研究生: |
帥宏勳 Shuai, Hung-Hsun |
---|---|
論文名稱: |
奈米表面甲殼素基材排列細胞圖形 Cell Micropatterning on a Nanotextured Chitosan Substrate |
指導教授: |
葉哲良
Yeh, J. Andrew 鄭兆珉 Cheng, Chao-Min |
口試委員: |
陳文翔
Chen, Wen-Shiang 游佳欣 Yu, Jiashing 沈湯龍 Shen, Tang-Long |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
工學院 - 奈米工程與微系統研究所 Institute of NanoEngineering and MicroSystems |
論文出版年: | 2012 |
畢業學年度: | 100 |
語文別: | 英文 |
論文頁數: | 70 |
中文關鍵詞: | 甲殼素 、黃光微影 、電濕式化學蝕刻 、溶劑鑄造 、細胞圖案化 |
外文關鍵詞: | Chitosan, Photolithography, Electrochemical Etching, Solvent-casting, Cell Micropatterning |
相關次數: | 點閱:4 下載:0 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
控制細胞在空間上的排列在細胞生物學、生物工程以及發育生物學等各種研究領域中是非常重要。例如神經或血管細胞只有當他們排列成特定的幾何形狀時才能形成具有功能性的組織或器官。
本文中,我們提出一個方法:它結合黃光微影,電濕式化學蝕刻以及溶劑鑄造技術來製備具有奈米級結構表面的甲殼素基板。我們利用哺乳動物細胞(例如,MDCK細胞和HeLa 細胞)來做測試發現細胞會感受我們基板的表面形貌並且對不同的表面形貌做出不同的反應。接著,我們也運用此細胞特性來達成微米級細胞圖形(例如:三角形、方形、圓形、愛心形和英文字母)排列的功能。此一具有生物相容性和生物降解性的甲殼素基板提供研究人員另一種可靠的細胞圖案化方法而可預期此甲殼素基板在生物醫學相關的應用中具有極大潛力。
The ability to control the spatial organization of single cells is critical in biomedically-relevant applications, and has provided tremendous insights in various research communities such as cell biology, bioengineering, as well as developmental biology. Functional nerves or blood vessels, for example, only can be formed when groups of cells are organized and aligned into specific geometries (or patterns).
Here we proposed a method, which is a combination of photolithography, electrochemical etching and solvent-casting technique, to prepare nanotexture-micropattern chitosan substrates. We demonstrated that mammalian cells (e.g., MDCK cells and HeLa cells) would sense the surface topographies of our substrates and form our designed patterns with micrometer-scale features (e.g., triangle, square, circular, heart and English letters). Our biocompatible and biodegradable chitosan substrates provide researchers with reliable alternative method of cell micropatterning and have a great potential in biomedical-relevant applications.
1. C. S. Chen, M. Mrksich, S. Huang, G. M. Whitesides, D. E. Ingber, Science 1997, 276, 1425.
2. K. A. Kilian, B. Bugarija, B. T. Lahn, M. Mrksi, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 4872.
3. C. Y. Fu, C. Y. Lin, W. C. Chu, H. Y. Chang, Tissue Eng. C 2011, 17, 871.
4. C. T. Ho, R. Z. Lin, W. Y. Chang, H. Y. Chang, C. H. Liu, Lab Chip 2006, 6, 724.
5. J. Y. Lee, S. S. Shah, C. C. Zimmer, G. Y. Liu, A. Revzin, Langmuir 2008, 24, 2232.
6. W. F. Liu, C. S. Chen, Materials Today 2005, 8, 28.
7. M. Mrksich, L. E. Dike, J. Tien, D. E. Ingber, G. M. Whitesides, Exp. Cell Res. 1997, 235, 305.
8. G. R. Ragetly, D. J. Griffon, H. B. Lee, L. P. Fredericks, W. G. Evans, Y. S. Chung, Acta Biomater. 2010, 6, 1430.
9. S. S. Silva, B. J. Goodfellow, J. Benesch, J. Rocha, J. F. Mano, R. L. Reis, Carbohydrate Polym. 2007, 70, 25
10. F. L. Mi, S. S. Shyu, Y. B. Wu, S. T. Lee, J. Y. Shyong, R. N. Huang, Biomaterials 2001, 22, 165.
11. Y. Kato, H. Onishi, Y. Machida, Biomaterials 2004, 25, 907.
12. S. V. Madihally, H. W. Matthew, Biomaterials 1999, 20, 1133.
13. K. T. Shalumon, K. H. Anulekha, C. M. Girish, R. Prasanth, S. V. Nair, R. Jayakumar, Carbohydrate Polym. 2010, 80, 413.
