Utilizing stem cells for three-dimensional neural tissue engineering

Biomaterials Science

Volumn 4, Issue 5, 2016, Pages 768-784

  Knowlton, Stephanie ^a   Cho, Yongku ^a   Li, Xue Jun ^b   Khademhosseini, Ali ^c,d   Tasoglu, Savas ^a  

^a UNIVERSITY OF CONNECTICUT   (United States)

^b UNIVERSITY OF CONNECTICUT HEALTH CENTER   (United States)

^c MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^d HARVARD UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOMIMETICS; CELL ENGINEERING; CELLS; CYTOLOGY; DIAGNOSIS; HISTOLOGY; PHYSIOLOGICAL MODELS; STEM CELLS; THREE DIMENSIONAL COMPUTER GRAPHICS; TISSUE ENGINEERING;

DRUG DEVELOPMENT; FUNCTIONAL PROPERTIES; GENETIC MAKE-UP; NEURAL TISSUE ENGINEERING; NEURAL TISSUE MODELS; POTENTIAL DRUG; RESEARCH PURPOSE; STEM CELL RESEARCH;

TISSUE;

GROWTH FACTOR; BIOMATERIAL;

BIOPRINTING; CELL DIFFERENTIATION; CELL FUNCTION; CELL STRUCTURE; CELLS BY BODY ANATOMY; DECELLULARIZED SCAFFOLD; DISEASE MODEL; DRUG SCREENING; FIBROUS SCAFFOLD; HUMAN; IN VITRO STUDY; IN VIVO STUDY; NERVE INJURY; NERVE REGENERATION; NERVOUS TISSUE; NEURAL STEM CELL; POROUS SCAFFOLD; PRIORITY JOURNAL; REVIEW; STEM CELL RESEARCH; STEM CELL SELF-RENEWAL; THREE DIMENSIONAL NEURAL TISSUE ENGINEERING; THREE DIMENSIONAL PRINTING; TISSUE ENGINEERING; TISSUE SCAFFOLD; TISSUE STRUCTURE; VASCULARIZATION; BIOLOGICAL MODEL; CELL CULTURE TECHNIQUE; CHEMISTRY; CYTOLOGY; PHYSIOLOGY; STEM CELL;

BIOCOMPATIBLE MATERIALS; CELL CULTURE TECHNIQUES; HUMANS; MODELS, NEUROLOGICAL; NERVE REGENERATION; NERVE TISSUE; STEM CELLS; TISSUE ENGINEERING; TISSUE SCAFFOLDS;

EID: 84966507724     PISSN: 20474830     EISSN: 20474849     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5bm00324e     Document Type: Review

References (133)

