Articolo metodologico

Espansione nanostrutturati Substrati utilizzando la tecnica del punto per Nanotopographical Modulazione di Cell Comportamento

DOI:

10.3791/54840

⸱

8 dicembre 2016

 ,  , 
1Department of Chemical and Biomedical Engineering, West Virginia University, 2Department of Biomedical Engineering, Columbia University

In questo articolo

Sommario

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Viene presentato un protocollo per la produzione di una vasta area di substrato nanostrutturato da piccoli stampi nanomodellati per lo studio della modulazione nanotopografica del comportamento cellulare.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La nanotopografia del substrato ha dimostrato di essere un potente modulatore del fenotipo e della funzione cellulare. Per sezionare la modulazione nanotopografica del comportamento cellulare, è auspicabile un'ampia area di substrato nanostrutturato in modo che un numero sufficiente di cellule possa essere coltivato sulla nanotopografia per le successive analisi biochimiche e di biologia molecolare. Tuttavia, le attuali tecniche di nanofabbricazione hanno dei limiti per generare nanomodelli altamente definiti su una vasta area. Qui, presentiamo un metodo per espandere i substrati nanomodellati da un nanomodello piccolo e altamente definito a una vasta area utilizzando la tecnica del punto. Il metodo combina più tecniche, che coinvolgono la litografia morbida per replicare stampi in poli(dimetilsilossano) (PDMS) da uno stampo ben definito, la tecnica del punto per assemblare più stampi PDMS in un unico stampo di grandi dimensioni e la nanoimprinting per generare uno stampo master su substrati di polistirene (PS). Con lo stampo master PS, produciamo substrati di lavoro PDMS e dimostriamo la modulazione nanotopografica della diffusione cellulare. Questo metodo fornisce una via semplice, economica ma versatile per generare nanomodelli ben definiti su vaste aree ed è potenzialmente esteso per creare dispositivi su micro/nanoscala con componenti ibridi.

Introduzione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Un certo numero di recenti scoperte rivelano che la nanotopografia del substrato ha un'influenza pronunciata sul comportamento cellulare, dall'adesione, diffusione e migrazione cellulare, alla proliferazione e differenziazione1-6. Ad esempio, sono state osservate cellule di dimensioni più piccole e un tasso di proliferazione inferiore in cellule coltivate su nanoreticoli profondi, portando anche all'apoptosi, sebbene l'allineamento, l'allungamento e la migrazione cellulare siano stati migliorati, rispetto ai controlli piatti2,7-10. Inoltre, è stato dimostrato che la nanotopografia facilita la differenziazione delle cellule staminali in determinati lignaggi come il neurone2,11,12, il muscolo13 e l'osso3,4. Inoltre, a causa delle crescenti preoccupazioni sulla tossicità dei nanomateriali ingegnerizzati14,15, è necessario incorporare la nanotopografia in modelli in vitro fisiologicamente rilevanti per un'accurata valutazione del rischio dei nanomateriali. Per completare le analisi biochimiche e di biologia molecolare, è necessario un numero sufficiente di cellule da coltivare su un'ampia area di substrato nanostrutturato. Tuttavia, le tecniche convenzionali di nanofabbricazione hanno dei limiti per generare nanomodelli altamente definiti su una vasta area.

L'autoassemblaggio, inclusa la litografia colloidale16 e la demiscelazione dei polimeri17, può generare facilmente nanostrutture di grandi dimensioni a bassi costi. Poiché l'autoassemblaggio si basa sulle interazioni tra gli elementi di assemblaggio, come le particelle colloidali e le macromolecole, e sulle possibili interazioni tra questi elementi e il substrato, non può essere un metodo autonomo per produrre nanostrutture con un posizionamento spaziale preciso e forme arbitrarie18. Anche l'alta densità di difetti che l'accompagna è uno svantaggio. Il controllo spaziale preciso dei nanopattern può essere ottenuto impiegando l'autoassemblaggio basato su modelli, che utilizza approcci litografici top-down per fornire il modello topografico e/o chimico per guidare l'assemblaggio dal basso verso l'alto degli elementi di assemblaggio19-21. Sono state sviluppate tecniche di nanofabbricazione alternative, come la litografia step-and-flash22 e la litografia a nanoimprinting roll-to-roll23, ma hanno un uso limitato a causa del loro processo sofisticato o della necessità di attrezzature specializzate. Tuttavia, è necessario un modello o uno stampo master con modelli definiti su scala nanometrica per le tecniche di nanofabbricazione basate su modelli o alternative.

