Combating bacterial colonization on metals via polymer coatings: Relevance to marine and medical applications

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 3, Issue 8, 2011, Pages 2808-2819

  Neoh, K G ^a   Kang, E T ^a  

^a NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE   (Singapore)

Author keywords

bacterial adhesion; bactericidal polymers; biocorrosion; biofilms; implants; metals

Indexed keywords

ANTI-ADHESIVE; AQUEOUS MEDIUM; BACTERIAL ADHESION; BACTERIAL COLONIZATION; BACTERICIDAL POLYMERS; BIOCORROSION; BIOFILM FORMATION; DEGREE OF STABILITY; DESULFOVIBRIO DESULFURICANS; FOOD INDUSTRIES; MEDICAL FIELDS; METAL SURFACES; POLYMER COATING; POLYMERIC LAYERS; STAPHYLOCOCCUS AUREUS; STAPHYLOCOCCUS EPIDERMIDIS; TECHNICAL FAILURES;

BACTERIA; BACTERIOLOGY; BIODEGRADATION; BIOFILMS; ESCHERICHIA COLI; HEALTH RISKS; LEACHING; MARINE APPLICATIONS; MEDICAL APPLICATIONS; METALS; PLASTIC COATINGS;

FUNCTIONAL POLYMERS;

ANTIINFECTIVE AGENT; METAL; POLYMER; WATER;

ARTICLE; CHEMISTRY; CORROSION; DESULFOVIBRIO; DRUG EFFECT; ESCHERICHIA COLI; STAPHYLOCOCCUS AUREUS; STAPHYLOCOCCUS EPIDERMIDIS; SURFACE PROPERTY;

ANTI-INFECTIVE AGENTS; CORROSION; DESULFOVIBRIO; ESCHERICHIA COLI; METALS; POLYMERS; STAPHYLOCOCCUS AUREUS; STAPHYLOCOCCUS EPIDERMIDIS; SURFACE PROPERTIES; WATER;

EID: 84855182282     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am200646t     Document Type: Article

References (123)