1. The Internet Stroke Center, Stroke Statistics, http://www.strokecenter.org/patients/about-stroke/stroke-statistics/
2. (accessed 15 June, 2015)
3. C. P. Ferri, R. Sousa, E. Albanese, W. S. Ribeiro and M. Honyashiki, World Alzheimer Report: 2009 Executive Summary, Alzheimer's Disease International, 2009
4. Centers for Disease Control and Prevention, Autism Spectrum Disorder (ASD): Data & Statistics, (http://www.cdc.gov/ncbddd/autism/data.html)
5. M. C. Gibbons M. A. Foley K. O. H. Cardinal Tissue Eng., Part B 2013 19 14 30
6. O. Lindvall Z. Kokaia Nature 2006 441 1094 1096
7. H. B. van der Worp D. W. Howells E. S. Sena M. J. Porritt S. Rewell V. O'Collins M. R. Macleod PLoS Med. 2010 7 e1000245
8. A. M. Hopkins E. DeSimone K. Chwalek D. L. Kaplan Prog. Neurobiol. 2015 125 1 25
9. G. W. Jay R. B. Demattos E. J. Weinstein M. A. Philbert I. D. Pardo T. P. Brown Toxicol. Pathol. 2011 39 167 169
10. J. L. Sterneckert P. Reinhardt H. R. Schöler Nat. Rev. Genet. 2014 15 625 639
11. L. Kimlin J. Kassis V. Virador Expert Opin. Drug Discovery 2013 8 1455 1466
12. innovation.org, Drug Discovery and Development, http://www.phrma.org/sites/default/files/pdf/rd-brochure-022307.pdf
13. (accessed 20 March, 2015)
14. F. Pampaloni E. G. Reynaud E. H. K. Stelzer Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007 8 839 845
15. S. M. Willerth K. J. Arendas D. I. Gottlieb S. E. Sakiyama-Elbert Biomaterials 2006 27 5990 6003
16. A. Ribeiro E. Powell J. Leach IFMBE Proc. 2015 32 422 425
17. T. Kadoshima H. Sakaguchi T. Nakano M. Soen S. Ando M. Eiraku Y. Sasai Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 11 20284 20289
18. S. Levenberg J. A. Burdick T. Kraehenbuehl R. Langer Tissue Eng. 2005 11 506 512
19. I. Martin Tissue Eng., Part A 2014 20 1132 1133
20. A. Wang Z. Tang I. Park Y. Zhu S. Patel G. Daley S. Li Biomaterials 2011 32 5023 5032
21. M. Mahoney K. Anseth Biomaterials 2006 27 2265 2274
22. M. J. Bissell D. C. Radisky A. Rizki V. M. Weaver O. W. Petersen Differentiation 2002 70 537 546
23. I. Smith V. Silveirinha J. L. Stein L. de la Torre-Ubieta J. A. Farrimond E. M. Williamson B. J. Whalley J. Tissue Eng. Regener. Med. 2015 10.1002/term.2001
24. [Epub ahead of print]
25. L. Yla-Outinen T. Joki M. Varjola H. Skottman S. Narkilahti J. Tissue Eng. Regener. Med. 2014 8 186 194
26. W. Ma W. Fitzgerald Q. Liu T. O'Shaughnessy D. Maric H. Lin D. Alkon J. Barker Exp. Neurol. 2004 190 276 288
27. H. R. Irons D. K. Cullen N. P. Shapiro N. A. Lambert R. H. Lee M. C. LaPlaca J. Neural Eng. 2008 5 333 341
28. M. Frega M. Tedesco P. Massobrio M. Pesce S. Martinoia Sci. Rep. 2014 4 5489
29. S. Bai W. Zhang Q. Lu Q. Ma D. L. Kaplan H. Zhu J. Mater. Chem. B 2014 2 6590 6600
30. M. S. N. Leipsiz Biomaterials 2009 30 6867 6878
31. K. Saha A. J. Keung E. F. Irwin Y. Li L. Little D. V. Schaffer K. E. Healy Biophys. J. 2008 95 4426 4438
32. D. M. Cohen and C. S. Chen, in StemBook, ed., S. B. a. J. Polak, The Stem Cell Research Community, 2008, p. http://www.stembook.org
33. K. Watanabe M. Nakamura H. Okano Y. Toyama Restor. Neurol. Neurosci. 2007 25 109 117
34. Y. S. Pek A. C. A. Wan J. Y. Ying Biomaterials 2010 31 385 391
35. A. Banerjee M. Arha S. Choudhary R. S. Ashton S. R. Bhatia D. V. Schaffer R. S. Kane Biomaterials 2009 30 4695 4699
36. S. K. Seidlits Z. Z. Khaing R. R. Petersen J. D. Nickels J. E. Vanscoy J. B. Shear C. E. Schmidt Biomaterials 2010 31 3930 3940