Tali modelli e stampi master sono convenzionalmente generati utilizzando la litografia a fascio di elettroni, ioni o fotoni focalizzati. Ad esempio, la litografia a fascio di elettroni (EBL)24 e la litografia a fascio ionico focalizzato25 possono generare modelli definiti con una risoluzione inferiore a 5 nm. La litografia a due fotoni ha dimostrato una dimensione della caratteristica di soli 30 nm26. Sebbene le tecniche di litografia a fascio focalizzato consentano la generazione di strutture su scala nanometrica ben definite, l'investimento di capitale e il processo lungo e costoso ne limitano l'uso diffuso nella ricerca accademica27. Pertanto, è altamente auspicabile sviluppare tecniche abilitanti ma convenienti per produrre un'ampia area di superfici nanomodellate con alta fedeltà.

Abbiamo riportato una tecnica di punto semplice ed economica per generare una vasta area di superficie nanomodellata da un piccolo stampo ben definito28. Questo protocollo fornisce una procedura passo-passo dalla replicazione di stampi in poli(dimetilsilossano) (PDMS) utilizzando un modello scritto EBL, all'assemblaggio di più stampi PDMS in un unico grande stampo, alla generazione di uno stampo master su substrati polimerici come il polistirene (PS), alla produzione di substrati di lavoro. Con i substrati nanostrutturati espansi, abbiamo dimostrato la modulazione nanotopografica della diffusione cellulare.

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Protocollo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. La replica del PDMS Stampo di uno stampo EBL

  1. Realizzare stampo in silicone 29
    1. cappotto Spin 200 microlitri polimetilmetacrilato (PMMA) soluzione su un substrato 1 cm x 1 cm di silicio (Si) a 2.500 rpm per 1 min per formare una pellicola sottile.
    2. Cuocere il film PMMA sul substrato di Si a 180 ° C per 2 min.
    3. Scrivere il nanopattern disegnato sulla pellicola PMMA utilizzando un fascio elettronico focalizzato ad una dose di 300 uC / cm 2 zona.
    4. Sviluppare la nanopattern PMMA in sviluppo per 80 sec.
    5. Depositare lo nanopattern PMMA con uno strato di nichel di 50 nm di spessore usando un evaporatore E-fascio in uscita una tensione di 10 kV, corrente di emissione di 0,5 mA e una velocità di deposizione di 0,5 Å / sec.
    6. Sollevare la parte PMMA in 20 ml di rimozione a 80 ° C per 20 min.
    7. Reactive etch ioni (RIE) il nanopattern nel substrato di Si per ottenere uno stampo Si di profondità desiderata.
      NOTA: la miscela di gas di tetrafluoromethane (CF 4) / ossigeno (O 2) (90% / 10%) ad un plasma accoppiato induttivamente (ICP) potenza di 400 W e RIE potenza di 150 W viene utilizzato per incidere substrato di Si ad una profondità di 560 nm.
  2. muffa silanizzata Si
    1. Mettere un vetrino di vetro e lo stampo di Si in da 100 mm piatto di PS di Petri e trasferirle in un essiccatore di vetro situato in una cappa aspirante.
    2. Goccia 10 ml 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltrichlorosilane sul vetrino.
      Attenzione: 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltrichlorosilane può causare corrosione della pelle e gravi lesioni oculari. Indossare dispositivi di protezione adeguati (DPI).
    3. Coprire la piastra di Petri parzialmente.
    4. Mantenere un essiccatore sotto vuoto per 5 ore in una cappa aspirante per completare la silanizzazione dello stampo Si.
  3. Preparare PDMS prepolimero
    1. Pesare 10 g di resina PDMS e 1,05 g vulcanizzante in una barca pesata monouso.
    2. Mescolare il prepolimero PDMS accuratamente utilizzando un cucchiaio di plastica.
    3. Degassare la prepolimero PDMS in un essiccatore di plastica sotto vuoto per circa 20 minuti fino a quando si osserva una miscela chiaro.
  4. Replicare stampi PDMS
    1. Mettere lo stampo Si silanizzata in 60 millimetri piastra di Petri.
    2. Versare il prepolimero PDMS sullo stampo Si nella piastra di Petri.
    3. Posizionare la piastra di Petri in un essiccatore di plastica e Degas per circa 10 minuti fino a quando tutte le bolle scompaiono.
    4. Trasferire la piastra di Petri a una piastra e curare il prepolimero PDMS a 70 ° C per 4 ore.
    5. Staccare lo stampo PDMS dallo stampo Si accuratamente utilizzando una pinzetta.
      NOTA: stampi PDMS possono essere conservati in condizioni ambiente per un massimo di una settimana. Dopo il trattamento, ci sono alcune molecole di resina PDMS non reticolato e agente indurente residui negli stampi PDMS 30. Le molecole a basso peso molecolare gradualmente diffondere fuori e si accumulano in superficie nel tempo. Questo influisce sulle proprietà topografiche e meccaniche della superficie PDMS 31. DIFla fusione non è significativo entro una settimana.

