journal article·2020-02-25Open access

Engineering Biomaterials with Micro/Nanotechnologies for Cell Reprogramming

Jun Fang, Yuan-Yu Hsueh, Jennifer Soto, Wujin Sun, Jinqiang Wang, Zhen Gu, Ali Khademhosseini, Song Li

ACS Nano· Volume 14· Issue 2

Abstract

Cell reprogramming is a revolutionized biotechnology that offers a powerful tool to engineer cell fate and function for regenerative medicine, disease modeling, drug discovery, and beyond. Leveraging advances in biomaterials and micro/nanotechnologies can enhance the reprogramming performance in vitro and in vivo through the development of delivery strategies and the control of biophysical and biochemical cues. In this review, we present an overview of the state-of-the-art technologies for cell reprogramming and highlight the recent breakthroughs in engineering biomaterials with micro/nanotechnologies to improve reprogramming efficiency and quality. Finally, we discuss future directions and challenges for reprogramming technologies and clinical translation.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: 3D Printing in Biomedical Research · Pluripotent Stem Cells Research · Neuroscience and Neural Engineering

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Bioengineering, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California 90095, United States

Department of Medicine, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California 90095, United States

Division of Plastic Surgery, Department of Surgery, College of Medicine, National Cheng Kung University Hospital, Tainan 70456, Taiwan

Center for Minimally Invasive Therapeutics (C-MIT), California NanoSystems Institute, University of California, Los Angeles, Los Angles, California 90095, United States

Jonsson Comprehensive Cancer Center, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California 90095, United States

Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California 90095, United States

Department of Radiology, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California 90095, United States

Funding

University of California, Los Angeles · National Heart, Lung, and Blood Institute · Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research, University of California Los Angeles

