Hydrogels in biology and medicine: From molecular principles to bionanotechnology

Advanced Materials

Volumn 18, Issue 11, 2006, Pages 1345-1360

  Peppas, Nicholas A ^a,f,g,h,i   Hilt, J Zach ^d,k   Khademhosseini, Ali ^c,e,j   Langer, Robert ^b,c  

^a UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN   (United States)

^b Massachusetts Institute of Technology Cambridge   (United States)

^c MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^d UNIVERSITY OF KENTUCKY   (United States)

^e BRIGHAM AND WOMEN S HOSPITAL   (United States)

^f and Pharmaceutics   (United States)

^g NATIONAL ACADEMY OF ENGINEERING   (United States)

^h French Academy of Pharmacy   (France)

ⁱ APS ^*  (United States)

^j HARVARD MEDICAL SCHOOL   (United States)

^k UNIVERSITY OF KENTUCKY   (United States)

more..

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOHYBRID; BIOLOGICAL APPLICATIONS; BIONANOTECHNOLOGY; MICROARRAYS; THERAPEUTIC APPLICATIONS;

BIOMEDICAL ENGINEERING; CROSSLINKING; HYDROPHILICITY; MEDICINE; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOTECHNOLOGY; POLYMERS; SENSORS; THERMODYNAMIC PROPERTIES; THIN FILMS;

HYDROGELS;

EID: 33745135423     PISSN: 09359648     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.200501612     Document Type: Review

References (158)