1. Meyer, B. Int. Biodeter. Biodegr. 2003, 51, 249-253
2. Beech, I. B.; Sunner, J. A.; Hiraoka, K. Int. Microb. 2005, 8, 157-169
3. Rao, T. S. Corros. Rev. 2009, 333-365
4. Beech, I. B.; Sunner, J. Curr. Opin. Biotechnol. 2004, 15, 181-186
5. Heitz, E.; Flemming, H. C.; Sand, W., Eds. Microbially Influenced Corrosion of Materials; Springer Verlag: Berlin, 1996.
6. Javaherdashti, R. A. Anti-Corros. Methods Mater. 1999, 46, 173-180
7. Videla, H. A. Biofouling 2000, 15, 37-47
8. Beech, I. B.; Campbell, S. A. Electrochim. Acta 2008, 54, 14-21
9. Schultz, M. P.; Swain, G. W. Biofouling 2000, 15, 129-139
10. Hung, O. S.; Gosselin, L. A.; Thiyagarajan, V.; Wu, R. S. S.; Qian, P. Y. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 2005, 323, 16-26
11. Schachter, B. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 361-365
12. Darouiche, R. O. Int. J. Artif. Organ 2007, 30, 820-827
13. Hall-Stoodley, L.; Costerton, J. W.; Stoodley, P. Nat. Rev. Microbiol. 2004, 2, 95-108
14. Kang, S. T.; Asatekin, A.; Mayes, A. M.; Elimelech, M. J. Membr. Sci. 2007, 296, 42-50
15. Ostuni, E.; Chapman, R. G.; Holmlin, R. E.; Takayama, S.; Whiteside, G. M. Langmuir 2001, 17, 5605-5620
16. Rodrigues, D. F.; Elimelech, M. Biofouling 2009, 25, 401-411
17. Hori, K.; Matsumoto, S. Biochem. Eng. J. 2010, 48, 424-434
18. Saravanan, P.; Nancharaiah, Y. V.; Venugopalan, V. P.; Rao, T. S.; Jayachandran, S. Biofouling 2006, 22, 371-381
19. Sakultantimetha, A.; Keenan, H. E.; Beattie, T. K.; Aspray, T. J.; Bangkedphol, S.; Songsasen, A. Int. Biodeter. Biodegr. 2010, 64, 467-473
20. Monteiro, D. R.; Gorup, L. F.; Takamiya, A. S.; Ruvollo-Filho, A. C.; de Camargo, E. R.; Barbosa, D. B. Int. J. Antimicrob. Agents 2009, 34, 103-110
21. Rupp, M. E.; Fitzgerald, T.; Marion, N.; Helget, V.; Puumal, S.; Anderson, J. R.; Fey, P. D. Am. J. Infect. Control 2004, 32, 445-50
22. Jacobsen, S. M.; Stickler, D. J.; Mobley, H. L. T.; Shirtliff, M. E. Clin. Microbiol. Rev. 2008, 21, 26-59
23. Darouiche, R. O.; Smith, J. A., Jr.; Hanna, H.; Dhabuwala, C. B.; Steiner, M. S.; Babaian, R. J.; Boone, T. B; Scardino, P. T.; Thornby, J. I.; Raad, I. I. Urology 1999, 54, 976-981
24. Hockenhull, J. C.; Dwan, K. M.; Smith, G. W.; Gamble, C. L.; Boland, A.; Walley, T. J.; Dickson, R. C. Crit. Care Med. 2009, 37, 702-712
25. Chatzinikolaou, I.; Finkel, K.; Hanna, H.; Boktour, M.; Foringer, J.; Ho, T.; Raad, I. Am. J. Med. 2003, 115, 352-357
26. Schierholz, J. M.; Beuth, J.; Pulverer, G. Am. J. Med. 1999, 107, 101-102
27. Braydich-Stolle, L.; Hussain, S.; Schlager, J. J.; Hofmann, M. C. Toxicol. Sci. 2005, 88, 412-419
28. Silver, S. FEMS Microbiol. Rev. 2003, 27, 341-353
29. Schierholz, J. M.; Yucel, N.; Rump, A. F. E.; Beuth, J.; Pulverer, G. Int. J. Antimicrob. Agents 2002, 19, 511-516
30. Goosens, H.; Ferech, M.; Vander Stichele, R.; Elseviers, M. Lancet 2005, 365, 579-587
31. Davies, J.; Davies, D. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2010, 74, 417-433
32. Videla, H. A.; Herrera, L. K. Int. Microbiol. 2005, 8, 169-180
33. Videla, H. A.; Herrera, L. K. Int. Biodeter. Biodegr. 2009, 63, 896-900
34. Zuo, R. G. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007, 76, 1245-1253