37. T. G. Fernandes S. J. Kwon S. S. Bale M. Y. Lee M. M. Diogo D. S. Clark J. M. Cabral J. S. Dordick Biotechnol. Bioeng. 2010 106 106 118
38. K. Y. Lee D. J. Mooney Chem. Rev. 2001 101 1869 1879
39. A. Khademhosseini R. Langer J. Borenstein J. P. Vacanti Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 2480 2487
40. L. E. Freed G. Vunjak-Novakovic R. J. Biron D. B. Eagles D. C. Lesnoy S. K. Barlow R. Langer Biotechnology 1994 12 689 693
41. S. Tasoglu U. Demirci Trends Biotechnol. 2013 31 10 19
42. S. Tasoglu C. H. Yu V. Liaudanskaya S. Guven C. Migliaresi U. Demirci Adv. Healthcare Mater. 2015 4 1469 1476
43. S. Tasoglu C. H. Yu H. I. Gungordu S. Guven T. Vural U. Demirci Nat. Commun. 2014 5 4702
44. P. Chen Z. Luo S. Guven S. Tasoglu A. V. Ganesan A. Weng U. Demirci Adv. Mater. 2014 26 5936 5941
45. S. Tasoglu E. Diller S. Guven M. Sitti U. Demirci Nat. Commun. 2014 5 3124
46. N. G. Durmus S. Tasoglu U. Demirci Nat. Mater. 2013 12 478 479
47. S. Tasoglu D. Kavaz U. A. Gurkan S. Guven P. Chen R. Zheng U. Demirci Adv. Mater. 2013 25 1137 1143
48. U. A. Gurkan S. Tasoglu D. Kavaz M. C. Demirel U. Demirci Adv. Healthcare Mater. 2012 1 149 158
49. S. Guven P. Chen F. Inci S. Tasoglu B. Erkmen U. Demirci Trends Biotechnol. 2015 33 269 279
50. S. Tasoglu U. A. Gurkan S. Q. Wang U. Demirci Chem. Soc. Rev. 2013 42 5788 5808
51. S. Knowlton S. Onal C. H. Yu J. J. Zhao S. Tasoglu Trends Biotechnol. 2015 33 504 513
52. I. Ozbolat M. Hospodiuk Biomaterials 2016 76 321 343
53. D. Arslantunali T. Dursun D. Yucel N. Hasirci V. Hasirci Med. Devices (Auckl) 2014 7 405 424
54. J. van den Ameele L. Tiberi P. Vanderhaeghen I. Espuny-Camacho Trends Neurosci. 2014 37 334 342
55. P. Erba C. Mantovani D. F. Kalbermatten G. Pierer G. Terenghi P. J. Kingham J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 2010 63 e811 e817
56. J. Mariani M. V. Simonini D. Palejev L. Tomasini G. Coppola A. M. Szekely T. L. Horvathm F. M. Vaccarino Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 12770 12775
57. M. Eiraku K. Watanabe M. Matsuo-Takasaki M. Kawada S. Yonemura M. Matsumura T. Wataya A. Nishiyama K. Muguruma Y. Sasai Cell Stem Cell 2008 3 519 532
58. H. Li A. Wijekoon N. D. Leipzig Ann. Biomed. Eng. 2014 42 1456 1469
59. M. A. Lancaster M. Renner C.-A. Martin D. Wenzel L. S. Bicknell M. E. Hurles T. Homfray J. M. Penninger A. P. Jackson J. A. Knoblich Nature 2013 501 373 379
60. C. L. E. Novosel P. Kluger Adv. Drug Delivery Rev. 2011 63 300 311
61. H. Bae A. S. Puranik R. Gauvin F. Edalat B. Carrillo-Conde N. A. Peppas A. Khademhosseini Sci. Transl. Med. 2012 4 160ps123
62. M. Nikkhah N. Eshak P. Zorlutuna N. Annabi M. Castello K. Kim A. Dolatshahi-Pirouz F. Edalat H. Bae Y. Yang A. Khademhosseini Biomaterials 2012 33 9009 9018
63. R.-Z. L. Ying-Chieh Chen H. Qi Y. Yang H. Bae J. M. Melero-Martin A. Khademhosseini Adv. Funct. Mater. 2012 22 2027 2039
64. Y. Du M. Ghodousi H. Qi N. Haas W. Xiao A. Khademhosseini Biotechnol. Bioeng. 2011 108 1693 1703
65. A. Hasan A. Paul N. E. Vrana X. Zhao A. Memic Y. S. Hwang M. R. Dokmeci A. Khademhosseini Biomaterials 2014 35 7308 7325
66. A. Hasan A. Memic N. Annabi M. Hossain A. Paul M. R. Dokmeci F. Dehghani A. Khademhosseini Acta Biomater. 2014 10 11 25
67. G. H. Borschel Y. C. Huang S. Calve E. M. Arruda J. B. Lynch D. E. Dow W. M. Kuzon R. G. Dennis D. L. Brown Tissue Eng. 2005 11 778 786