2. cucitura di PDMS Stampi in una grande, Mold singolo

  1. Preparare multipli PDMS stampi ripetendo passo 1.4.
    NOTA: Pesare stessa quantità di miscela PDMS ogni momento di ottenere stampi PDMS di uguale spessore.
  2. Determinare l'orientamento anisotropi PDMS nanopatterns come nanogratings sotto un microscopio ottico e segnare sul retro degli stampi PDMS con un pennarello.
    NOTA: Non è necessario marcare l'orientamento nanotopography isotropo come nanopillars.
  3. Pulire un substrato di Si con etanolo in una cappa aspirante e asciugarlo con aria compressa.
  4. Tagliare le aree nanostrutturata di ogni stampo PDMS con una lama.
    NOTA: Per gli stampi PDMS che verranno messi alla periferia dello stampo cucito, solo le aree nanostrutturata a contatto con altri dovrebbero essere tagliati fuori.
  5. Mettere lo stampo PDMS rifinito con la nanopattern a faccia in giù sulato specchio del substrato di Si e quindi allineare altri stampi vicino a, ma non toccare lo stampo circostante (s).
  6. Preparare uno strato adesivo PDMS
    1. Cast 1 g degassata PDMS prepolimero (resina PDMS e curare rapporto agente: 10: 1,05) su un vetrino pulito (7,5 cm × 2,5 cm) per formare uno strato dello spessore di 0,5 mm.
    2. Cuocere lo strato PDMS a 100 ° C su una piastra per 3-5 min. Utilizzare un ago per toccare il livello e garantire che il livello è parzialmente ma non completamente guarita.
      NOTA: PDMS parzialmente indurito non può fluire come affinati prepolimero PDMS, ma è appiccicoso confronto con PDMS curato.
  7. Posizionare lo strato PDMS sul retro di PDMS stampi allineati e invertire rapidamente questa assemblea e trasferirlo alla piastra.
  8. Applicare una forza di compressione (5 kPa) utilizzando un blocco di metallo sulla parte superiore del complessivo per assicurare un buon contatto tra lo strato adesivo PDMS e retro di stampi PDMS, e curare le PDMS strato adesivo a 100 ° C per 1 ora.
    NOTA: regolare accuratamente la posizione del blocco metallico per evitare l'inclinazione del complesso.
  9. Rimuovere il blocco di metallo e staccare il singolo, di stampo PDMS cucita dal substrato di Si.

3. Generazione di uno stampo master su PS substrati

Nota: Lo stampo PDMS cucita immobilizzato su un vetrino può essere utilizzato per generare uno stampo master su un piatto di PS o un film sottile PS, da cui possono essere prodotti lavorativi substrati nanostrutturati.

