Ultralow-fouling, functionalizable, and hydrolyzable zwitterionic materials and their derivatives for biological applications

Advanced Materials

Volumn 22, Issue 9, 2010, Pages 920-932

  Jiang, Shaoyi ^a   Cao, Zhiqicmg ^a  

^a University of Washington   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIAL ADHESION; BIOFILM FORMATION; BIOLOGICAL APPLICATIONS; CARBOXYBETAINE; CHARGE MATERIALS; ENGINEERING MATERIALS; MOLECULAR SCALE; NON-SPECIFIC PROTEIN ADSORPTION; ZWITTERIONIC GROUPS;

ADSORPTION; BACTERIA; BACTERIOLOGY; DNA; ESTERIFICATION; ESTERS; FUNCTIONAL GROUPS; GENES; MOLECULAR BIOLOGY; POLYCHLORINATED BIPHENYLS; PRINTED CIRCUITS; PROTEINS;

BIOLOGICAL MATERIALS;

BIOMATERIAL; BIOPOLYMER; PROTEIN;

ADSORPTION; ARTICLE; BACTERIUM ADHERENCE; BIOMEDICAL ENGINEERING; CHEMISTRY; HYDROLYSIS; METHODOLOGY; PHYSIOLOGY; PROTEIN BINDING; STATIC ELECTRICITY; SURFACE PROPERTY;

ADSORPTION; BACTERIAL ADHESION; BIOCOMPATIBLE MATERIALS; BIOMEDICAL ENGINEERING; BIOPOLYMERS; HYDROLYSIS; PROTEIN BINDING; PROTEINS; STATIC ELECTRICITY; SURFACE PROPERTIES;

EID: 77649210916     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.200901407     Document Type: Article

References (110)

