The present and future of biologically inspired adhesive interfaces and materials

Langmuir

Volumn 28, Issue 4, 2012, Pages 2200-2205

  Brubaker, Carrie E ^a,b,d   Messersmith, Phillip B ^a,b,c  

^a Northwestern University   (United States)

^b NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^c NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^d EPFL   (Switzerland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOLOGICAL ADHESIVES; BIOLOGICALLY INSPIRED ADHESIVES; MYTILUS EDULIS; NATURAL WORLD; SYNTHETIC ADHESIVES;

BIOLOGICAL MATERIALS; CHARACTERIZATION;

INTERFACES (MATERIALS);

ADHESIVE AGENT;

ANIMAL; BIOMIMETICS; HUMAN; METHODOLOGY; REVIEW; SURFACE PROPERTY;

ADHESIVES; ANIMALS; BIOMIMETICS; HUMANS; SURFACE PROPERTIES;

EID: 84856496186     PISSN: 07437463     EISSN: 15205827     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/la300044v     Document Type: Review

References (101)

1. Brown, C. H. Q. J. Microsc. Sci. 1952, 93, 487
2. Waite, J. H. Integr. Comp. Biol 2002, 42, 1172
3. Lee, B. P.; Messersmith, P. B.; Israelachvili, J. N.; Waite, J. H. Annu. Rev. Mater. Res. 2011, 41, 99
4. Stewart, R. J.; Ransom, T. C.; Hlady, V. J; Polym Sci, B Polym. Phys. 2011, 49, 757
5. Silverman, H. G.; Roberto, F. F. Mar. Biotechnol. 2007, 9, 661
6. Sagert, J.; Sun, C.; Waite, J. H. In Biological Adhesives; Smith, A. M.; Callow, J. A., Eds.; Springer: Berlin, 2006; p 125.
7. Yamamoto, H. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1987, 613
8. Yamamoto, H. J. Adhes. Sci. Technol. 1987, 1, 177
9. Filpula, D. R.; Lee, S. M.; Link, R. P.; Strausberg, S. L.; Strausberg, R. L. Biotechnol. Prog. 1990, 6, 171
10. Hwang, D. S.; Gim, Y.; Cha, H. J. Biotechnol. Prog. 2005, 21, 965
11. Hwang, D. S.; Yoo, H. J.; Jun, J. H.; Moon, W. K.; Cha, H. J. Appl. Environ. Microbiol. 2004, 70, 3352
12. Papov, V. V.; Diamond, T. V.; Biemann, K.; Waite, J. H. J. Biol. Chem. 1995, 270, 20183
13. Waite, J. H.; Qin, X. Biochemistry 2001, 40, 2887
14. Stewart, R. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2011, 89, 27
15. Lim, S.; Kim, K. R.; Choi, Y. S.; Kim, D.-K.; Hwang, D.; Cha, H. J. Biotechnol. Prog. 2011, 27, 1390-1396
16. Yu, J.; Wei, W.; Danner, E.; Ashley, R. K.; Israelachvili, J. N.; Waite, J. H. Nat. Chem. Biol. 2011, 7, 588
17. Ye, Q.; Zhou, F.; Liu, W. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 4244
18. Lee, H.; Scherer, N. F.; Messersmith, P. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 12999
19. Yu, M. E.; Hwang, J. Y.; Deming, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5825
20. Zhao, H.; Waite, J. H. J. Biol. Chem. 2006, 281, 26150
21. Fan, X.; Lin, L.; Dalsin, J. L.; Messersmith, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15843
22. Ye, Q.; Wang, X.; Li, S.; Zhou, F. Macromolecules 2010, 43, 5554
23. Zobrist, C.; Sobocinski, J.; Lyskawa, J.; Fournier, D.; Miri, V.; Traisnel, M.; Jimenez, M.; Woisel, P. Macromolecules 2011, 44, 5883
24. Li, G.; Xue, H.; Cheng, G.; Chen, S.; Zhang, F.; Jiang, S. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 15269