  1. Generare uno stampo master su un piatto di PS
    1. Preparare un piatto di PS
      1. Essiccare i granuli PS in un forno sotto vuoto a 80 ° C per due giorni.
      2. Preriscaldare una pressa a 230 ° C.
      3. Assemblare una piastra di alluminio, un foglio di politetrafluoroetilene (PTFE) e il distanziatore di alluminio in un ordine dal basso verso l'alto.
      4. Carico 3,5 g pellets PS del distanziatore di alluminio con una apertura quadrata di 3 cm (L) × 3 cm (W) × 0,3 cm (H).
        NOTA: Il distanziatore è di circa 0.1 cm di spessore maggiore di stampi PDMS, e quindi il substrato finale nanostrutturati PS ha uno spessore di circa 0,1 cm.
      5. Posizionare un altro foglio di PTFE e poi un altro piatto di alluminio sul distanziatore di alluminio.
      6. Posizionare il gruppo nella macchina stampa.
      7. Preriscaldare i pellet PS a 230 ° C per 30 min.
      8. Applicare una pressione di compressione (0,1 MPa) sul gruppo per 5 min.
      9. Rilasciare la pressione e poi riapplicare una pressione di compressione di 0,5 MPa sul gruppo.
      10. Ripetere il passaggio 3.1.1.9 con un aumento di pressione di 0,5 MPa fino alla pressione desiderabile di 1,5 MPa è raggiunto.
      11. Spegnere il riscaldatore della macchina pressa e raffreddarlo sotto i 70 ° C ad una pressione costante di 1,5 MPa.
      12. Prendere l'assieme e conservare la piastra di PS in stufa da vuoto a 80 ° C per evitare che l'umidità rientrare la piastra PS.
    2. Nanoimprint lo stampo PDMS cucito in piatto di PS
      1. Posizionare la piastra di PS in un distanziale in alluminioimpostato su 3 pollici Si wafer.
        NOTA: Le dimensioni interne del distanziale sono uguali a quelli della lastra PS modo la piastra PS adatta a destra nel distanziatore.
      2. Riscaldare la lastra PS su una piastra riscaldante a 250 ° C per 30 min.
      3. Mettere lo stampo PDMS cucita con nanopatterns a faccia in giù sulla lastra PS fuso.
        NOTA: Un lato dello stampo PDMS è messo in contatto con la superficie della lastra PS primo e un altro lato si abbassa progressivamente a contatto con la superficie PS per evitare la formazione di bolle d'aria all'interfaccia.
        Attenzione: La superficie della piastra è caldo. Indossare thermogloves durante il processo nanoimprinting.
      4. Inserire una piastra di alluminio sul vetrino dello stampo PDMS cucita.
      5. Applicare una pressione di compressione (12,5 kPa) utilizzando blocchi di metallo sulla piastra di alluminio e attendere 3 min.
        NOTA: Assicurarsi che la piastra di alluminio non sia inclinato.
      6. Sollevare e sostituire il blocco di metallo dalla piastra di alluminio e ioaumentare l pressione di compressione a 25 kPa.
      7. Ripetere il passaggio 3.1.2.6 con la pressione aumentata a 50 kPa.
        NOTA: Questo passaggio è quello di rimuovere l'aria intrappolata tra lo stampo PDMS e la piastra di PS.
      8. Mantenere la temperatura della piastra tra 240 e 250 ° C sotto la pressione costante di 50 kPa per 15 min.
      9. Spegnere la piastra e raffreddare l'intero setup.
        NOTA: La ventola può essere utilizzato per accelerare il processo di raffreddamento.
      10. Rimuovere i blocchi di metallo dopo che la temperatura è inferiore a 50 ° C, e con attenzione staccare lo stampo PDMS cucita dalla piastra di PS.
        NOTA: Il substrato PS ha le nanopatterns inversa e può essere usato come stampo master per produrre lavoro PDMS substrati.
  2. Generare uno stampo master su un film sottile PS
    1. Preparare una sottile pellicola PS
      1. Sciogliere 1 g PS in 10 ml di toluene in una cappa aspirante.
        Attenzione: Toluene può causare irritatio pellen e gravi lesioni oculari, e possono provocare danni agli organi in caso di esposizione prolungata o ripetuta. Indossare adeguato DPI.
      2. Spin-coat soluzione PS 1 ml su un wafer 2-in a 2.500 rpm per 1 min per formare ~ 1 micron di spessore PS film sottile.
      3. Evaporare toluene dal film impostando il film PS su Si wafer in una cappa aspirante per 3 giorni.
      4. Ricuocere il film sottile PS in stufa da vuoto a 80 ° C per una notte.
    2. Nanoimprint lo stampo PDMS su una sottile pellicola PS
      1. Mettere lo stampo PDMS cucita con nanotopography a faccia in giù sul film sottile PS, che è impostato su una piastra.
      2. Applicare una pressione di compressione di 12 kPa sullo stampo PDMS utilizzando blocchi di metallo sul lato di vetro dello stampo PDMS.
      3. Aumentare la temperatura della piastra riscaldante a 180 ° C e mantenere per 15 min.
        Attenzione: La pellicola PS fuso può funzionare come lubrificante. Prestare attenzione per evitare che i blocchi di metallo di scivolare fuori.
      4. Spegnere la piastrae raffreddare l'intero setup.
        NOTA: La ventola può essere utilizzato per accelerare il processo di raffreddamento.
      5. Rimuovere i blocchi di metallo dopo che la temperatura scende al di sotto di 50 ° C, e attentamente staccare lo stampo PDMS cucita dal film PS.
        NOTA: Il film nanostrutturati PS servirà come uno stampo maestro per produrre substrati PDMS di lavoro.

