微纳米图案化表面对细胞行为的影响

顾寅伟; 李艳; 凌晶晶; 顾宁

doi:10.19969/j.fxcsxb.21102602

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

微纳米图案化表面对细胞行为的影响

综述 | 更新时间：2022-07-01

- 微纳米图案化表面对细胞行为的影响
- Effects of Micro/Nano Patterned Surfaces on Cell Behaviors
- 分析测试学报 2022年41卷第4期页码：529-535
- 作者机构：
  
  东南大学生物科学与医学工程学院，生物电子学国家重点实验室，江苏省生物材料与器件重点实验室，江苏南京 210096
- 作者简介：
  
  李艳，博士，副教授，研究方向：纳米医学，E－mail：liyan@seu.edu.cn
  顾宁，博士，教授，研究方向：纳米医学，E-mail：guning@seu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(31800843;61821002);国家重大研发计划(2017YFA0104302)
- DOI：10.19969/j.fxcsxb.21102602
  中图分类号：
扫描看全文
顾寅伟,李艳,凌晶晶等.微纳米图案化表面对细胞行为的影响[J].分析测试学报,2022,41(04):529-535.

GU Yin-wei,LI Yan,LING Jing-jing,et al.Effects of Micro/Nano Patterned Surfaces on Cell Behaviors[J].Journal of Instrumental Analysis,2022,41(04):529-535.
顾寅伟,李艳,凌晶晶等.微纳米图案化表面对细胞行为的影响[J].分析测试学报,2022,41(04):529-535. DOI： 10.19969/j.fxcsxb.21102602.

GU Yin-wei,LI Yan,LING Jing-jing,et al.Effects of Micro/Nano Patterned Surfaces on Cell Behaviors[J].Journal of Instrumental Analysis,2022,41(04):529-535. DOI： 10.19969/j.fxcsxb.21102602.

摘要

在再生医学领域中，材料对细胞生长和组织修复的调节作用一直是极为关键的问题。随着表面图案化技术的发展，在材料表面制备规则、可控、种类多样的图案化区域成为可能，因而该技术被广泛应用于再生医学、组织工程以及细胞诊断等相关学科领域。通过微纳米表面图案化方法，改变材料的化学性质和拓扑结构，从而实现对细胞粘附、迁移、增殖、凋亡、基因表达及分化的调控，受到越来越多关注。这其中涉及多种多样的微纳米结构、基底材料、修饰材料、细胞类型和细胞行为。该文归纳了目前主要的微纳米表面图案化方法，并从各向异性拓扑结构、各向同性拓扑结构以及复合型结构着手，概述了基于材料微纳米结构对细胞行为调控这一领域的研究工作，尝试总结细胞行为与生长环境的具体联系，为再生医学中所使用的支架、植入物的设计提供参考。

Abstract

In the field of regenerative medicine，the regulation effect of materials on cell growth and tissue repair has always been a critical issue．With the development of surface patterning technique，it has become possible to prepare regular，controllable，and diverse patterned areas on the surface of materials．Therefore，patterning technque is widely used in related disciplines such as regenerative medicine，tissue engineering and cell diagnosis．Micro/nano surface patterning methods are used to change the chemical properties and topological structures of materials，so as to achieve the regulatory effect on cell adhesion，migration，proliferation，apoptosis，gene expression and cell differentiation，which have attracted more and more attention．This type of research is currently quite rich and diverse，involving a variety of micro/nano structures，substrate materials，modified materials，cell types and cell behavior. The micro/nano surface patterning methods mainly used in the current experiments are introduced in this article．Meanwhile，the research work in the field of material micro/nano structure regulation of cell behavior is also summarized from the aspects of anisotropic topological structure，isotropic topological structure and composite structure．Finally，the specific relationship between cell behavior and growth environment is summarized，so as to provide references for the design of scaffolds and implants used in regenerative medicine．

关键词

微纳米结构表面图案化细胞导向再生医学

Keywords

micro/nano structurepatterned surfacecell orientationregenerative medicine

references

Harrison R G．Anatom. Record，1912，6（4）：181－193.