68. T. Mygind M. Stiehler A. Baatrup H. Li X. Zou A. Flyvbjerg M. Kassem C. Bunger Biomaterials 2007 28 1036 1047
69. L. Wang Z. H. Wang C. Y. Shen M. L. You J. F. Xiao G. Q. Chen Biomaterials 2010 31 1691 1698
70. H. Gu Z. Yue W. S. Leong B. Nugraha L. P. Tan Regen. Med. 2010 5 245 253
71. H. Li A. Wijekoon N. D. Leipzig PLoS One 2012 7 e48824
72. T. M. A. Henderson K. Ladewig D. N. Haylock K. M. McLean A. J. O'Connor J. Mater. Chem. B 2013 1 2682 2695
73. M. Jurga M. B. Dainiak A. Sarnowska A. Jablonska A. Tripathi F. M. Plieva I. N. Savina L. Strojek H. Jungvid A. Kumar B. Lukomska K. Domanska-Janik N. Forraz C. P. McGuckin Biomaterials 2011 32 3423 3434
74. S. Guan X.-L. Zhang X.-M. Lin T.-Q. Liu X.-H. Ma Z.-F. Cui J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 2013 24 999 1014
75. X. Feng X. Lu D. Huang J. Xing G. Feng G. Jin X. Yi L. Li Y. Lu D. Nie X. Chen L. Zhang Z. Gu X. Zhang Cell Mol. Neurobiol. 2014 34 859 870
76. N. Zare-Mehrjardi M. T. Khorasani K. Hemmesi H. Mirzadeh H. Azizi B. Sadatnia M. Hatami S. Kiani J. Barzin H. Baharvand Int. J. Artif. Organs 2011 34 1012 1023
77. K. A. Chang J. W. Kim J. A. Kim S. E. Lee S. Kim W. H. Suh H. S. Kim S. Kwon S. J. Kim Y. H. Suh PLoS One 2011 6 e18738
78. Y. J. Huang H. C. Wu N. H. Tai T. W. Wang Small 2012 8 2869 2877
79. N. Li Q. Zhang S. Gao Q. Song R. Huang L. Wang L. Liu J. Dai M. Tang G. Cheng Sci. Rep. 2013 3 1604
80. L. Yao N. O'Brien A. Windebank A. Pandit J. Biomed. Mater. Res., B 2009 90 483 491
81. A. Nur-E-Kamal I. Ahmed J. Kamal M. Schindler S. Meiners Stem Cells 2015 24 426 433
82. F. Gelain D. Bottai A. Vescovi S. Zhang PLoS One 2006 1 e119
83. C. Cunha S. Panseri O. Villa D. Silva F. Gelain Int. J. Nanomed. 2011 6 943 955
84. C. Cunha S. Panseri F. Gelain Methods Mol. Biol. 2013 1058 171 182
85. T. Y. Cheng M. H. Chen W. H. Chang M. Y. Huang T. W. Wang Biomaterials 2013 34 2005 2016
86. N. Bhardwaj S. C. Kundu Biotechnol. Adv. 2010 28 325 347
87. G. T. Christopherson H. Song H. Q. Mao Biomaterials 2009 30 556 564
88. E. Kang G. S. Jeong Y. Y. Choi K. H. Lee A. Khademhosseini S. H. Lee Nat. Mater. 2011 10 877 883
89. J. De Waele K. Reekmans J. Daans H. Goossens Z. Berneman P. Ponsaerts Biomaterials 2015 41 122 131
90. M. K. Horne D. R. Nisbet J. S. Forsythe C. L. Parish Stem Cells Dev. 2010 19 843 852
91. K. Zhou G. Thouas C. Bernard J. S. Forsythe Nanomedicine 2014 9 1239 1251
92. N. D. Leipzig R. G. Wylie H. Kim M. S. Shoichet Biomaterials 2011 32 57 64
93. H. Li A. M. Koenig P. Sloan N. D. Leipzig Biomaterials 2014 35 9049 9057
94. R. G. Wylie M. S. Shoichet Biomacromolecules 2011 12 3789 3796
95. W. Lee J. Pinckney V. Lee J. H. Lee K. Fischer S. Polio J. K. Park S. S. Yoo Neuroreport 2009 20 798 803
96. Y. B. Lee, S. Polio, W. Lee, G. Dai, L. Menon, R. S. Carroll and S. S. Yoo, in Exp. Neurol., 2009 Elsevier Inc., USA, 2010, vol. 223, pp. 645 652
97. G. R. Souza J. R. Molina R. M. Raphael M. G. Ozawa D. J. Stark C. S. Levin L. F. Bronk J. S. Ananta J. Mandelin M.-M. Georgescu J. A. Bankson J. G. Gelovani T. C. Killian W. Arap R. Pasqualini Nat. Nanotechnol. 2010 5 291 296
98. M. C. Hu N. D. Rosenblum Pediatr. Res. 2003 54 433 438
99. J. W. Park H. J. Kim M. W. Kang N. L. Jeon Lab Chip 2013 13 509 521
100. J. M. Jang S. H. Tran S. C. Na N. L. Jeon ACS Appl. Mater. Interfaces 2015 7 2183 2188
