frith, J. E.; Cooper-White, J. J. Biomaterials 2011, 32, 5979-93 10.1016/j.biomaterials.2011.04.003
22. Cameron, A. R.; Frith, J. E.; Gomez, G. A.; Yap, A. S.; Cooper-White, J. J. Biomaterials 2014, 35, 1857-68 10.1016/j.biomaterials.2013.11.023
23. Connelly, J. T.; Gautrot, J. E.; Trappmann, B.; Tan, D. W.; Donati, G.; Huck, W. T.; Watt, F. M. Nat. Cell Biol. 2010, 12, 711-8 10.1038/ncb2074
24. Kilian, K. A.; Bugarija, B.; Lahn, B. T.; Mrksich, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 4872-7 10.1073/pnas.0903269107
25. Peng, R.; Yao, X.; Ding, J. Biomaterials 2011, 32, 8048-57 10.1016/j.biomaterials.2011.07.035
26. Trappmann, B.; Gautrot, J. E.; Connelly, J. T.; Strange, D. G.; Li, Y.; Oyen, M. L.; Cohen Stuart, M. A.; Boehm, H.; Li, B.; Vogel, V.; Spatz, J. P.; Watt, F. M.; Huck, W. T. Nat. Mater. 2012, 11, 642-9 10.1038/nmat3339
27. Wen, J. H.; Vincent, L. G.; Fuhrmann, A.; Choi, Y. S.; Hribar, K. C.; Taylor-Weiner, H.; Chen, S.; Engler, A. J. Nat. Mater. 2014, 13, 979-87 10.1038/nmat4051
28. Ye, K.; Wang, X.; Cao, L.; Li, S.; Li, Z.; Yu, L.; Ding, J. Nano Lett. 2015, 15, 4720-9 10.1021/acs.nanolett.5b01619
29. Kantawong, F.; Burgess, K. E.; Jayawardena, K.; Hart, A.; Burchmore, R. J.; Gadegaard, N.; Oreffo, R. O.; Dalby, M. J. Biomaterials 2009, 30, 4723-31 10.1016/j.biomaterials.2009.05.040
30. Yim, E. K.; Darling, E. M.; Kulangara, K.; Guilak, F.; Leong, K. W. Biomaterials 2010, 31, 1299-306 10.1016/j.biomaterials.2009.10.037
31. Yao, X.; Hu, Y.; Cao, B.; Peng, R.; Ding, J. Biomaterials 2013, 34, 9001-9 10.1016/j.biomaterials.2013.08.013
32. Ruoslahti, E. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1996, 12, 697-715 10.1146/annurev.cellbio.12.1.697
33. Pizzo, A. M.; Kokini, K.; Vaughn, L. C.; Waisner, B. Z.; Voytik-Harbin, S. L. J. Appl. Physiol. 2005, 98, 1909-1921 10.1152/japplphysiol.01137.2004
34. Massia, S. P.; Hubbell, J. A. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1990, 589, 261-70 10.1111/j.1749-6632.1990.tb24251.x
35. Deeg, J. A.; Louban, I.; Aydin, D.; Selhuber-Unkel, C.; Kessler, H.; Spatz, J. P. Nano Lett. 2011, 11, 1469-76 10.1021/nl104079r
36. Koo, L. Y.; Irvine, D. J.; Mayes, A. M.; Lauffenburger, D. A.; Griffith, L. G. J. Cell Sci. 2002, 115, 1423-33
37. Huang, J.; Grater, S. V.; Corbellini, F.; Rinck, S.; Bock, E.; Kemkemer, R.; Kessler, H.; Ding, J.; Spatz, J. P. Nano Lett. 2009, 9, 1111-6 10.1021/nl803548b
38. Cavalcanti-Adam, E. A.; Volberg, T.; Micoulet, A.; Kessler, H.; Geiger, B.; Spatz, J. P. Biophys. J. 2007, 92, 2964-74 10.1529/biophysj.106.089730
39. Wang, X.; Yan, C.; Ye, K.; He, Y.; Li, Z.; Ding, J. Biomaterials 2013, 34, 2865-74 10.1016/j.biomaterials.2013.01.021
40. Grabar, K. C.; Brown, K. R.; Keating, C. D.; Stranick, S. J.; Tang, S. L.; Natan, M. J. Anal. Chem. 1997, 69, 471-7 10.1021/ac9605962
41. Bastus, N. G.; Comenge, J.; Puntes, V. Langmuir 2011, 27, 11098-105 10.1021/la201938u
42. Brewer, S. H.; Glomm, W. R.; Johnson, M. C.; Knag, M. K.; Franzen, S. Langmuir 2005, 21, 9303-7 10.1021/la050588t
43. Levy, R.; Thanh, N. T.; Doty, R. C.; Hussain, I.; Nichols, R. J.; Schiffrin, D. J.; Brust, M.; Fernig, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10076-84 10.1021/ja0487269
44. Frith, J. E.; Mills, R. J.; Cooper-White, J. J. J. Cell Sci. 2012, 125, 317-27 10.1242/jcs.087916
45. Wang, X.; Li, S.; Yan, C.; Liu, P.; Ding, J. Nano Lett. 2015, 15, 1457-67 10.1021/nl5049862
46. Eppler, A. S.; Rupprechter, G.; Anderson, E. A.; Somorjai, G. A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7286-7292 10.1021/jp0006429
47. Zhang, Z.; Ni, J.; Chen, L.; Yu, L.; Xu, J.; Ding, J. J. Biomed. Mater. Res., Part B 2012, 100B, 1599-1609 10.1002/jbm.b.32728
48. Rodriguez, J. P.; Gonzalez, M.; Rios, S.; Cambiazo, V. J. Cell. Biochem. 2004, 93, 721-731 10.1002/jcb.20234
49. Lai, Y.; Xie, C.; Zhang, Z.; Lu, W.; Ding, J. Biomaterials 2010, 31, 4809-17 10.1016/j.biomaterials.2010.02.064
50. Oh, S.; Brammer, K. S.; Li, Y. S.; Teng, D.; Engler, A. J.; Chien, S.; Jin, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 2130-5 10.1073/pnas.0813200106
51. Yao, X.; Peng, R.; Ding, J. Biomaterials 2013, 34, 930-9 10.1016/j.biomaterials.2012.10.052
52. Peng, R.; Yao, X.; Cao, B.; Tang, J.; Ding, J. Biomaterials 2012, 33, 6008-19 10.1016/j.biomaterials.2012.05.010
53. Komori, T. J. Cell. Biochem. 2006, 99, 1233-9 10.1002/jcb.20958
54. Dupont, S.; Morsut, L.; Aragona, M.; Enzo, E.; Giulitti, S.; Cordenonsi, M.; Zanconato, F.; Le Digabel, J.; Forcato, M.; Bicciato, S.; Elvassore, N.; Piccolo, S. Nature 2011, 474, 179-83 10.1038/nature10137