$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Polimery z pamięcią kształtu (SMP) to klasa "inteligentnych" materiałów, które mają zdolność zmiany ze stałego, tymczasowego kształtu do z góry określonego stałego kształtu po zastosowaniu bodźca, takiego jak ciepło1-5. W typowym cyklu pamięci kształtu SMP jest najpierw odkształcany w podwyższonej temperaturze, która jest wyższa niż jego temperatura przejścia, Ttrans [albo temperatura topnienia (Tm), albo temperatura zeszklenia (Tg)]. Deformacja ma charakter sprężysty i prowadzi głównie do zmniejszenia entropii konformacyjnej składowych łańcuchów sieciowych (zgodnie z teorią sprężystości gumy). Zdeformowany SMP jest następnie schładzany do temperatury poniżej jego Ttrans przy zachowaniu stałego odkształcenia zewnętrznego lub naprężenia. Podczas chłodzenia materiał przechodzi w stan sztywny (półkrystaliczny lub szklisty), który kinetycznie zatrzymuje lub "zamraża" materiał w tym stanie o niskiej entropii, prowadząc do makroskopowego utrwalenia kształtu. Odzyskiwanie kształtu jest wyzwalane przez ciągłe podgrzewanie materiału przez Ttrans w warunkach bezstresowych (nieograniczonych). Pozwalając łańcuchom sieci (z odzyskaną ruchliwością) zrelaksować się do preferowanego termodynamicznie stanu maksymalnej entropii, materiał zmienia się z tymczasowego kształtu na trwały kształt.
Komórki są zdolne do badania właściwości mechanicznych otaczającego je środowiska6. Mechanizmy, za pomocą których mechaniczne interakcje między komórkami i ich środowisko fizyczne kontrolują zachowanie komórek, są obszarami aktywnych badań. Substraty zdefiniowanej topografii okazały się potężnymi narzędziami w badaniu tych mechanizmów. Wykazano, że mezoskalowe, mikroskalowe i nanoskalowe wzorce topografii substratów kierują wyrównaniem komórek, adhezją komórek i siłami trakcyjnymi komórek7-14. Odkrycia te podkreśliły potencjał topografii substratu w kontrolowaniu i oznaczaniu interakcji mechanicznych między komórkami a ich środowiskiem fizycznym podczas hodowli komórkowej, ale stosowane do tej pory substraty były na ogół pasywne i nie można było ich zaprogramować tak, aby zmieniały się znacząco podczas hodowli. Ten fizyczny zastój ograniczył potencjał substratów topograficznych do kontrolowania komórek w hodowli.
Tutaj wprowadzane są substraty SMP do aktywnej hodowli komórkowej (ACC), które wykorzystują pamięć kształtu powierzchni, aby zapewnić programowaną kontrolę topografii i deformacji substratu. Podłoża te wykazują zdolność do przechodzenia od tymczasowej topografii rowkowanej do drugiej, prawie płaskiej, zapamiętanej topografii. Ta zmiana topografii może być wykorzystana do kontrolowania zachowania komórek w standardowych warunkach hodowli komórek.