Weiss P．J. Exp. Zool.，1945，100（3）：353－386.

Wang S，Li J G，Zhou Z X，Zhou S，Hu Z Q．Molecules，2019，24（1）：24010075.

Guo L Q，Wu Y C，Chang H S，Zhang Z，Tang H，Yu Y，Xin L H，Liu Y B，He Y N．Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.，2021，118（39）：e2022442118.

Guilak F，Cohen D M，Estes B T，Gimble J M，Liedtke W，Chen C S．Cell Stem Cell，2009，5（1）：17－26.

Stewart M E，Motala M J，Yao J，Thompson L B，Nuzzo R G．Proc. Inst. Mech. Eng. N，2007，220（3）：81－138.

Bazaz S R，Kashaninejad N，Azadi S，Patel K，Asadnia M，Jin D Y，Warkiani M E．Adv. Mater. Technol.，2019，4（10）：1970056.

Lee J H，Kim D H，Won J，Lee D W，Oh J Y，Liu Y，Park Y P，Jeong H C，Seo D S．Mater. Chem. Phys.，2021，269：124771.

Luo T C．Micro-patterned Surface Based on Self-assembly and Their Applications．Xiamen：Xiamen University（罗天婵．基于自组装的微图案表面构筑及其应用．厦门：厦门大学），2017.

Zhou L，Wang M H，Wang J P，Ye Z Z．Chin. J. Anal. Chem.，2011，39（3）：432－438.

Wang H，Sun N A，Xu X L，Wang S B，Kang W M，Zhuang X P，Yin Y，Cheng B W．J. Membr. Sci.，2021，620：118880.

Zhang W X，Sun J F，Bai T T，Wang C Y，Zhuang K H，Zhang Y，Gu N．Chemphyschem，2010，11（9）：1867－1870.

Sun J F，Sun F，Xu B B，Gu N．Colloids Surf. A，2010，360（1/3）：94－98.

Fan F G，Sun J F，Chen B，Li Y，Hu K，Wang P，Ma M，Gu N．Sci. China Mater.，2018，61（8）：1112－1122.

Carolina D，Stefanie N，Florian R，Horst K，Dimitris M．J. Cell Sci.，2020，133（1）：232702.

Gerecht S，Bettinger C J，Zhang Z，Borenstein J T，Vunjak－Novakovic G，Langer R．Biomaterials，2007，28（28）：4068－4077.

Charest J L，Garcia A J，King W P．Biomaterials，2007，28（13）：2202－2210.

Lamers E，van Horssen R，te Riet J，van Delft F C，Luttge R，Walboomers X F，Jansen J A．Eur. Cell Mater.，2010，20：329－343.

Crouch A S，Miller D，Luebke K J，Hu W．Biomaterials，2009，30（8）：1560－1567.

Wong S T，Teo S K，Park S，Chiam K H，Yim E K．Biomech. Model Mechanobiol.，2014，13（1）：27－39.

Holle A W，Kalafat M，Ramos A S，Seufferlein T，Kemkemer R，Spatz J P．Sci. Rep.，2017，7：45152.

Teixeira A I，Nealey P F，Murphy C J．J. Biomed. Mater. Res. A，2004，71（3）：369－376.

Watari S，Hayashi K，Wood J A，Russell P，Nealey P F，Murphy C J，Genetos D C．Biomaterials，2012，33（1）：128－136.

Lenhert S，Meier M B，Meyer U，Chi L，Wiesmann H P．Biomaterials，2005，26（5）：563－570.

Tang Q Y，Qian W X，Xu Y H，Gopalakrishnan S，Wang J Q，Lam Y W，Pang S W．J. Biomed. Mater. Res. A，2015，103（7）：2383－2393.

Liliensiek S J，Wood J A，Yong J，Auerbach R，Nealey P F，Murphy C J．Biomaterials，2010，31（20）：5418－5426.

Kim D H，Han K，Gupta K，Kwon K W，Suh K Y，Levchenko A．Biomaterials，2009，30（29）：5433－5444.