4. Nanotopographical Modulazione di Cell Comportamento

Nota: le cellule epiteliali umane sono coltivate sulle nanotopographies rappresentativi per dimostrare la modulazione nanotopographical di diffusione delle cellule.

  1. Cast substrati lavoro PDMS dallo stampo matrice generata da entrambi Fase 3.1 o 3.2 a seconda dell'applicazione.
  2. Utilizzando una conca arco in acciaio pugno, tagliare i PDMS nanostrutturati substrati in dischi per adattare la configurazione di un piatto multi-ben specifici (ad esempio targa, 24 pozzetti).
  3. Utilizzare le pinzette per posizionare i dischi PDMS nei pozzetti oFa piatto multi-bene.
  4. Sterilizzare i substrati PDMS utilizzando etanolo al 70% e quindi l'esposizione UV, ciascuno per 30 min.
  5. Lavare le PDMS substrati con 1x fosfato sterile salina tamponata (PBS) per tre volte.
  6. Rivestire le PDMS substrati con proteine della matrice extracellulare (cioè, 20 ug / ml fibronectina) per 30 min a temperatura ambiente.
  7. Sciacquare i PDMS substrati tre volte con PBS sterile, ciascuno per 5 min.
  8. Sospendere A549 delle cellule del cancro del polmone umano in media aquila Dulbecco modificato con il 10% di siero fetale bovino e contare le cellule utilizzando un emocitometro.
  9. Piastra le cellule ad una densità di semina di 2.000 cellule / cm 2 sui PDMS substrati e li coltura a 37 ° C in atmosfera umidificata contenente il 5% di CO 2 per un giorno.
  10. Lavare le cellule con PBS per tre volte.
  11. Fissare le cellule in una miscela di 4% paraformaldeide e glutaraldeide al 2% in PBS per 4 ore e disidratare le cellule utilizzando un CO 2 PO criticaint asciugatrice per la scansione elettronica osservazione al microscopio 29.
    Attenzione: Paraformaldeide e glutaraldeide possono causare gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari. Operare in una cappa chimica e all'usura adeguata DPI.

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Risultati

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La tecnica del punto può generare una grande superficie di substrati nanostrutturati con alta fedeltà. Figura 1a e 1b visualizzare la grande area di nanopatterns trasferite dallo stampo PDMS cucita piastra PS e PS film sottile su un substrato di Si, rispettivamente. Il confronto tra lo stampo originale EBL-scritta (figura 1c) e le PDMS finali lavorativi substrato (Figura 1d) conferma che le nanopatterns EBL-scritte posso...

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Discussione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vi presentiamo un metodo semplice, economico, ma versatile per generare una vasta area di substrato nanostrutturati. Per espandere fedelmente nanopatterns altamente definite, grande attenzione deve essere rivolta a diversi passaggi critici. Il primo è quello di tagliare le molteplici stampi PDMS. aree nanostrutturata degli stampi PDMS devono essere rimossi. Inoltre, le pareti laterali degli stampi devono essere tagliati verticalmente perfetto possibile per minimizzare gli spazi tra gli stampi. Collettivamente, la porzio...