14. Y. Z. Zhang, B. Su, S. Ramakrishna, C. T. Lim, Biomacromolecules 2008, 9, 136.
15. Y. Z. Zhang, J. R. Venugopal, A. El-Turki, S. Ramakrishna, B. Su, C. T. Lim, Biomaterials 2008, 29, 4314.
16. Y. Zhou, D. Yang, X. Chen, Q. Xu, F. Lu, J. Nie, Biomacromolecules 2008, 9, 349.
17. Z. Q. Feng, X. Chu, N. P. Huang, T. Wang, Y. Wang, X. Shi, Y. Ding, Z. Z. Gu, Biomaterials 2009, 30, 2753.
18. R. Jin, L. S. Moreira Teixeira, P. J. Dijkstra, M. Karperien, C. A. van Blitterswijk, Z. Y. Zhong, J. Feijen, Biomaterials 2009, 30, 2544.
19. N. D. Leipzig, R. G. Wylie, H. Kim, M. S. Shoichet, Biomaterials 2011, 32, 57.
20. K. E. Crompton, J. D. Goud, R. V. Bellamkonda, T. R. Gengenbach, D. I. Finkelstein, M. K. Horne, J.S. Forsythe, Biomaterials 2007, 28, 441.
21. T. Hao, N. Wen, J. K. Cao, H. B. Wang, S. H. Lü, T. Liu, Q. X. Lin, C. M. Duan, C. Y. Wang, Osteoarthr. Cartil. 2010, 18, 257.
22. S. S. Silva, M. I. Santos, O. P. Coutinho, J. F. Mano, R. L. Reis, J. Mater. Sci. Mater. Med. 2005, 16, 575.
23. M. Cheng, J. Deng, F. Yang, Y. Gong, N. Zhao, X. Zhang, Biomaterials 2003, 24, 2871.
24. C. Mingyu, G. Kai, L. Jiamou, G. Yandao, Z. Nanming, Z. Xiufang, J. Biomater. Appl. 2004, 19, 59.
25. W. Cao, M. Cheng, Q. Ao, Y. Gong, N. Zhao, X. Zhang, J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2005, 16, 791.
26. T. Freier, H. S. Koh, K. Kazazian, M. S. Shoichet, Biomaterials 2005, 26, 5872.
27. S. Kim, M. E. Nimni, Z. Yang, B. Han, J. Biomed. Mater. Res. B 2005, 75, 442.
28. M. Peter, N. S. Binulal, S. Soumya, S. V. Nair, T. Furuike, H. Tamura, R. Jayakumar, Carbohydrate Polym. 2010, 79, 284.
29. M. Prabaharan, R. Jayakumar, Int. J. Biol. Macromol. 2009, 44, 320.
30. T. W. Chung, J. Yang, T. Akaike, K. Y. Cho, J. W. Nah, S. I. Kim, C. S. Cho, Biomaterials 2002, 23, 2827.
31. Y. Huang, S. Onyeri, M. Siewe, A. Moshfeghian, S.V. Madihally, Biomaterials 2005, 26, 7616.
32. A. Portero, D. Teijeiro-Osorio, M. J. Alonso, C. Remuñán-López, Carbohydrate Polym. 2007, 68, 617.
33. S. Itoh, I. Yamaguchi, M. Suzuki, S. Ichinose, K. Takakuda, H. Kobayashi, K. Shinomiyag, J. Tanaka, Brain Res. 2003, 993, 111.
34. R. Jayakumar, M. Prabaharan, P. T. Sudheesh Kumar, S. V. Nair, H. Tamura, Biotechnol. Adv. 2011, 29, 322.
35. P. R. Marreco, P. da Luz Moreira, S. C. Genari, A. M. Moraes, J. Biomed. Mater. Res. B 2004, 71, 268.
36. A. K. Azad, N. Sermsintham, S. Chandrkrachang, W. F. Stevens, J. Biomed. Mater. Res. B 2004, 69, 216.
37. C. A. Custódio, C. M. Alves, R. L. Reis, J. F. Mano, J. Tissue Eng. Regen. Med. 2010, 4, 316.
38. I. F. Amaral, R. E. Unger, S. Fuchs, A. M. Mendonca, S. R. Sousa, M. A. Barbosa, A. P. Pêgoa, C. J. Kirkpatrick, Biomaterials 2009, 30, 5465.