101. H. J. Z. R. Costaa R. F. Bentoa R. Salomonea D. Azzi-Nogueirab D. B. Zanattac M. P. Costad C. F. d. Silvae B. E. Straussc L. A. Haddadb Brain Res. 2013 1510 10 21
102. L. Zheng H. F. Cui J. Mater. Sci. Mater. Med. 2010 21 1713 1720
103. L. Zheng H. F. Cui J. Mater. Sci. Mater. Med. 2012 23 2291 2302
104. S. H. Hsu W. C. Kuo Y. T. Chen C. T. Yen Y. F. Chen K. S. Chen W. C. Huang H. Cheng Acta Biomater. 2013 9 6606 6615
105. J. T. Oliveira F. M. Almeida A. Biancalana A. F. Baptista M. A. Tomaz P. A. Melo A. M. B. Martinez Neuroscience 2015 170 1295 1303
106. F. Frattini F. R. Lopes F. M. Almeida R. F. Rodrigues L. C. Boldrini M. A. Tomaz A. F. Baptista P. A. Melo A. M. Martinez Tissue Eng., Part A 2012 18 2030 2039
107. F. R. Pereira Lopes L. Camargo de Moura Campos J. Dias Correa Jr. A. Balduino S. Lora F. Langone R. Borojevic A. M. Blanco Martinez Exp. Neurol. 2006 198 457 468
108. F. R. Pereira Lopes F. Frattini S. A. Marques F. M. Almeida L. C. de Moura Campos F. Langone S. Lora R. Borojevic A. M. Martinez Micron 2010 41 783 790
109. F. Sun K. Zhou W. J. Mi J. H. Qiu Neurosci. Lett. 2011 499 104 108
110. L. G. Dai G. S. Huang S. H. Hsu Cell Transplant 2013 22 2029 2039
111. N. H. Hassan A. F. Sulong M. H. Ng O. Htwe R. B. Idrus S. Roohi A. S. Naicker S. Abdullah J. Orthop. Res. 2012 30 1674 1681
112. A. F. Sulong N. H. Hassan N. M. Hwei Y. Lokanathan A. S. Naicker S. Abdullah M. R. Yusof O. Htwe R. B. Idrus N. H. Haflah Adv. Clin. Exp. Med. 2014 23 353 362
113. F. Sun K. Zhou W. J. Mi J. H. Qiu Biomaterials 2011 32 8118 8128
114. Y. Y. Hsueh Y. J. Chang T. C. Huang S. C. Fan D. H. Wang J. J. Chen C. C. Wu S. C. Lin Biomaterials 2014 35 2234 2244
115. K. Y. Fu L. G. Dai I. M. Chiu J. R. Chen S. H. Hsu Artif. Organs 2011 35 363 372
116. S. H. Hsu C. H. Su I. M. Chiu Artif. Organs 2009 33 26 35
117. D. Yucel G. T. Kose V. Hasirci Biomacromolecules 2010 11 3584 3591
118. H. C. Ni T. C. Tseng J. R. Chen S. H. Hsu I. M. Chiu Biofabrication 2013 5 035010
119. E. East J. P. Golding J. B. Phillips J. Tissue Eng. Regener. Med. 2009 3 634 646
120. E. East J. P. Golding J. B. Phillips Tissue Eng., Part C 2012 18 526 536
121. E. East N. Johns M. Georgiou J. P. Golding A. J. Loughlin P. J. Kingham J. B. Phillips Regen. Med. 2013 8 739 746
122. S. Shipp Curr. Biol. 2007 17 R443 R449
123. Mayo Clinic Staff, Microcephaly, http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/microcephaly/basics/definition/con-20034823
124. (accessed 9 April, 2015)
125. Alzheimer's Association, Alzheimer's Disease & Dementia, http://www.alz.org/alzheimers-disease-what-is-alzheimers.asp
126. (accessed 1 June, 2015)
127. S. H. Choi Y. H. Kim M. Hebisch C. Sliwinski S. Lee C. D'Avanzo H. Chen B. Hooli C. Asselin J. Muffat J. B. Klee C. Zhang B. J. Wainger M. Peitz D. M. Kovacs C. J. Woolf S. L. Wagner R. E. Tanzi D. Y. Kim Nature 2014 515 274 278
128. J. K. Willmann N. V. Bruggen L. M. Dinkelborg S. S. Gambhir Nat. Rev. Drug Discovery 2008 7 591 607
129. R. Finkel, The Drug Development, Testing & Approval Process-Drugsdb.com, http://www.drugsdb.com/blog/drug-development-testing-approval-process.html
130. (accessed 20 March, 2015)
131. L. Meli H. S. Barbosa A. M. Hickey L. Gasimli G. Nierode M. M. Diogo R. J. Linhardt J. M. Cabral J. S. Dordick Stem Cell Res. 2014 13 36 47
132. K. J. Lampe A. L. Antaris S. C. Heilshorn Acta Biomater. 2013 9 5590 5599
133. V. Chiono C. Tonda-Turo Prog. Neurobiol. 2015 131 87 104