Kaiser J P，Reinmann A，Bruinink A．Biomaterials，2006，27（30）：5230－5241.

Hamilton D W，Oates C J，Hasanzadeh A，Mittler S．PLoS One，2010，5（12）：e15129.

Diehl K A，Foley J D，Nealey P F，Murphy C J．J. Biomed. Mater. Res. A，2005，75（3）：603－611.

Linke P，Suzuki R，Yamamoto A，Nakahata M，Kengaku M，Fujiwara T，Ohzono T，Tanaka M．Langmuir，2019，35（23）：7538－7551.

Song K H，Park S J，Kim D S，Doh J．Biomaterials，2015，51：151－160.

Cheng D，Jayne R K，Tamborini A，Eyckmans J，White A E，Chen C S．Biofabrication，2019，11（2）：021001.

Gwon Y，Park S，Kim W，Han T，Kim H，Kim J．J. Biol. Eng.，2021，15（1）：12.

Tang S J，Hu K，Sun J F，Li Y，Guo Z B，Liu M，Liu Q，Zhang F M，Gu N．ACS Appl. Mater. Interfaces，2017，9（12）：10446－10452.

Zhou X T．Investigation of Cell－Material Interaction Using Topographical Patterns and Cell Imprinting Techniques．Shanghai：East China Normal University（周雄图．细胞与微纳米结构图案表面相互作用研究．上海：华东师范大学），2010.

Lim J Y，Hansen J C，Siedlecki C A，Runt J，Donahue H J．J. R. Soc. Interface，2005，2（2）：97－108.

Nasrollahi S，Banerjee S，Qayum B，Banerjee P，Pathak A．ACS Biomater. Sci. Eng.，2017，3（11）：2980－2986.

Jeon H，Koo S，Reese W M，Loskill P，Grigoropoulos C P，Healy K E．Nat. Mater.，2015，14（9）：918－923.

Hirschfeld－Warneken V C，Arnold M，Cavalcanti－Adam A，Lopez－Garcia M，Kessler H，Spatz J P．Eur. J. Cell Biol.，2008，87（8/9）：743－750.

Huang J，Grater S，Corbellinl F，Rinck S，Bock E，Kemkemer R，Kessler H，Ding J，Spatz J．Nano Lett.，2009，9（3）：1111－1116.

Oh S，Brammer K，Li Y，Teng D，Engler A，Chien S，Jin S．Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A.，2009，106（7）：2130－2135.

Fu J P，Wang Y K，Yang M T，Desai R A，Yu X，Liu Z J，Chen C S．Nat. Methods，2010，7（9）：733－736.

Liang E I，Mah E J，Yee A F，Digman M A．Integr. Biol. （Camb），2017，9（2）：145－155.

Ning D D，Duong B，Thomas G，Qiao Y，Ma L Y，Wen Q，Su M．Langmuir，2016，32（11）：2718－2723.

Mi－Hyeon Y，Kyu K M，Deok－Ho K，Keesung K，Andre L，Dae－Yong K，Kahp－Yang S．Biomacromolecules，2010，11（7）：56－62.

Adler A F，Speidel A T，Christoforou N，Kolind K，Foss M，Leong K W．Biomaterials，2011，32（14）：3611－3619.

Guo J，Ling S J，Li W Y，Chen Y，Li C M，Omenetto F G，Kaplan D L．Adv. Funct. Mater.，2018，28（19）：1800228.1－1800228.9.

Oyunbaatar N E，Shanmugasundaram A，Lee D W．Colloids Surf. B，2019，174：103－109.

Lee H J，Kim D N，Park S，Lee Y，Koh W G．Acta Biomater.，2011，7（3）：1281－1289.

Liu X，Zhang J，Tang S J，Sun J F，Lou Z C，Yang Y，Wang P，Li Y，Gu N．Sci. China Mater.，2016，59（11）：901－910.

Hu K，Zhou N Z，Li Y，Ma S Y，Guo Z B，Cao M，Zhang Q Y，Sun J F，Zhang T Z，Gu N．ACS Appl. Mater. Interfaces，2016，8（24）：15113－15119.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据