The extracellular matrix (ECM) is a nanostructured environment that provides chemical, mechanical, and topographical stimuli for various cellular functions. Here, we introduce the application of laser interference lithography (LIL) to generate hexagonally arranged gold nanostructures of three different dimensions on silicon to study the effect of feature dimensions on human adipose-derived stem cells (hADSC) in terms of adhesion, growth, and differentiation. Self-assembled monolayers (SAM) were used to passivate the background silicon surface with a long-chain polyethylene glycol (PEG), whereas the gold nanostructures were activated with mercaptoundecanoic acid (MUDA) to direct protein adsorption and cell adhesive structures to them, only. It was possible to show that the size and distance of the nanostructures affected the spreading of hADSC with a decrease of cell size with the increase of feature dimensions, which corresponded also to the expression of focal adhesions and presence of the small GTPase RhoA. Effects of these early events, related to outside-in signal transduction, were visible by an enhanced cell growth on smaller feature dimensions and distinct effects on cell differentiation. Because of the precise control of chemical and topographical cues, the presented system offers great potential to study effects of material topography on stem cell behavior, which may pave the way for applications in tailoring surfaces of implants and tissue engineering scaffolds.

中文翻译：

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引入激光干涉光刻技术制作纳米图案化表面，作为干细胞反应基础研究的基础

细胞外基质（ECM）是一种纳米结构环境，可为各种细胞功能提供化学，机械和地形刺激。在这里，我们介绍了激光干扰光刻（LIL）的应用，以在硅上生成三个不同尺寸的六边形排列的金纳米结构，以研究特征尺寸对人类脂肪干细胞（hADSC）的黏附，生长和生长的影响。差异化。自组装单分子层（SAM）用于通过长链聚乙二醇（PEG）钝化背景硅表面，而金纳米结构被巯基十一烷酸（MUDA）激活以将蛋白质吸附和细胞粘附结构引导至它们。可能表明，纳米结构的尺寸和距离影响了hADSC的扩散，随着特征尺寸的增加，细胞尺寸减小，这也与粘着斑的表达和小GTPase RhoA的存在相对应。这些早期事件的影响与外向内信号转导有关，通过在较小的特征尺寸上增强的细胞生长以及对细胞分化的独特影响，可以看到这些早期事件的影响。由于化学和形貌线索的精确控制，因此该系统为研究材料形貌对干细胞行为的影响提供了巨大的潜力，这可能为在定制植入物和组织工程支架表面中的应用铺平了道路。这也对应于粘着斑的表达和小的GTPase RhoA的存在。这些早期事件的影响与外向内信号转导有关，通过在较小的特征尺寸上增强的细胞生长以及对细胞分化的独特影响，可以看到这些早期事件的影响。由于化学和形貌线索的精确控制，因此该系统为研究材料形貌对干细胞行为的影响提供了巨大的潜力，这可能为在定制植入物和组织工程支架表面中的应用铺平了道路。这也对应于粘着斑的表达和小的GTPase RhoA的存在。这些早期事件的影响与外向内信号转导有关，通过在较小的特征尺寸上增强的细胞生长以及对细胞分化的独特影响，可以看到这些早期事件的影响。由于化学和形貌线索的精确控制，因此该系统为研究材料形貌对干细胞行为的影响提供了巨大的潜力，这可能为在定制植入物和组织工程支架表面中的应用铺平了道路。