1. R. Langer, N. A. Peppas, AICHE J. 2003, 49, 2990.
2. R. Langer, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 94.
3. Hydrogels in Medicine and Pharmacy (Ed: N. Peppas), CRC, Boca Raton, FL 1987.
4. E. Merrill, E. Salzman, S. Wan, N. Mahmud, L. Kushner, J. Lindon, J. Curme, Trans. - Am. Soc. Artif. Intern. Organs 1982, 28, 482.
5. Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (Eds: B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, J. E. Lemons), 2nd ed., Elsevier Academic, Amsterdam, The Netherlands 2004.
6. G. M. Whitesides, E. Ostuni, S. Takayama, X. Y. Jiang, D. E. Ingber, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2001, 3, 335.
7. J. West, J. Hubbell, React. Polym. 1995, 25, 139.
8. J. West, J. Hubbell, Macromolecules 1999, 32, 241.
9. D. L. Hern, J. A. Hubbell, J. Biomed. Mater. Res. 1998, 39, 266.
10. K. Huh, Y. Bae, Polymer 1999, 40, 6147.
11. A. Kidane, J. M. Szabocsik, K. Park, Biomaterials 1998, 19, 2051.
12. S. Lu, K. S. Anseth. J. Controlled Release 1999, 57, 291.
13. T. Meyvis, S. De Smedt, J. Demeester, W. Hennink, Macromolecules 2000, 33, 4717.
14. M. V. Sefton, M. H. May, S. Lahooti, J. E. Babensee, J. Controlled Release 2000, 65, 173.
15. C. Hassan, N. Peppas, Macromolecules 2000, 33, 2472.
16. C. Nuttelman, D. Mortisen, S. Henry, K. Anseth, J. Biomed. Mater. Res. 2001, 57, 217.
17. N. A. Peppas, E. W. Merrill, J. Biomed. Mater. Res. 1977, 11, 423.
18. P. J. Martens, S. J. Bryant, K. S. Anseth, Biomacromolecules 2003, 4, 283.
19. S. J. Bryant, C. R. Nuttelman, K. S. Anseth, Biomed. Sci. Instrum. 1999, 35, 309.
20. W. K. Wan, G. Campbell, Z. F. Zhang, A. J. Hui, D. R. Boughner, J. Biomed. Mater. Res. 2002, 63, 854.
21. T. K. Mandal, L. A. Bostanian, R. A. Graves, S. R. Chapman, Pharm. Res. 2002, 19, 1713.
22. S. M. Shaheen, K. Yamaura, J. Controlled Release 2002, 81, 367.
23. R. H. Schmedlen, K. S. Masters, J. L. West, Biomaterials 2002, 23, 4325.
24. C. R. Nuttelman, S. M. Henry, K. S. Anseth, Biomaterials 2002, 23, 3617.
25. N. A. Peppas, A. R. Khare, Adv. Drug Delivery Rev. 1993, 11, 1.
26. N. A. Peppas, P. Bures, W. Leobandung, H. Ichikawa, Eur. J. Pharm. Biopharm, 2000, 50, 27.
27. B. Jeong, S. Kim, Y. Bae, Adv. Drug Delivery Rev. 2002, 54, 37.
28. T. Miyata, T. Uragami, K. Nakamae, Adv. Drug Delivery Rev. 2002, 54, 79.
29. A. R. Khare, N. A. Peppas, J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 1993, 4, 275.
30. R. Scott, N. Peppas, Macromolecules 1999, 32, 6149.
31. K. Podual, N. Peppas, Polym. Int. 2005, 54, 581.
32. S. Sershen, J. West, Adv. Drug Delivery Rev. 2003, 55, 439.
33. B. Sellergren, TrAC, Trends Anal. Chem. 1997, 16, 310.
34. M. E. Byrne, E. Oral, J. Z. Hilt, N. A. Peppas, Polym. Adv. Technol. 2002, 13, 798.
35. N. A. Peppas, Y. Huang, Pharm. Res. 2002, 19, 578.
36. M. E. Byrne, K. Park, N. A. Peppas, Adv. Drug Delivery Rev. 2002, 54, 149.
37. J. Z. Hilt, M. E. Byrne, Adv. Drug Delivery Rev. 2004, 56, 1599.
38. K. Y. Lee, D. J. Mooney, Chem. Rev. 2001, 101, 1869.
39. C. Lee, A. Grodzinsky, M. Spector, Biomaterials 2001, 22, 3145.
40. C. Lee, A. Grodzinsky, M. Spector, Tissue Eng. 2003, 9, 27.
41. H. Schoof, J. Apel, I. Heschel, G. Rau, J. Biomed. Mater. Res. 2001, 58, 352.
42. G. Chen, T. Ushida, T. Tateishi, Key Eng. Mater. 2000, 192-1, 753.
43. K. P. Vercruysse, D. M. Marecak, J. F. Marecek, G. D. Prestwich, Bioconjugate Chem. 1997, 8, 686.
