Exploring and exploiting chemistry at the cell surface

Abstract

Engineering the surface chemistry of a material so that it can interface with cells is an extraordinarily demanding task. The surface of a cell is composed of thousands of different lipids, proteins and carbohydrates, all intricately (and dynamically) arranged in three dimensions on multiple length scales. This complexity presents both a challenge and an opportunity to chemists working on bioactive interfaces. Here we discuss how some of these challenges can be met with interdisciplinary material synthesis. We also review the most popular classes of functional molecules grafted on engineered surfaces and explore some alternatives that may offer greater flexibility and specificity. Finally, we discuss the emerging field of dynamic surfaces capable of stimulating and responding to cellular activity in real time.

The Number of Lines a Cell Contacts and Cell Contractility Drive the Efficiency of Contact Guidance

“…Integrins constitute one large family of receptors, which bind specifically to ECM proteins such as fibronectin, laminin and collagens. However, cell adhesion can also be made through non-specific interactions between charged ligands and surface proteoglycans or other receptors (Mager et al, 2011;Massia and Hubbell, 1992). While these charge-based interactions can cooperate to adhere new protrusions to the substrate, they lack in the ability to form focal adhesions (FAs) (Lehnert et al, 2004;Massia and Hubbell, 1992).…”

Avaliação in Vitro Do Processo De Adesão De Macrófagos J774 Com Arcabouços 3d De Biopolímero De Cana-De-Açúcar

“…Vale ressaltar que este é o primeiro relato do cultivo de macrófagos J774 em arcabouços a base de biopolímero de cana-de-açúcar e estudos futuros poderão nortear as suas possíveis aplicações. Além do que, deve-se levar em conta, que modelos de cultura celular estão se tornando prevalentes na investigação das respostas dos tecidos aos diferentes tipos de implantes (BARBANTI;ZAVAGLIA, 2005;GRAJEIRO, 2007;PLACE;EVANS;STEVENS, 2009;MAGER et al, 2011) e uso de novos arcabouços in vitro pode reduzir a extensão de testes em animais (VICTAL et al, 2014;PIRES et al, 2015).…”

“…Logo, a confiabilidade para utilização de um material biológico na engenharia de tecidos dependerá, primeiramente, dentre diversas propriedades avaliadas, de sua biocompatibilidade; ou seja, da avaliação in vitro das fases de adesão e proliferação de determinadas células em contato com o biomaterial (MADLA et al, 2005;PLACE;EVANS;STEVENS, 2009, MAGER et al, 2011. Neste contexto, os macrófagos desempenham papel crítico no desenvolvimento do processo de cicatrização, modulando a produção de quimiocinas e fatores de crescimento que promovem proliferação celular e síntese protéica.…”

“…Essas células têm características morfológicas bastante variáveis que dependem de seu estado de atividade funcional e do tecido que habitam (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2013). Desta forma, promover a adesão de células a um biomaterial pode ajudar na integraçaõ do tecido conectivo mole com o implante, repercutindo no desenvolvimento de novas ferramentas (CARVALHO et al, 2010;MAGER et al, 2011;PIRES et al, 2015). Os biopolímeros despontam como biomateriais inovadores, em função da sua biocompatibilidade e o biopolímero de cana-deaçúcar (BCA), um exopolissacarídeo produzido a partir da fermentação do melaço pela bactéria Zoogloea sp., vem sendo utilizado em diversas aplicações nas áreas das Ciências da Saúde e da Biologia (PATERSON-BEEDLE et al, 2000;CASTRO, et al, 2004;AGUIAR et al, 2007;CAVALCANTE, et al, 2007;SILVEIRA et al, 2007;MAYER et al, 2011;MARTINS et al, 2013;SILVEIRA et al, 2014;ABREU et al, 2016).…”

Regulation of Stem Cell Fate by Nanomaterial Substrates

“…4 Cells therefore rarely interact with the material surface directly, the cell-material interaction is typically mediated by a surface adsorbed protein layer. 36,37 The composition and properties of the protein layers adsorbed onto a surface is determined by a multitude of factors such as solution protein composition and concentration, protein size and the specific protein-surface interaction. 38 On cell adhesive surfaces, the resulting protein layer typically includes important cell adhesion promoting proteins such as fibronectin, vitronectin, laminin and fibrinogen.…”