1. T. A. Horbett, in Biomaterials Science, an Introduction to Materials in Medicine (Eds: B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, J. E. Lemons), 2nd ed., Elsevier, Amsterdam 2004, pp. 237-246.
2. T. A. Horbett, Colloids Surf. B 1994, 2, 225.
3. W. B. Tsai, J. M. Grunkemeier, T. A. Horbett, J. Biomed. Mater. Res. 1999, 44, 130.
4. B. D. Ratner, S. J. Bryant, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2004, 6, 41.
5. R. Langer, Science 2001, 293, 58.
6. K. L Prime, G. M. Whitesides, Science 1991, 252, 1164.
7. Poly(Ethylene Glycol) Chemistry: Biotechnical and Biomedical Applications, (Ed: J. M. Harris), Plenum Press, New York 1992.
8. E. Ostuni, R. G. Chapman, R. E. Holmlin, S. Takayama, G. M. Whitesides, Langmuir 2001, 17, 5605.
9. D. A. Herold, K. Keil, D. E. Bruns, Biochem. Pharmacol. 1989, 38, 73.
10. P. Harder, M. Grunze, R. Dahint, G. M. Whitesides, P. E. Laibinis, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 426.
11. M. C. Shen, L. Martinson, M. S. Wagner, D. G. Castner, B. D. Ratner, T. A. Horbett, J. Biomater. Sci, Polym. Ed. 2002, 13, 367.
12. L. Y. Li, S. F. Chen, S. Y. Jiang.J. Biomater. Sci, Polym. Ed. 2007, 18, 1415.
13. V. Gaberc-Porekar, I. Zore, B. Podobnik, V. Menart, Curr. Opin. Drug Discov. Devel. 2008, 11, 242.
14. S. I. Jeon, J. H. Lee, J. D. Andrade, P. G. de Gennes. J. Colloid Interface Sci. 1991, 142, 149.
15. T. McPherson, A. Kidane, I. Szleifer, K. Park, Langmuir 1998, 14, 176.
16. L. Li, S. Chen, J. Zheng, B. D. Ratner, S. Jiang, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2934.
17. J. Zheng, L. Y. Li, S. F. Chen, S. Y. Jiang, Langmuir 2004, 20, 8931.
18. J. Zheng, L. Y. Li, H. K. Tsao, Y. J. Sheng, S. F. Chen, S. Y. Jiang, Biophys. J. 2005, 89, 158.
19. Y. He, Y. Chang, J. C. Hower, J. Zheng, S. F. Chen, S. Jiang, Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 5539.
20. L. Cao, M. Chang, C.-Y. Lee, D. G. Gastner, S. Sukavaneshvar, B. D. Ratner, T. A. Horbett, J. Biomed. Mater. Res. A 2007, 81A, 827.
21. S. L McArthur, K. M. McLean, P. Kingshott, H. A. W. St John, R. C. Chatelier, H. J. Griesser, Colloids Surf. B 2000, 17, 37.
22. Y. Y. Luk, M. Kato, M. Mrksich, Langmuir 2000, 16, 9604.
23. R. G. Chapman, E. Ostuni, M. N. Liang. G. Meluleni, E. Kim, L. Yan, G. Pier, H. S. Warren, G. M. Whitesides, Langmuir 2001, 17, 1225.
24. A. R. Statz, R. J. Meagher, A. E. Barron, P. B. Messersmith, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7972.
25. R. Chelmowski, S. D. Koster, A. Kerstan, A. Prekelt, C. Grunwald, T. Winkler. N. Metzler-Nolte. A. Terfort. C. Woll, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14952.
26. S. F. Chen, J. Zheng, L. Y. Li, S. Y. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14473.
27. Y. He, J. Hower, S. F. Chen, M. T. Bernards, Y. Chang, S. Y. Jiang, Langmuir 2008, 24, 10358.
28. K. Ishihara, N. P. Ziats, B. P. Tierney, N. Nakabayashi, J. M. Anderson, J. Biomed. Mater. Res. 1991, 25, 1397.
29. A. L. Lewis, Colloids Surf. B 2000, 18, 261.
30. V. A. Tegoulia, W. S. Rao, A. T. Kalambur, J. R. Rabolt, S. L. Cooper, Langmuir 2001, 17, 4396.
31. Y. C. Chung, Y. H. Chiu, Y. W. Wu, Y. T. Tao. Biomaterials 2005, 26,2313.
32. W. Feng, S. P. Zhu, K. Ishihara, J. L. Brash, Langmuir 2005, 21, 5980.
33. W. Feng, J. L. Brash, S. Zhu, Biomaterials 2006, 27, 847.
34. S. F. Chen, L Y. Liu, S. Y. Jiang, Langmuir 2006, 22, 2418.
35. T. Ueda, H. Oshida, K. Kurita, K. Ishihara, N. Nakabayashi, Polym. J. 1992, 24, 1259.
36. S. Kudaibergenov, W. Jaeger, A. Laschewsky, Adv. Polym. Sci. 2006, 201, 157.
37. T. Nakaya, Y. J. Li, Prog. Polym. Sci. 1999, 24, 143.
38. P. K. Singh, V. K. Singh, M. Singh, e-Polymers 2007, 030, 1.
