3 results on '"cell-inspired"'
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2. Cell-Inspired Biomaterials for Modulating Inflammation.
- Author
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Bender EC, Kraynak CA, Huang W, and Suggs LJ
- Subjects
- Cytokines, Humans, Inflammation, Macrophages metabolism, Biocompatible Materials pharmacology, Biocompatible Materials therapeutic use, Neoplasms metabolism, Neoplasms therapy
- Abstract
Inflammation is a crucial part of wound healing and pathogen clearance. However, it can also play a role in exacerbating chronic diseases and cancer progression when not regulated properly. A subset of current innate immune engineering research is focused on how molecules such as lipids, proteins, and nucleic acids native to a healthy inflammatory response can be harnessed in the context of biomaterial design to promote healing, decrease disease severity, and prolong survival. The engineered biomaterials in this review inhibit inflammation by releasing anti-inflammatory cytokines, sequestering proinflammatory cytokines, and promoting phenotype switching of macrophages in chronic inflammatory disease models. Conversely, other biomaterials discussed here promote inflammation by mimicking pathogen invasion to inhibit tumor growth in cancer models. The form that these biomaterials take spans a spectrum from nanoparticles to large-scale hydrogels to surface coatings on medical devices. Cell-inspired molecules have been incorporated in a variety of creative ways, including loaded into or onto the surface of biomaterials or used as the biomaterials themselves. Impact statement Chronic inflammatory diseases and cancers are widespread health care concerns. Treatment plans for these diseases can be complicated and the outcomes are often mixed due to off-target effects. Current research efforts in immune engineering and biomaterials are focused on utilizing the body's native immune response to return to homeostasis as a therapeutic approach. This review collects many of the most current findings in the field as a resource for future research.
- Published
- 2022
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3. Biomimetische Strukturierung von Silikonmaterialien für die Beeinflussung von Zellverhalten und für dehnungsversteifende Materialien
- Author
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Timmermann, Michael, Prof. Dr. Christine Selhuber-Unkel, Prof. Dr. Rainer Adelung, Selhuber-Unkel, Christine, and Adelung, Rainer
- Subjects
Abschlussarbeit ,Faculty of Engineering ,Technische Fakultät ,Biomimetic, Beeinflussung von Zellen, Silikone, Zellinspiriert ,Zellinspiriert ,cell-inspired ,biomimetics, cell control, silicones, cell-inspired ,Beeinflussung von Zellen ,doctoral thesis ,Silikone ,silicones ,Biomimetic ,biomimetics ,ddc:620 ,ddc:6XX ,cell control - Abstract
In the first part of this thesis research, an artificial extra-cellular matrix formed the basis for experiments with a pathogenic species of amoeba, Acanthamoeba castellanii. In order to find new therapeutic approaches to fighting diseases caused by this species, the migratory behavior of Acanthamoeba castellanii in micro-pillar structures made of silicone, which were used to mimic the confined environment of an extra-cellular matrix, was explored. For the experiments, amoebae ingested microparticles of varying shapes. While it was found that sphere-shaped particles with a diameter smaller than the distance between the micro-pillars did not impact migration behavior, absorption of larger particles by Acanthamoeba castellanii caused migration to be strongly reduced. However, in some instances, it appeared that Acanthamoeba castellanii was nonetheless able to successfully navigate the pillar structures. These observations could serve as a basis for developing methods aimed at capturing amoebae before they can enter the human body. In the second part of this thesis, the focus was on developing a material with specific mechanical properties geared at mimicking an intra-cellular effect, namely the cross-linking of fibers within the cytoskeleton as a reaction to deformation of the cell and thereby increasing its stiffness. Emulating this effect, a strain-stiffening material was developed using a flexible, slat-structured silicone. When the material is elongated, these slats touch, thereby leading to a stiffening of the material. Employing finite element analysis, the degree to which various geometrical factors of the structure and friction between the slats affect the material’s stiffening behavior was examined, and the results were verified using tensile tests. The structure that resulted from my efforts yields a stiffening behavior that is material-independent, speed-independent and reversible, and that occurs also when the material is elongated. Eine künstliche extrazelluläre Matrix war die Basis für Experimente mit der pathogenen Amöbenspezies Acanthamoeba castellanii im ersten Teil der Arbeit. Auf der Suche nach neuartigen therapeutischen Ansätzen gegen Krankheiten, die von dieser Spezies verursacht werden, wurde deren Migrationsverhalten in mikrostrukturieren Säulenstrukturen aus flexiblem Silikon, die die beengende Umgebung der extrazellulären Matrix darstellen sollten, untersucht. Im Rahmen der Experimente haben die Amöben Mikropartikel mit verschiedenen Geometrien aufgenommen. Kugelförmige Partikel mit einem Durchmesser, der kleiner als der Abstand zwischen den Säulen ist, beeinflussten die Migration in den Strukturen nicht. In den Fällen, in denen Acanthamoeba castellanii größere Partikel aufgenommen hat, war die Migration in den Strukturen stark reduziert. In einigen Fällen konnten jedoch alternative Herangehensweisen beobachtet werden, die trotzdem Migration durch die Säulenstrukturen erlaubten. Die Imitation eines intrazellulären Effektes war die Grundlage für die Entwicklung eines Materials mit definierten mechanischen Eigenschaften im zweiten Teil der Arbeit. Die Fähigkeit von Zellen, als Reaktion auf eine Deformation Fasern im Zytoskelett zu vernetzen und somit ihre Steifigkeit zu erhöhen, wurde in dehnungsversteifenden Materialien nachgestellt. Es wurde eine Struktur aus flexiblem Silikon entwickelt, die eine Lamellenstruktur enthält. Diese Lamellen berühren sich im Fall einer Elongation des Materials und führen zu einer Versteifung des Materials. Es wurde mit Hilfe von Finite Elemente Analysen der Einfluss sowohl diverser geometrische Faktoren der Struktur, als auch der Reibung zwischen den Lamellen auf das Versteifungsverhalten des Materials untersucht. Die Ergebnisse wurden mit Hilfe von realen Zugversuchen verifiziert. Die entwickelte Struktur bietet ein materialunabhängiges, geschwindigkeitsunabhängiges, reversibles Versteifungsverhalten, das zudem auch bei einer Elongation des Materials auftritt.
- Published
- 2018
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