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Dichiarazioni

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Questo lavoro è stato in parte supportato da NSF CBET 1227766, NSF CBET 1511759 e Byars-Tarnay Endowment. Ringraziamo l'uso delle strutture di ricerca condivise della West Virginia University che sono supportate, in parte, da NSF EPS-1003907.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
SEMJEOLJSM-7600FEBL
Kurt J. LeskerModello: Evaporatore a fascio elettronico LAB 18a deposizione di nichel
Trion Minilock III ICP/RIETecnologia TrionModello: Minilock-phantom III
Pressaidraulica PHI: SQ-230H
Spin coaterLaurell TecnologieModello: WS-400A-6NPP-LITE
CO2 essiccatore criticoTousimisModle: Autosamdri-815
Wafer di silicioUniversity Wafer1080
Piastre in alluminioMcMaster-carr9057K123
Fogli di teflonMcMaster-carr8711K92
Piastra di Petri da 100 mmFALCON
Piastra di Petri 60 mmFALCON353004
Vetrino in vetroFisher Scientific12-542-B
VetrinoFisher Scientific12-550-34
Barche di pesatura monousoFisher Scientific13-735-743
Essiccatore in vetroFisher Scientific02-913-360
Essiccatore in plasticaBel-Art ProductsF42025-000
Piastra riscaldanteFisher Scientific1110049SH
PinzettaTed Pella, inc.5726
LamaFisher ScientificS17302
Blocchi di metalloMcMaster-carr
PunchBrettuns Village Leather Craft SuppliesArco punzone
Poli(metilmetacrilato)MicroChem495 PMMA A4
PDMSDow CorningSylgard 184 kit
PolistireneDow ChemicalStyron 685D
1H,1H,2H,2H-perfluoroottilmetildiclorosilanoOakwood Chemical7142
SviluppatoreMicroChemMIBK/IPA a rapporto
RemoverMicroChemRemover PG
EthanolFisher ScientificBP2818500
TolueneFisher ScientificT324-500
Soluzione salina tamponata con fosfatoSigma AldrichD8537
Dulbecco' s modificato eagle mediumSigma AldrichD5796
Siero fetale bovinoAtlanta BiologicalsS11550
ParaformaldeideElettrone Microsopy Science15712-S
Glutaraldeide Fisher ChemicalG151-1
FibronectinaCorning356008
celle A549ATCC ATCCCCL-185
Evaporatore a fascio elettronico Pressa3530031: 3