39. A. B. Lowe, C. L. McCormick, Chem. Rev. 2002, 102, 4177.
40. S. Kudaibergenov, Polyampholytes: Synthesis, Characterization, and Application, Kluwer, New York 2002.
41. S. L West, J. P. Salvage, E. J. Lobb, S. P. Armes, N. C. Billingham, A. L. Lewis, G. W. Hanlon, A. W. Lloyd, Biomaterials 2004, 25, 1195.
42. J. Zhang, Y. L. Yuan, K. H. Wu, J. Shen, S. C. Lin, Colloids Surf. B 2003, 28, 1.
43. Z. Zhang, S. F. Chen, Y. Chang, S. Y. Jiang, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 10799.
44. R. J. Huxtable, Physiol. Rev. 1992, 72, 101.
45. Z. Zhang, H. Vaisocherová, G. Cheng, W. Yang, H. Xue, S. Jiang, Biomacromolecules 2008. 9, 2686.
46. J. Ladd, Z. Zhang, S. Chen, J. C. Hower, S. Jiang, Biomacromolecules 2008, 9, 1357.
47. H. Vaisocherová, W. Yang, Z. Zhang, Z. Cao, G. Cheng, M. Piliarik, J. Homola, S. Jiang, Anal. Chem. 2008, 80, 7894.
48. A. Nyyssölä, Ph.D. Thesis, Helsinki University of Technology, Finland 2001.
49. P. M. Ueland, P. I. Holm, S. Hustad, Clin. Chem. Lab. Med. 2005, 1069.
50. Z. Zhang, S. Chen, S. Jiang, Biomacromolecules 2006, 7, 3311.
51. G.Cheng, H.Xue,Z.Zhang, S.Chen, S.Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8831.
52. R. E. Holmlin, X. X. Chen, R. G. Chapman, S. Takayama, G. M. Whitesides, Langmuir 2001, 17, 2841.
53. S. F. Chen, F. C. Yu, Q. M. Yu, Y. He, S. Y. Jiang, Langmuir 2006, 22, 8186.
54. M. Bernards, G. Cheng, Z. Zhang, S. Chen, S. Jiang, Macromolecules 2008, 47, 4216.
55. S. F. Chen, S. Y. Jiang, Adv. Mater. 2008, 20, 335.
56. S. F. Chen, Z. Q. Cao, S. Y. Jiang, Biomaterials 2009, 30, 5892.
57. O. Azzaroni, A. A. Brown, W. T. S. Huck, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 1770.
58. K. Matyjaszewski, J. H. Xia, Chem. Rev. 2001, 101, 2921.
59. H. Ma, J. Hyun, P. Stiller, A. Chilkoti, Adv. Mater. 2004, 16, 338.
60. J. L. Dalsin, B. H. Hu, B. P. Lee, P. B. Messersmith J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4253.
61. S. Pasche, J. Voros, H. J. Griesser, N. D. Spencer, M.TextorJ. Phys. Chem. B 2005, 109, 17545.
62. W. Yang, S. F. Chen, G. Cheng, H. Vaisocherova, H. Xue, W. Li, J. L. Zhang, S. Y. Jiang, Langmuir 2008, 24, 9211.
63. G. Cheng, Z. Zhang, S. F. Chen, J. D. Bryers, S. Y. Jiang, Biomaterials 2007, 28, 4192.
64. Z. Zhang, T. Chao, S. F. Chen, S. Y. Jiang, Langmuir 2006, 22, 10072.
65. H. Kitano, T. Mori, Y. Takeuchi, S. Tada, M. Gemmei-Ide, Y. Yokoyama, M. Tanaka, Macromol. Biosci. 2005, 5, 314.
66. Y. Chang, S. F. Chen, Z. Zhang, S. Y. Jiang, Langmuir 2006, 22, 2222.
67. G. Z. Li, H. Xue, G. Cheng, S. F. Chen, F. B. Zhang, S. Y. Jiang, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 15269.
68. G. Z. Li, G. Cheng, H. Xue, S. F. Chen, F. B. Zhang, S. Y. Jiang, Biomaterials 2008, 29, 4592.
69. Y. Chang, S. F. Chen, Q. M. Yu, Z. Zhang, M. Bernards, S. Y. Jiang, Biomacromolecules 2007, 8, 122.
70. Z. Zhang, S. Y. Jiang, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5327.
71. Z. Zhang, M. Zhang, S. F. Chen, T. A. Horbetta, B. D. Ratner, S. Y. Jiang, Biomaterials 2008, 29, 4285.
72. W. Yang, H. Xue, S. Jiang, Langmuir 2009, DOI: 10.1021/la9015788.
73. Z. Zhang, T. Chao, L. Liu, G. Cheng, B. D. Ratner, S. Jiang, J. Biomater. Sci, Polym. Ed. 2009, in press.
74. J. N. Adkins, S. M. Varnum, K. J. Auberry, R. J. Moore, N. H. Angell, R. D. Smith, D. L. Springer, J. G. Pounds, Mol. Cell. Proteomics 2002, 1, 947.
75. J. W. Costerton, K.-J. Cheng, G. G. Geesey, T. I. Ladd, J. C. Nickel, M. Dasgupta, T. J. Marrie, Annu. Rev. Microbiol. 1987, 41, 435.
76. G. Cheng, G. Li, H. Xue, S. Chen, J. Bryers, S. Jiang, Biomaterials 2009, 30, 5234.