44. G. D. Prestwich, D. M. Marecak, J. F. Marecek, K. P. Vercruysse, M. R. Ziebell, J. Controlled Release 1998, 53, 93.
45. J. A. Burdick, C. Chung, X. Jia, M. A. Randolph, R. Langer, Biomacromolecules 2005, 6, 386.
46. A. Gamini, S. Paoletti, R. Toffanin, F. Micali, L. Michielin, C. Bevilacqua, Biomaterials 2002, 23, 1161.
47. J. Suh, H. Matthew, Biomaterials 2000, 21, 2589.
48. M. Ishihara, K. Nakanishi, K. Ono, M. Sato, M. Kikuchi, Y. Saito, H. Yura, T. Matsui, H. Hattori, M. Uenoyama, A. Kurita, Biomaterials 2002, 23, 833.
49. K. Lee, W. Ha, W. Park, Biomaterials 1995, 16, 1211.
50. E. Ruel-Gariepy, G. Leclair, P. Hildgen, A. Gupta, J. C. Leroux, J. Controlled Release 2002, 82, 373.
51. J. Li, Z. Xu, J. Pharm. Sci. 2002, 91, 1669.
52. E. Gil, S. Hudson, Prog. Polym. Sci. 2004, 29, 1173.
53. K. Podual, F. J. Doyle, N. A. Peppas, J. Controlled Release 2000, 67, 9.
54. J. D. Ehrick, S. K. Deo, T. W. Browning, L. G. Bachas, M. J. Madou, S. Daunert, Nat. Mater. 2005, 4, 298.
55. J. A. Burdick, A. Khademhosseini, R. Langer, Langmuir 2004, 20, 5153.
56. J. A. Burdick, K. S. Anseth, Biomaterials 2002, 23, 4315.
57. J. A. Rowley, G. Madlambayan, D. J. Mooney, Biomaterials 1999, 20, 45.
58. M. Kawase, N. Miura, N. Kurikawa, K. Masuda, S. Higashiyama, K. Yagi, T. Mizoguchi, Biol. Pharm. Bull. 1999, 22, 999.
59. H. Kobayashi, Y. Ikada, Biomaterials 1991, 12, 747.
60. K. S. Anseth, A. T. Metters, S. J. Bryant, P. J. Martens, J. H. Elisseeff, C. N. Bowman, J. Controlled Release 2002, 78, 199.
61. A. Sawhney, C. Pathak, J. Hubbell, Macromolecules 1993, 26, 581.
62. B. Mann, R. Schmedlen, J. West, Biomaterials 2001, 22, 439.
63. Y. Suzuki, M. Tanihara, K. Suzuki, A. Saitou, W. Sufan, Y. Nishimura, J. Biomed. Mater. Res. 2000, 50, 405.
64. S. Zhang, Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1171.
65. W. A. Petka, J. L. Harden, K. P. Mcgrath, D. Wirtz, D. A. Tirrell, Science 1998, 281, 389.
66. D. A. Tirrell, Science 1996, 277, 39.
67. C. Wang, R. J. Stewart, J. Kopecek, Nature 1999, 397, 417.
68. T. Tamura, T. Yamaoka, S. Kunugi, A. Panitch, D. A. Tirrell, Biomacromolecules 2000, 1, 552.
69. R. Langer, J. P. Vacanti, Science 1993, 260, 920.
70. S. Sershen, G. Mensing, M. Ng, N. Halas, D. Beebe, J. West, Adv. Mater. 2005, 77, 1366.
71. S. Lahooti, M. V. Sefton, Cell Transplant. 2000, 9, 785.
72. M. V. Sefton, M. H. May, S. Lahooti, J. E. Babensee, J. Controlled Release 2000, 65, 173.
73. F. Lim, A. M. Sun, Science 1980, 270, 980.
74. G. M. Cruise, O. D. Hegre, F. V. Lamberti, S. R. Hager, R. Hill, D. S. Scharp, J. A. Hubbell, Cell Transplant. 1999, 8, 293.
75. J. Elisseeff, W. Mcintosh, K. Fu, B. T. Blunk, R. Langer, J. Orthop. Res. 2001, 19, 1098.
76. K. S. Anseth, J. A. Burdiek, MRS Bull. 2002, 27, 130.
77. P. M. Kaufmann, S. Heimrath, B. S. Kim, D. J. Mooney, Cell Transplant 1997, 6, 463.
78. F. Auger, M. Rouabhia, F. Goulet, F. Berthod, V. Moulin, L. Germain, Med. Biol Eng. Comput. 1998, 36, 801.
79. D. Seliktar, R. Black, R. Vito, R. Nerem, Ann. Biomed. Eng. 2000, 28, 351.
80. X. Jia, G. Colombo, R. Padera, R. Langer, D. S. Kohane, Biomaterials 2004, 25, 4797.
81. J. M. Karp, F. Sarraf, M. S. Shoichet, J. E. Davies, J. Biomed. Mater. Res., Part A 2004, 77, 162.
82. J. C. Schense, J. A. Hubbell, Bioconjugate Chem. 1999, 70, 75.
83. J. S. Temenoff, A. G. Mikos, Biomaterials 2000, 27, 2405.