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1016/j.cell.2005.08.02010.1016/j.cell.2005.08.020 ↗
2. 10.1038/nrm.2016.610.1038/nrm.2016.6 ↗
3. 10.1038/3503955910.1038/35039559 ↗
4. 10.1038/nature1762310.1038/nature17623 ↗
5. 10.1038/nature1014710.1038/nature10147 ↗
6. 10.1126/science.aam589410.1126/science.aam5894 ↗
7. 10.1038/nrrheum.2014.15710.1038/nrrheum.2014.157 ↗
8. 10.1073/pnas.38.5.45510.1073/pnas.38.5.455 ↗
9. 10.1016/j.cell.2006.07.02410.1016/j.cell.2006.07.024 ↗
10. 10.1016/j.stem.2015.01.01310.1016/j.stem.2015.01.013 ↗
11. 10.1038/nrm.2016.810.1038/nrm.2016.8 ↗
12. 10.1038/s41576-019-0100-z10.1038/s41576-019-0100-z ↗
13. 10.1016/j.cell.2018.09.01010.1016/j.cell.2018.09.010 ↗
14. 10.1016/j.cell.2016.08.05510.1016/j.cell.2016.08.055 ↗
15. 10.1038/nrn.2016.4610.1038/nrn.2016.46 ↗
16. 10.1016/j.cell.2012.02.03110.1016/j.cell.2012.02.031 ↗
17. 10.1038/nrd357710.1038/nrd3577 ↗
18. 10.1016/j.addr.2009.09.00210.1016/j.addr.2009.09.002 ↗
19. 10.1038/s41584-018-0125-210.1038/s41584-018-0125-2 ↗
20. 10.1038/s41578-018-0057-010.1038/s41578-018-0057-0 ↗
21. 10.1016/j.pmatsci.2019.02.00210.1016/j.pmatsci.2019.02.002 ↗
22. 10.1038/nbt105510.1038/nbt1055 ↗
23. 10.1038/natrevmats.2016.4010.1038/natrevmats.2016.40 ↗
24. 10.1038/s41573-018-0006-z10.1038/s41573-018-0006-z ↗
25. 10.1038/nrc.2015.310.1038/nrc.2015.3 ↗
26. 10.1038/s41563-018-0147-910.1038/s41563-018-0147-9 ↗
27. 10.1038/nature0238810.1038/nature02388 ↗
28. 10.1126/science.813483510.1126/science.8134835 ↗
29. 10.1038/s41563-018-0180-810.1038/s41563-018-0180-8 ↗
30. 10.1016/j.stem.2015.12.01310.1016/j.stem.2015.12.013 ↗
31. 10.1089/ten.teb.2017.028710.1089/ten.teb.2017.0287 ↗
32. 10.1016/j.stem.2015.12.01210.1016/j.stem.2015.12.012 ↗
33. 10.1016/j.gde.2017.07.00210.1016/j.gde.2017.07.002 ↗
34. 10.1016/j.coche.2017.01.00110.1016/j.coche.2017.01.001 ↗
35. 10.1038/nnano.2010.24610.1038/nnano.2010.246 ↗
36. 10.1038/nnano.2007.38710.1038/nnano.2007.387 ↗
37. 10.1016/j.tibtech.2017.06.00810.1016/j.tibtech.2017.06.008 ↗
38. 10.1038/nmat234410.1038/nmat2344 ↗
39. Gurdon J. B. · J. Embryol. Exp. Morphol. · 1962 · 10 · 622
40. 10.1038/380064a010.1038/380064a0 ↗
41. 10.1016/j.cell.2013.05.00610.1016/j.cell.2013.05.006 ↗
42. 10.1038/nrg347310.1038/nrg3473 ↗
43. 10.1038/nature1355110.1038/nature13551 ↗
44. 10.1038/nature0934210.1038/nature09342 ↗
45. 10.1002/sctm.18-013410.1002/sctm.18-0134 ↗
46. 10.1007/s12185-018-02565-y10.1007/s12185-018-02565-y ↗
47. 10.1038/s41419-018-0990-210.1038/s41419-018-0990-2 ↗
48. 10.1016/j.tibtech.2017.06.01610.1016/j.tibtech.2017.06.016 ↗
49. 10.1038/labinvest.2017.10010.1038/labinvest.2017.100 ↗
50. 10.1016/j.stem.2013.07.00110.1016/j.stem.2013.07.001 ↗
51. 10.1016/0092-8674(87)90585-X10.1016/0092-8674(87)90585-X ↗
52. 10.1038/nature1026310.1038/nature10263 ↗
53. 10.1016/j.stem.2014.01.00310.1016/j.stem.2014.01.003 ↗
54. 10.1038/nature0879710.1038/nature08797 ↗
55. 10.1038/nature1028410.1038/nature10284 ↗
56. 10.1016/j.stem.2015.09.00110.1016/j.stem.2015.09.001 ↗
57. 10.1038/nature0889410.1038/nature08894 ↗
58. 10.1016/j.cmet.2017.01.00910.1016/j.cmet.2017.01.009 ↗
59. 10.1038/ncb343710.1038/ncb3437 ↗
60. 10.1038/nbt0502-46010.1038/nbt0502-460 ↗
61. 10.1016/j.stem.2012.07.01910.1016/j.stem.2012.07.019 ↗
62. 10.1161/CIRCRESAHA.116.30983310.1161/CIRCRESAHA.116.309833 ↗
63. 10.1016/j.cell.2010.07.00210.1016/j.cell.2010.07.002 ↗
64. 10.1016/j.stem.2017.11.01010.1016/j.stem.2017.11.010 ↗
65. 10.1016/j.stemcr.2013.07.00510.1016/j.stemcr.2013.07.005 ↗
66. 10.1126/science.aaf150210.1126/science.aaf1502 ↗
67. 10.1016/j.stem.2015.07.00610.1016/j.stem.2015.07.006 ↗
68. 10.1016/j.stem.2012.02.02110.1016/j.stem.2012.02.021 ↗
69. 10.1038/nbt.256410.1038/nbt.2564 ↗
70. 10.1016/j.stem.2013.06.01710.1016/j.stem.2013.06.017 ↗
71. 10.1038/ncomms1339610.1038/ncomms13396 ↗
72. 10.1016/j.celrep.2014.11.00210.1016/j.celrep.2014.11.002 ↗
73. 10.1016/j.kint.2018.11.04110.1016/j.kint.2018.11.041 ↗
74. 10.1016/j.stem.2017.08.02010.1016/j.stem.2017.08.020 ↗
75. 10.1016/j.stemcr.2018.04.00910.1016/j.stemcr.2018.04.009 ↗
76. 10.1038/s41598-017-08232-210.1038/s41598-017-08232-2 ↗
77. 10.1016/j.stem.2016.02.00110.1016/j.stem.2016.02.001 ↗
78. 10.1016/j.stem.2015.12.00110.1016/j.stem.2015.12.001 ↗
79. 10.1038/nmeth.232510.1038/nmeth.2325 ↗
80. 10.1038/nmeth.228310.1038/nmeth.2283 ↗
81. 10.1038/nature0959110.1038/nature09591 ↗
82. 10.1038/nmeth.225510.1038/nmeth.2255 ↗
83. 10.1073/pnas.120552610910.1073/pnas.1205526109 ↗
84. 10.1016/j.stem.2017.11.02010.1016/j.stem.2017.11.020 ↗
85. 10.1038/nature0731410.1038/nature07314 ↗
86. 10.1016/j.stem.2017.11.02010.1016/j.stem.2017.11.020 ↗
87. 10.1038/ncb284310.1038/ncb2843 ↗
88. 10.1038/nn.329910.1038/nn.3299 ↗
89. 10.1073/pnas.130382911010.1073/pnas.1303829110 ↗
90. 10.1038/ncomms337310.1038/ncomms3373 ↗
91. 10.1016/j.stem.2013.12.00110.1016/j.stem.2013.12.001 ↗
92. 10.1038/ncomms433810.1038/ncomms4338 ↗
93. 10.1016/j.celrep.2015.06.04010.1016/j.celrep.2015.06.040 ↗
94. 10.1016/j.stemcr.2018.02.01510.1016/j.stemcr.2018.02.015 ↗
95. 10.1038/nature1104410.1038/nature11044 ↗
96. 10.1038/nature1113910.1038/nature11139 ↗
97. 10.1161/CIRCRESAHA.112.26903510.1161/CIRCRESAHA.112.269035 ↗
98. 10.1016/j.stem.2016.05.00510.1016/j.stem.2016.05.005 ↗
99. 10.1016/j.stem.2016.01.01010.1016/j.stem.2016.01.010 ↗
100. 10.1073/pnas.151059511210.1073/pnas.1510595112 ↗