35. Little, B. J.; Lee, J.; Ray, R. Biofouling 2007, 23, 87-97
36. Viera, M. R.; Guiamet, P. S.; de Mele, M. F. L.; Videla, H. A. Int. Biodeterior. Biodegrad. 1999, 44, 201-207
37. Donlan, R. M.; Costerton, J. W. Clin. Microbiol. Rev. 2002, 15, 167-193
38. Dunne, W. M. Clin. Microbiol. Rev. 2002, 15, 155-166
39. Guiamet, P. S.; Gómez de Saravia, S. Lat. Am. Appl. Res. 2005, 35, 295-300
40. Guezennec, J. G. Int. Biodeterior. Biodegrad. 1994, 34, 275-288
41. Stadler, R.; Wei, L.; Fuerbeth, W.; Grooters, M.; Kuklinski, A. Mater. Corros. 2010, 60, 1008-1016
42. Duan, J. Z.; Wu, S. R.; Zhang, X. J.; Huang, G. Q.; Du, M.; Hou, B. R. Electrochim. Acta 2008, 54, 22-28
43. Hernandez, G.; Kucera, V.; Thierry, D.; Pedersen, A.; Hermansson, M. Corrosion 1994, 50, 603-608
44. Jayaraman, A.; Earthman, J. C.; Wood, Y. K. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1997, 47, 62-68
45. Dubiel, M.; Hsu, C. H.; Chien, C. C.; Mansfeld, F.; Newman, D. K. Appl. Environ. Microbiol. 2002, 68, 1440-1445
46. Jayaraman, A.; Hallock, P. J.; Carson, R. M.; Lee, C. C.; Mansfeld, F. B.; Wood, T. K. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1999, 52, 267-275
47. Juzeliunas, E.; Ramanauskas, R.; Lugauskas, A.; Samuleviciene, M.; Leinartas, K. Electrochem. Commun. 2005, 7, 305-311
48. Zuo, R.; Kus, E.; Mansfeld, F. B.; Wood, T. K. Corros. Sci. 2005, 47, 279-287
49. Pavissich, J. P; Vargas, I. T.; Gonzalez, B.; Pasten, P. A.; Pizzrro, G. E. J. Appl Microbio. 2010, 109, 771-782
50. Vukovic, M.; Cvetkovski, V.; Conic, V. Corros. Rev. 2009, 27, 1-22
51. Bethencourt, M.; Garcia de Lomas, J.; Corzo, A.; Villahermosa, D.; Matres, V. Revista de Metalurgia 2010, 46, 37-51
52. Stadler, R.; Fuerbeth, W.; Harneit, K.; Grooters, M.; Woellbrink, M.; Sand, W. Electrochim. Acta 2008, 54, 91-99
53. Koch, G. H.; Brongers, M. P. H.; Thompson, N. G.; Virmani, Y. P.; Payer, J. H. Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States, Report FHWA-RD-01-156; National Technical Information Service: Springfield, VA, 2002
54. Sorensen, P. A.; Kiil, S.; Dam-Johansen, K.; Weinell, C. E. J. Coat. Technol. Res. 2009, 6, 135-176
55. Cano, E.; Lafuente, D.; Bastidas, D. M. J. Solid State Electrochem. 2010, 14, 281-39
56. Andreeva, D. V.; Shchukin, D. G. Mater. Today 2008, 11, 24-30
57. Mazumder, M. M.; Trigwell, S.; Ali, N.; Mazumder, M. K.; Mehta, J. L. J. Biomater. Sci. Polymer Ed. 2003, 14, 1351-1362
58. Mansfeld, F. B.; Xiao, H.; Han, L. T.; Lee, C. C. Prog. Org. Coatings 1997, 30, 89-100
59. Little, B. J.; Ray, R. I.; Wagner, P. A.; Jones-Meehan, J.; Lee, C. C.; Mansfeld, F. B. Biofouling 1999, 13, 301-321
60. Al-Darbi, M. M.; Muntasser, Z. M.; Tango, M.; Islam, M. R. Energy Sources 2002, 24, 1009-1018
61. Yuan, S. J.; Xu, F. J.; Pehkonen, S. O.; Ting, Y. P; Kang, E. T.; Neoh, K. G. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, C196-C210
62. Videla, H. A. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2002, 49, 259-270
63. Rajasekar, A.; Ting, Y. P. Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, 2040-2046
64. Chapman, J.; Weir, E.; Regan, F. Colloids Surf., B 2010, 78, 208-216
65. Savelyev, Y.; Rudenko, A.; Robota, L.; Koval, E.; Savelyeva, O.; Markovskaya, L.; Veselov, V. Acta Astronaut. 2009, 64, 36-40