84. A. S. Sawhney, C. P. Pathak, J. J. Van Rensburg, R. C. Dunn, J. A. Hubbell, J. Biomed. Mater. Res. 1994, 28, 831.
85. J. A. Burdick, D. Frankel, W. S. Dernell, K. S. Anseth, Biomaterials 2003, 24, 1613.
86. J. A. Burdick, M. N. Mason, A. D. Hinman, K. Thorne, K. S. Anseth, J. Controlled Release 2002, 83, 53.
87. S. J. Bryant, R. J. Bender, K. L. Durand, K. S. Anseth, Biotechnol. Bioeng. 2004, 86, 747.
88. S. J. Bryant, K. S. Anseth, J. Biomed. Mater. Res., Part A 2003, 64, 70.
89. J. Elisseeff, W. Mcintosh, K. Anseth, S. Riley, P. Ragan, R. Langer, J. Biomed. Mater. Res. 2000, 57, 164.
90. B. Mann, A. Gobin, A. Tsai, R. Schmedlen, J. West, Biomaterials 2001, 22, 3045.
91. S. J. Bryant, K. S. Anseth, J. Biomed. Mater. Res. 2002, 59, 63.
92. N. Peppas, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 1997, 2, 531.
93. N. A. Peppas, K. M. Wood, J. O. Blanchette, Expert Opin. Biol. Ther. 2004, 4, 881.
94. N. A. Peppas, R. Langer, AIChE J. 2004, 50, 536.
95. J. L. Stringer, N. A. Peppas, J. Controlled Release 1996, 42, 195.
96. A. M. Lowman, M. Morishita, M. Kajita, T. Nagai, N. A. Peppas, J. Pharm. Sci. 1999, 88, 933.
97. M. Morishita, A. M. Lowman, K. Takayama, T. Nagai, N. A. Peppas, J. Controlled Release 2002, 87, 25.
98. M. Torres-Lugo, M. Garcia, R. Record, N. A. Peppas, J. Controlled Release 2002, 80, 197.
99. M. Torres-Lugo, M. Garcia, R. Record, N. A. Peppas, Biotechnol. Prog. 2002, 78, 612.
100. K. Podual, F. J. Doyle, N. A. Peppas, Polymer 2000, 41, 3975.
101. K. Podual, F. J. Doyle, N. A. Peppas, Biomaterials 2000, 21, 1439.
102. N. Peppas, P. Hansen, P. Buri, Int. J. Pharm. 1984, 20, 107.
103. N. A. Peppas, J. J. Sahlin, Biomaterials 1996, 17, 1553.
104. D. J. Beebe, J. S. Moore, J. M. Bauer, Q. Yu, R. H. Liu, C. Devadoss, B. H. Jo, Nature 2000, 404, 588.
105. W. Zhan, G. H. Seong, R. M. Crooks, Anal. Chem. 2002, 74, 4647.
106. J. Heo, K. J. Thomas, G. H. Seong, R. M. Crooks, Anal. Chem. 2003, 75, 22.
107. A. Khademhosseini, J. Yeh, S. Jon, G. Eng, K. Y. Suh, J. A. Burdick, R. Langer, Lab Chip 2004, 4, 425.
108. T. A. Kapur, M. S. Shoichet, J. Biomed. Mater. Res., Part A 2004, 68, 235.
109. Y. Luo, M. S. Shoichet, Nat. Mater. 2004, 3, 249.
110. N. Zaari, S. K. Rajagopalan, S. K. Kim, A. J. Engler, J. Y. Wong. Adv. Mater. 2004, 16, 2133.
111. R. Bashir, J. Z. Hilt, O. Elibol, A. Gupta, N. A. Peppas, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3091.
112. J. Z. Hilt, A. K. Gupta, R. Bashir, N. A. Peppas, Biomed. Microdevices 2003, 5, 177.
113. Y. Zhang, H. F. Ji, G. M. Brown, T. Thundat, Anal. Chem. 2003, 75, 4773.
114. K. Liu, H. F. Ji, Anal. Sci. 2004, 20, 9.
115. C. Ruan, K. Zeng, O. K. Varghese, C. A. Grimes, Biosens. Bioelectron. 2004, 19, 1695.
116. C. Ruan, K. Zeng, O. K. Varghese, C. A. Grimes, Anal. Chem. 2003, 75, 6494.
117. I. S. Han, M. H. Han, J. Kim, S. Lew, Y. J. Lee, F. Horkay, J. J. Magda, Biomacromolecules 2002, 3, 1271.
118. L. Zhang, W. Seitz, Anal. Bioanal. Chem. 2002, 373, 555.
119. S. Herber, W. Olthuis, P. Bergveld, Sens. Actuators, B 2003, 91, 378.
120. K. Sirkar, A. Revzin, M. V. Pishko, Anal. Chem. 2000, 72, 2930.
121. G. Jobst, I. Moser, M. Varahram, P. Svasek, E. Aschauer, Z. Trajanoski, P. Wach, P. Kotanko, F. Skrabal, G. Urban, Anal. Chem. 1996, 68, 3173.
122. C. Jimenez, J. Bartrol, N. Derooij, M. Koudelkahep, Anal. Chim. Acta 1997, 351, 169.
123. B. Linke, W. Kerner, M. Kiwit, M. Pishko, A. Heller, Biosens. Bioelectron. 1994, 9, 151.