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Silva, G. A., et al. Selective differentiation of neural progenitor cells by high-epitope density nanofibers. Science. 303 (5662), 1352-1355 (2004).
  2. Yim, E. K. F., Pang, S. W., Leong, K. W. Synthetic Nanostructures Inducing Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells into Neuronal Lineage. Exp. Cell Res. 313 (9), 1820-1829 (2007).
  3. Dalby, M. J., et al. The Control of Human Mesenchymal Cell Differentiation Using Nanoscale Symmetry and Disorder. Nat. Mater. 6 (12), 997-1003 (2007).
  4. Oh, S., et al. Stem Cell Fate Dictated Solely by Altered Nanotube Dimension. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106 (7), 2130-2135 (2009).
  5. Brunetti, V., et al. Neurons Sense Nanoscale Roughness with Nanometer Sensitivity. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (14), 6264-6269 (2010).
  6. McMurray, R., et al. Nanoscale Surfaces for the Long-term Maintenance of Mesenchymal Stem Cell Phenotype and Multipotency. Nat. Mater. 10 (8), 637-644 (2011).
  7. Yim, E. K. F., et al. Nanopattern-induced changes in morphology and motility of smooth muscle cells. Biomaterials. 26 (26), 5405-5413 (2005).
  8. Gerecht, S., et al. The Effect of Actin Disrupting Agents on Contact Guidance of Human Embryonic Stem Cells. Biomaterials. 28 (28), 4068-4077 (2007).
  9. Bettinger, C. J., Zhang, Z., Gerecht, S., Borenstein, J. T., Langer, R. Enhancement of in vitro Capillary Tube Formation by Substrate Nanotopography. Adv. Mater. 20 (1), 99-103 (2008).
  10. Thakar, R. G., Ho, F., Huang, N. F., Liepmann, D., Li, S. Regulation of vascular smooth muscle cells by micropatterning. Biochem. Biophys. Res. Commun. 307 (4), 883-890 (2003).
  11. Lee, M. R., et al. Direct differentiation of human embryonic stem cells into selective neurons on nanoscale ridge/groove pattern arrays. Biomaterials. 31 (15), 4360-4366 (2010).
  12. Moe, A. A. K., et al. Microarray with micro- and nano-topographies enables identification of the optimal topography for directing the differentiation of primary murine neural progenitor cells. Small. 8 (19), 3050-3061 (2012).
  13. Dang, J. M., Leong, K. W. Myogenic induction of aligned mesenchymal stem cell sheets by culture on thermally responsive electrospun nanofibers. Adv. Mater. 19 (19), 2775-2779 (2007).
  14. Dasgupta, N., et al. Thermal co-reduction approach to vary size of silver nanoparticle: its microbial and cellular toxicology. Environ. Sci. Pollut. Res. 23 (5), 4149-4163 (2016).
  15. Ranjan, S., et al. Microwave-irradiation-assisted hybrid chemical approach for titanium dioxide nanoparticle synthesis: microbial and cytotoxicological evaluation. Environ. Sci. Pollut. Res. 23 (12), 12287-12302 (2016).
  16. Deckman, H. W., Dunsmuir, J. H. Natural lithography. Appl. Phys. Lett. 41 (4), 377-379 (1982).
  17. Dalby, M. J., Riehle, M. O., Johnstone, H., Affrossman, S., Curtis, A. S. G. In vitro Reaction of Endothelial Cells to Polymer Demixed Nanotopography. Biomaterials. 23 (14), 2945-2954 (2002).
  18. Gates, B. D., et al. New approaches to nanofabrication: molding, printing, and other techniques. Chem. Rev. 105 (4), 1171-1196 (2005).
  19. Yin, Y., Lu, Y., Gates, B., Xia, Y. Template-Assisted Self-Assembly: A Practical Route to Complex Aggregates of Monodispersed Colloids with Well-Defined Sizes, Shapes, and Structures. J. Am. Chem. Soc. 123 (36), 8718-8729 (2001).
  20. Tada, Y., et al. Directed Self-Assembly of Diblock Copolymer Thin Films on Chemically-Patterned Substrates for Defect-Free Nano-Patterning. Macromolecules. 41 (23), 9267-9276 (2008).
  21. Cheng, J. Y., Rettner, C. T., Sanders, D. P., Kim, H. C., Hinsberg, W. D. Dense self-assembly on sparse chemical patterns: rectifying and multiplying lithographic patterns using block copolymers. Adv. Mater. 20 (16), 3155-3158 (2008).
  22. Colburn, M., et al. Step and flash imprint lithography: a new approach to high-resolution patterning. Proc. SPIE. 3676 ((Pt. 1, Emerging Lithographic Technologies III)), 379-389 (1999).
  23. Ahn, S. H., Guo, L. J. High-speed roll-to-roll nanoimprint lithography on flexible plastic substrates. Adv. Mater. 20 (11), 2044-2049 (2008).
  24. Vieu, C., et al. Electron beam lithography: resolution limits and applications. Appl. Surf. Sci. 164, 111-117 (2000).
  25. Nagase, T., Gamo, K., Kubota, T., Mashiko, S. Direct fabrication of nano-gap electrodes by focused ion beam etching. Thin Solid Films. 499 (1-2), 279-284 (2006).
  26. Juodkazis, S., et al. Two-photon lithography of nanorods in SU-8 photoresist. Nanotechnology. 16 (6), 846(2005).
  27. Yang, Y., Leong, K. W. Nanoscale surfacing for regenerative medicine. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2 (5), 478-495 (2010).
  28. Yang, Y., Kulangara, K., Sia, J., Wang, L., Leong, K. W. Engineering of a Microfluidic Cell Culture Platform Embedded with Nanoscale Features. Lab Chip. 11 (9), 1638-1646 (2011).
  29. Wang, K., et al. Nanotopographical modulation of cell function through nuclear deformation. Acs Appl. Mater. Inter. 8 (8), 5082-5092 (2016).
  30. Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. Solvent Compatibility of Poly(dimethylsiloxane)-Based Microfluidic Devices. Anal. Chem. 75 (23), 6544-6554 (2003).
  31. Yang, Y., Kulangara, K., Lam, R. T. S., Dharmawan, R., Leong, K. W. Effects of Topographical and Mechanical Property Alterations Induced by Oxygen Plasma Modification on Stem Cell Behavior. ACS Nano. 6 (10), 8591-8598 (2012).
  32. Hua, F., et al. Polymer Imprint Lithography with Molecular-Scale Resolution. Nano Lett. 4 (12), 2467-2471 (2004).
  33. Delamarche, E., Schmid, H., Michel, B., Biebuyck, H. Stability of molded polydimethylsiloxane microstructures. Adv. Mater. 9 (9), 741-746 (1997).

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