39. R. S. Tigli, M. Gumusderelioglu, Int. J. Biol. Macromol. 2008, 43, 121.
40. W. B. Tsai, Y. R. Chen, H. L. Liu, J. Y. Lai, Carbohydrate Polym. 2011, 85, 129.
41. D. Y. Wang, Y. C. Huang, H. Chiang, A. M. Wo, Y. Y. Huang, J. Biomed. Mater. Res. B 2007, 80, 447.
42. S. M. Luna, S. S. Silva, M. E. Gomes, J. F. Mano, R. L. Reis, J. Biomater. Appl. 2011, 26, 101.
43. J. G. Fernandez, C. A. Mills, E. Martinez, M. J. Lopez-Bosque, X. Sisquella, A. Errachid, J. Samitie, J. Biomed. Mater. Res. A 2008, 85, 242.
44. S. S. Silva, S. M. Luna, M. E. Gomes, J. Benesch, I. Pashkuleva, J. F. Mano, R. L. Reis, Macromol. Biosci. 2008, 8, 568.
45. Y. C. Wu, T. M. Lee, J. C. Lin, S. Y. Shaw, C. Y. Yang, J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2010, 21, 563.
46. N. Bhattarai, D. Edmondson, O. Veiseh, F. A. Matsen, M. Zhang, Biomaterials 2005, 26, 6176.
47. Y. Yuan, P. Zhang, Y. Yang, X. Wang, X. Gu, Biomaterials 2004, 25, 4273.
48. H. S. Liu, C. Y. Chen, C. H. Lee, Y. I. Chou, Br. J. Cancer 1998, 77, 1777.
49. C. Y. Yang, L. Y. Huang, T. L. Shen, J. A. Yeh, Eur. Cell Mater. 2010, 20, 415.
50. C. M. Cheng, P. R. LeDuc, Adv. Mater. 2008, 20, 953.
51. M. Pollock, Curr. Opin. Neurol. 1995, 8, 354.
52. D. Falconnet, G. Csucs, H. M. Grandin, M. Textor, Biomaterials 2006, 27, 3044.
53. C. S. Chen, M. Mrksich, S. Huang, G. M. Whitesides, D. E. Ingber, Science 1997, 276 1425.
54. R. Singhvi, A. Kumar, G. P. Lopez, G. N. Stephanopoulos, D. I. Wang, G. M. Whitesides, D. E. Ingber, Science 1994, 264, 696.
55. K. K. Parker, A. L. Brock, C. Brangwynne, R. J. Mannix, N. Wang, E. Ostuni, N. A. Geisse, J. C. Adams, G. M. Whitesides, D. E. Ingber, FASEB J. 2002, 16, 1195.
56. C. S. Chen, M. Mrksich, S. Huang, G. M. Whitesides, D. E. Ingber, Biotechnol. Progr. 1998, 14, 356.
57. R. S. Kane, S. Takayama, E. Ostuni, D. E. Ingber, G. M. Whitesides, Biomaterials 1999, 20, 2363.
58. Y. Xia, G. M. Whitesides, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 550.
59. R. D. Piner, J. Zhu, F. Xu, S. Hong, C. A. Mirkin, Science 1999, 283, 661.
60. K. Y. Suh, J. Seong, A. Khademhosseini, P. E. Laibinis, R. A. Langer, Biomaterials 2004, 25, 557.
61. R. S. Kane, S. Takayama, E. Ostuni, D. E. Ingber, G. M.Whitesides, Biomaterials 1999, 20, 2363.
62. G. M. Whitesides, E. Ostuni, S. Takayama, X. Jiang, D. E. Ingber, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2001, 3, 335.
63. K. Salaita, Y. Wang, C. A. Mirkin, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 145.
64. E. A. Roth, T. Xu, M. Das, C. Gregory, J. J. Hickman, T. Boland, Biomaterials 2004, 25, 3707.
65. J. S. Miller, M. I. Bethencourt, M. Hahn, T. R. Lee, J. L. West, Biotechnol. Bioeng. 2006, 93, 1060.
66. G. Kumar, Y. C. Wang, C. Co, C. C. Ho, Langmuir 2003, 19, 10550.
67. Y. C. Wang, C. C. HO, FASEB J. 2004, 18, 525.
68. C. C. Co, Y. C. Wang, C. C. Ho, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1598.
69. C. Y. Yang, T. C. Liao, H. H. Shuai, T. L. Shen, J. A. Yeh, C. M. Cheng, Biomaterials 2012, 33, 4988.
70. R. N. Wenzel, Ind. Eng. Chem 1936, 28, 988.
71. A. W. Adamson, A. P. Gast, Physical Chemistry of Surface, 6th ed., Wiley, New York, 1997.
72. A. Curtis, C. Wilkinson, Biomaterials 1997, 18, 1573.