124. M. V. Pishko, A. C. Michael, A. Heller, Anal. Chem. 1991, 63, 2268.
125. D. W. Schmidtke, A. Heller, Anal. Chem. 1998, 70, 2149.
126. M. Lesho, N. Sheppard, Sens. Actuators, B 1996, 37, 61.
127. N. Sheppard, R. Tucker, S. Salehihad, Sens. Actuators, B 1993, 10, 73.
128. S. Brahim, D. Narinesingh, A. Guiseppi-Elie, Biosens. Bioelectron. 2002, 7, 53.
129. M. Mrksich, C. S. Chen, Y. Xia, L. E. Dike, D. E. Ingber, G. M. Whitesides, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996, 93, 10775.
130. C. D. Bain, G. M. Whitesides, Science 1988,240,62.
131. N. P. Huang, R. Michel, J. Voros, M. Textor, R. Hofer, A. Rossi, D. L. Elbert, J. A. Hubbell, N. D. Spencer, Langmuir 2001, 17, 489.
132. G. L. Kenausis, J. Voros, D. L. Elbert, N. P. Huang, R. Hofer, L. Ruiz-Taylor, M. Textor, J. A. Hubbell, N. D. Spencer, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3298.
133. G. M. Whitesides, E. Ostuni, S. Takayama, X. Jiang, D. E. Ingber, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2001, 3, 335.
134. Y. N. Xia, G. M. Whitesides, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 551.
135. J. Lahiri, E. Ostuni, G. M. Whitesides, Langmuir 1999, 15, 2055.
136. R. G. Chapman, E. Ostuni, L. Yan, G. M. Whitesides, Langmuir 2000, 16, 6927.
137. S. Y. Jon, J. H. Seong, A. Khademhosseini, T. N. T. Tran, P. E. Laibinis, R. Langer, Langmuir 2003, 19, 9989.
138. A. Khademhosseini, S. Jon, K. Y. Suh, T. N. T. Tran. G. Eng, J. Yeh, J. Seong, R. Langer, Adv. Mater. 2003, 15, 1995.
139. A. Revzin, R. J. Russell, V. K. Yadavalli, W. G. Koh, C. Deister, D. D. Hile, M. B. Mellott, M. V. Pishko, Langmuir 2001, 17, 5440.
140. W. G. Koh, A. Revzin, A. Simonian, T. Reeves, M. Pishko, Biomed. Microdevices 2003, 5, 11.
141. K. Y. Suh, J. Seong, A. Khademhosseini, P. E. Laibinis, R. Langer, Biomaterials 2004, 25, 557.
142. W. G. Koh, A. Revzin, M. V. Pishko, Langmuir 2002, 18, 2459.
143. V. A. Liu, S. N. Bhatia, Biomed. Microdevices 2002, 4, 257.
144. M. D. Tang, A. P. Golden, J. Tien, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12988.
145. S. N. Bhatia, M. L. Yarmush, M. Toner, J. Biomed. Mater. Res. 1997, 34, 189.
146. S. N. Bhatia, U. J. Balis, M. L. Yarmush, M. Toner, J. Biomater, Sci., Polym. Ed. 1998, 9, 1137.
147. S. N. Bhatia, U. J. Balis, M. L. Yarmush, M. Toner. Biotechnol. Prog. 1998, 14, 378.
148. K. Y. Suh, A. Khademhosseini, J. M. Yang, G. Eng, R. Langer. Adv. Mater. 2004, 16, 584.
149. A. Khademhosseini, K. Y. Suh, J. M. Yang, G. Eng, J. Yeh, S. Levenberg, R. Langer, Biomaterials 2004, 25, 3583.
150. A. Khademhosseini, K. Y. Suh, S. Jon, G. Chen, G. Eng, J. Yeh, R. Langer. Anal. Chem. 2004, 76, 3675.
151. M. Yamato, C. Konno, M. Utsumi, A. Kikuchi, T. Okano, Biomaterials 2002, 23, 561.
152. Y. Ito, G. P. Chen, Y. Q. Guan, Y. Imanishi, Langmuir 1997, 13, 2756.
153. G. Chen, Y. Imanishi, Y. Ito, J. Biomed. Mater. Res. 1998, 42, 38.
154. M. Hirose, O. H. Kwon, M. Yamato, A. Kikuchi, T. Okano, Biomacromolecules 2000, 1, 377.
155. U. Hasegawa, S. M. Nomura, S. C. Kaul, T. Hirano, K. Akiyoshi, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005, 331, 917.
156. M. Kuang, D. Wang, H. Bao, M. Gao, H. Mohwald, M. Jiang, Adv. Mater. 2005, 17, 267.
157. A. Azhdarinia, D. J. Yang, D. F. Yu, R. Mendez, C. Oh, S. Kohanim, J. Bryant, E. E. Kim, Pharm. Res. 2005, 22, 776.
158. X. Qu, J. Weinberger, J. Biomed. Mater. Res. 2002, 63, 98.