66. Yuan, S. J.; Xu, F. J.; Kang, E. T.; Pehkonen, S. O J. Electrochem. Soc. 2007, 154, C645-C657
67. Yuan, S. J.; Liu, C. K.; Pehkonen, S. O.; Bai, R. B.; Neoh, K. G.; Ting, Y. P.; Kang, E. T. Biofouling 2009, 25, 109-125
68. Yuan, S. J.; Xu, F. J.; Pehkonen, S. O.; Ting, Y. P.; Neoh, K. G.; Kang, E. T. Biotechnol. Bioeng. 2009, 103, 268-281
69. Yuan, S. J.; Pehkonen, S. O.; Ting, Y. P.; Neoh, K. G.; Kang, E. T. ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 640-652
70. Yuan, S. J.; Pehkonen, S. O.; Ting, Y. P.; Neoh, K. G.; Kang, E. T. Langmuir 2010, 26, 6728-6736
71. Liu, H. F.; Huang, L.; Huang, Z.; Qi, G. T.; Sanada, K.; Harima, Y. J. Wuhan Univ. Technol., Mater. Sci. Ed. 2008, 23, 536-540
72. Wan, D.; Yuan, S. J.; Neoh, K. G.; Kang, E. T. J. Electrochem. Soc. 2009, 156, C266-C274
73. Wan, D.; Yuan, S. J.; Neoh, K. G.; Kang, E. T. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 1653-1662
74. Tiller, J. C.; Lee, S. B.; Lewis, K.; Klibanov, A. M. Biotechnol. Bioeng. 2002, 79, 465-471
75. Huang, J.; Koepsel, R. R.; Murata, H.; Wu, W.; Lee, S. B. Langmuir 2008, 24, 6785-6795
76. Fan, X. W.; Lin, L. J.; Dalsin, J. L.; Messersmith, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15843-15847
77. Milovic, N. M.; Wang, J.; Lewis, K.; Klibanov, A. M. Biotechnol. Bioeng. 2005, 90, 715-722
78. Koplin, S. A.; Lin, S.; Domanski, T. Biotechnol. Prog. 2008, 24, 1160-1165
79. Gao, B. J.; Zhang, X.; Sheng, Y. L. Mater. Chem. Phys. 2008, 108, 375-381
80. Finsgar, M.; Fassbender, S.; Nicolini, F.; Milosev, I. Corros. Sci. 2009, 51, 525-533
81. Braunecker, W. A.; Matyjaszewski, K. Prog. Polym. Sci. 2007, 32, 93-146
82. Spinks, G. M.; Dominis, A. J.; Wallace, G. G.; Tallman, D. E. J. Solid. State Electrochem. 2002, 6, 73-84
83. Rohwerder, M. Int. J. Mater. Res. 2009, 100, 1331-1342
84. Callow, J. A.; Callow, M. E. Nat. Commun. 2011, 2, 244
85. Yuan, S. J.; Wan, D.; Liang, B.; Pehkonen, S. O.; Ting, Y. P.; Neoh, K. G.; Kang, E. T. Langmuir 2010, 27, 2761-2774
86. Yang, W. J.; Cai, T.; Neoh, K. G.; Kang, E. T.; Dickinson, G. H.; Teo, S. L. M.; Rittschof, D. Langmuir 2011, 27, 7065-7076
87. Gristina, A. G. Science 1987, 237, 1588-1595
88. Nejadnik, M. R.; van der Mei, H. C.; Norde, W.; Busscher, H. J. Biomaterials 2008, 29, 4117-4121
89. Nejadnik, M. R.; Engelsman, A. F.; Saldarriaga Fernandez, I. C.; Busscher, H. J.; Norde, W.; van der Mei, H. C. J. Antimicrob. Chemother. 2008, 62, 1323-1325
90. Saldarriaga Fernandez, I. C.; van der Mei, H. C.; Metzger, S.; Grainger, D. W.; Engelsman, A. F.; Nejadnik, M. R.; Busscher, H. J. Acta Biomater. 2010, 6, 1119-1124
91. Roosjen, A.; Norde, W.; van der Mei, H. C.; Busscher, H. J. Prog. Colloid Polym. Sci. 2006, 132, 138-144
92. Pitt, W. G.; Morris, R. N.; Mason, M. L.; Hall, M. W.; Luo, Y.; Prestwich, G. D. J. Biomed. Mater. Res. 2004, 68A, 95-106
93. Cassinelli, C.; Morra, M.; Pavesio, A.; Renier, D. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2000, 11, 961-977
94. Khoo, X. J.; Hamilton, P.; OToole, G. A.; Snyder, B. D.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10992-10997