77. E. Ostuni, R. G. Chapman, M. N. Liang, G. Meluleni, G. Pier, D. E. Ingber, G. M. Whitesides, Langmuir 2001, 17, 6336.
78. H. Lee, N. F. Scherer, P. B. Messersmlth, Proc. Natl. Acad. Sci. 2006, 103, 12999.
79. A. Statz, J. Finlay, J. DaIsin, M. Callow, J. A. Callow, P. B. Messersmith, Biofouling 2006, 22, 391.
80. L. Wang, Z. Yang, J. Gao, K. Xu, H. Gu, B. Zhang, X. Zhang, B. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13358.
81. H. Lee, S. M. Dellatore, W. M. Miller, P. B. Messersmith, Science 2007, 378, 426.
82. H. Lee, B. P. Lee, P. B. Messersmith, Nature 2007, 448, 338.
83. Q. Lin, D. Gourdon, C. Sun, N. Holten-Andersen, T. H. Anderson, J. H. Waite, J. N. Israelachvlli, Proc. Natl. Acad. Sci. 2007, 104, 3782.
84. P. B. Messersmith, Science 2008, 379, 1767.
85. M. I. Shukoor, F. Natalio, N. Metz, N. Glube, M. N. Tahir, H. A. Therese, V. Ksenofontov, P. Theato, P. Langguth, J.-P. Boissel, H. C. Schröder, W. E. G. Müller, W. Tremel, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4748.
86. A. R. Statz, A. E. Barron, P. B. Messersmith, Soft Matter 2008, 4, 131.
87. J. H. Walte, Nat. Mater. 2008, 7, 8.
88. H. Wu, H. Zhu, J. Zhuang, S. Yang, C. Liu, Y. C. Cao, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3730.
89. J. M. Harris, R. B. Chess, Nat. Rev. Drug Discovery 2003, 2, 214.
90. S. Tugulu, A. Arnold, I. Sielaff, K. Johnsson, H. A. Klok, Biomacromolecules 2005, 6, 1602.
91. J. E. Raynor, T. A. Petrie, A. J. Garcia, D. M. Collard, Adv. Mater. 2007, 19, 1724.
92. B. S. Lee, Y. S. Chi, K. B. Lee, Y. G. Kim, I. S. Choi, Biomacromolecules 2007, 8, 3922.
93. Y. P. Kim, B. S. Lee, E. Kim, I. S. Choi, D. W. Moon, T. G. Lee, H. S. Kim, Anal. Chem. 2008, 80, 5094.
94. A. Lewis, Y. Q. Tang, S. Brocchini, J. W. Choi, A. Godwin, Bioconjugate Chem. 2008, 19, 2144.
95. N. Chiba, M. Ueda, T. Shimada, H. Jinno, J. Watanabe, K. Ishihara, M. Kitajima, Eur. Surg. Res. 2007, 39, 23.
96. B. S. Lee, J. K. Lee, W. J. Kim, Y. H. Jung, S. J. Sim, J. Lee, I. S. Choi, Biomacromolecules 2007, 8, 744.
97. M. K. Yu, Y. Y. Jeong, J. Park, S. Park, J. W. Kim, J. J. Min, K. Kim, S. Jon, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5362.
98. H. Vaisocherova, Z. Zhang, W. Yang, Z. Q. Cao, G. Cheng, A. D. Taylor, M. Piliarik, J. Homola, S. Y. Jiang, Biosens. Bioelectron. 2009, 24, 1924.
99. W. Yang, L. Zhang, S. Wang, A. D. White, S. Jiang, Biomaterials 2009, 30, 5617.
100. G. W. Jia, Z. Q. Cao, H. Xue, Y. S. Xu, S. Y. Hanger, Langmuir 2009, 25, 3196.
101. J. C. Tiller, C. J. Liao, K. Lewis, A. M. Klibanov, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 5981.
102. T. K. Bronich, H. K. Nguyen, A. Eisenberg, A. V. Kabanov, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8339.
103. M. A. Wolfert, P. R. Dash, O. Nazarova, D. Oupicky, L W. Seymour, S. Smart, J. Strohalm, K. Ulbrich, Bioconjugate Chem. 1999, 10, 993.
104. J. H. Lee, Y.-B. Lim, J. S. Choi, Y. Lee,T.I. Kim, H. J. Kim, J. K. Yoon, K. Kim, J.-S. Park, Bioconjugate Chem. 2003, 14, 1214.
105. Z. Zhang, G. Cheng, L. R. Carr, H. Vaisocherova, S. F. Chen, S. Y. Jiang, Biomaterials 2008, 29, 4719.
106. X. H. Liu, J. W. Yang, A. D. Miller, E. A. Nack, D. M. Lynn, Macromolecules 2005, 38, 7907.
107. X. H. Liu, J. W. Yang, D. M. Lynn, Biomacromolecules 2008, 9, 2063.
108. C. A. H. Prata, Y. X. Zhao, P. Barthelermy, Y. G. Li, D. Luo, T. J. Mcintosh, S. J. Lee, M. W. Grinstaff, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12196.
109. N. J. Zuidam, G. Posthuma, E. T. J. de Vries, D. J. A. Crommelin, W. E. Hennink, G. Storm, J. Drug. Targeting 2000, 8, 51.
110. G. T. Zugates, S. R. Little, D. G. Anderson, R. Langer, Isr.J. Chem. 2005, 45, 477.