95. Khoo, X. J.; OToole, G. A.; Nair, S. A.; Snyder, B. D.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W. Biomaterials 2010, 31, 9285-9292
96. Kenausis, G. L.; Voros, J.; Elbert, D. L.; Huang, N.; Hofer, R.; Ruiz-Taylor, L.; Textor, M.; Hubbell, J. A.; Spencer, N. D. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3298-3309
97. Tosatti, S.; De Paul, S. M.; Askendal, A.; VandeVondele, S.; Hubbell, J. A.; Tengvall, P.; Textor, M. Biomaterials 2003, 24, 4949-4958
98. Harris, L. G.; Tosatti, S.; Wieland, M.; Textor, M.; Richards, R. G. Biomaterials 2004, 25, 4135-4148
99. Cheng, G.; Zhang, Z.; Chen, S.; Bryers, J. D.; Jiang, S. Biomaterials 2007, 28, 4192-4199
100. Cheng, G.; Li, G.; Xue, H.; Chen, S.; Bryers, J. D.; Jiang, S. Biomaterials 2009, 30, 5234-5240
101. Zhang, F.; Zhang, Z. B.; Zhu, X. L.; Kang, E. T.; Neoh, K. G. Biomaterials 2008, 29, 4751-4759
102. Zhang, F.; Shi, Z. L.; Chua, P. H.; Kang, E. T.; Neoh, K. G. Ind. Eng. Chem. Res. 2007, 46, 9077-9086
103. Harris, L. G.; Patterson, L. M.; Bacon, C.; ap Gwynn, I.; Richards, R. G. J. Biomed. Mater. Res. 2005, 73A, 12-20
104. Subbiahdoss, G.; Pidhatika, B.; Coullerez, G.; Charnley, M.; Kuijer, R.; van der Mei, H. C.; Textor, M.; Busscher, H. J. Eur. Cells Mater. 2010, 19, 205-213
105. Chua, P. H.; Neoh, K. G.; Kang, E. T.; Wang, W. Biomaterials 2008, 29, 1412-1421
106. Di Martino, A.; Sittinger, M.; Risbud, M. V. Biomaterials 2005, 26, 5983-5990
107. Raafat, D.; von Bargen, K.; Haas, A.; Sahl, H. G. Appl. Environ. Microb. 2008, 74, 3764-3773
108. Hamilton, V.; Yuan, Y. L.; Rigney, D. A.; Chesnutt, B. M.; Puckett, A. D.; Ong, J. L.; Yang, Y.; Haggard, W. O.; Elder, S. H.; Bumgardner, J. D. Polym. Int. 2007, 56, 641-647
109. Arpornmaeklong, P.; Suwatwirote, N.; Pripatnanot, P.; Oungbho, K. Int. J. Oral Maxillofacial Surg. 2007, 36, 328-37
110. Chua, P. H.; Neoh, K. G.; Shi, Z. L.; Kang, E. T. J. Biomed. Mater. Res. 2008, 87A, 1061-1074
111. Decher, G. Science 1997, 277, 1232-1237
112. Croll, T. I.; OConnor, A. J.; Stevens, G. W.; Cooper-White, J. J. Biomacromolecules 2006, 7, 1610-1622
113. Shi, Z. L.; Neoh, K. G.; Kang, E. T.; Poh, C. K.; Wang, W. J. Biomed. Mater. Res. 2008, 86A, 865-872
114. Greene, A. H.; Bumgardner, J. D.; Yang, Y.; Moseley, J.; Haggard, W. O. Clin. Orthop. Relat. Res. 2008, 466, 1699-1704
115. Fan, X.; Lin, L.; Dalsin, J. L.; Messersmith, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15843-15847
116. Martin, H. J.; Schulz, K. H.; Bumgardner, J. D.; Walters, K. B. Langmuir 2007, 23, 6645-6651
117. Maddikeri, R. R.; Tosatti, S.; Schuler, M.; Chessari, S.; Textor, M.; Richards, R. G.; Harris, L. G. J. Biomed. Mater. Res. 2008, 84A, 425-435
118. Harwood, P. J.; Giannoudis, P. V. Expert Opin. Drug. Saf. 2005, 4, 75-89
119. Groeneveld, E. H.; Burger, E. H. Eur. J. Endocrinol. 2000, 142, 9-21
120. Karageorgiou, V.; Meinel, L.; Hofmann, S.; Malhotra, A.; Volloch, V.; Kaplan, D. J. Biomed. Mater. Res. 2004, 71A, 528-537
121. Shi, Z. L.; Neoh, K. G.; Kang, E. T.; Poh, C. K.; Wang, W. Tissue Eng., Part A 2009, 15, 417-426
122. Shi, Z. L.; Neoh, K. G.; Kang, E. T.; Poh, C. K.; Wang, W. Biomacromolecules 2009, 10, 1603-1611
123. Hu, X. F.; Neoh, K. G.; Shi, Z. L.; Kang, E. T.; Poh, C. K.; Wang, W. Biomaterials 2010, 31, 8854-8863