25. Fan, X.; Lin, L.; Messersmith, P. B. Biomacromolecules 2006, 7, 2443
26. Wach, J.-Y.; Malisova, B.; Bonazzi, S.; Tosatti, S.; Textor, M.; Zürcher, S.; Gademann, K. Chem.-Eur. J. 2008, 14, 10579
27. Dalsin, J. L.; Lin, L.; Tosatti, S.; Vörös, J.; Textor, M.; Messersmith, P. B. Langmuir 2004, 21, 640
28. Statz, A. R.; Meagher, R. J.; Barron, A. E.; Messersmith, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7972
29. Dalsin, J. L.; Hu, B.-H.; Lee, B. P.; Messersmith, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4253
30. Lee, H.; Lee, Y.; Statz, A. R.; Rho, J.; Park, T. G.; Messersmith, P. B. Adv. Mater. 2008, 20, 1619
31. Lee, B. P.; Chao, C.-Y.; Nunalee, F. N.; Motan, E.; Shull, K. R.; Messersmith, P. B. Macromolecules 2006, 39, 1740
32. Huang, K.; Lee, B. P.; Ingram, D. R.; Messersmith, P. B. Biomacromolecules 2002, 3, 397
33. Bilic, G.; Brubaker, C.; Messersmith, P. B.; Mallik, A. S.; Quinn, T. M.; Haller, C.; Done, E.; Gucciardo, L.; Zeisberger, S. M.; Zimmermann, R.; Deprest, J.; Zisch, A. H. Am. J. Obstet. Gynecol. 2010, 202, 85e1
34. Brubaker, C. E.; Kissler, H.; Wang, L. J.; Kaufman, D. B.; Messersmith, P. B. Biomaterials 2010, 31, 420
35. Waite, J. H.; Jensen, R. A.; Morse, D. E. Biochemistry 1992, 31, 5733
36. Zhao, H.; Sun, C.; Stewart, R. J.; Waite, J. H. J. Biol. Chem. 2005, 280, 42938
37. Stevens, M. J.; Steren, R. E.; Hlady, V.; Stewart, R. J. Langmuir 2007, 23, 5045
38. Stewart, R. J.; Weaver, J. C.; Morse, D. E.; Waite, J. H. J. Exp. Biol. 2004, 207, 4727
39. Shao, H.; Bachus, K. N.; Stewart, R. J. Macromol. Biosci. 2009, 9, 464
40. Shao, H.; Stewart, R. J. Adv. Mater. 2010, 22, 729
41. Winslow, B. D.; Shao, H.; Stewart, R. J.; Tresco, P. A. Biomaterials 2010, 31, 9373
42. Endrizzi, B. J.; Stewart, R. J. J. Adhes. 2009, 85, 546
43. Wang, C. S.; Svendsen, K. K.; Stewart, R. J. Biological Adhesive Systems; Byern, J.,; Grunwald, I., Eds.; Springer: Vienna, 2010; p 169.
44. Stewart, R. J.; Wang, C. S.; Shao, H. Adv. Colloid Interface Sci. 2011, 167, 85
45. Stewart, R. J.; Wang, C. S. Biomacromolecules 2010, 11, 969
46. Dickinson, G. H.; Vega, I. E.; Wahl, K. J.; Orihuela, B.; Beyley, V.; Rodriguez, E. N.; Everett, R. K.; Bonaventura, J.; Rittschof, D. J. Exp. Biol. 2009, 212, 3499
47. Kamino, K.; Inoue, K.; Maruyama, T.; Takamatsu, N.; Harayama, S.; Shizuri, Y. J. Biol. Chem. 2000, 275, 27360
48. Naldrett, M. J. J. Mar. Biol. Assoc. U.K. 1993, 73, 689
49. Barlow, D. E.; Dickinson, G. H.; Orihuela, B.; Kulp, J. L.; Rittschof, D.; Wahl, K. J. Langmuir 2010, 26, 6549
50. Sullan, R. M. A.; Gunari, N.; Tanur, A. E.; Yuri, C.; Dickinson, G. H.; Orihuela, B.; Rittschof, D.; Walker, G. C. Biofouling 2009, 25, 263
51. Wiegemann, M.; Watermann, B. J. Adhes. Sci. Technol. 2003, 17, 1957
52. Kamino, K. Mar. Biotechnol. 2008, 10, 111
53. Kamino, K. In Biological Adhesives; Smith, A. M.; Callow, J. A., Eds.; Springer: Berlin, 2006; p 145.
54. Berglin, M.; Gratenholm, P. Colloids Surf., B 2003, 28, 107
55. Burkett, J. R.; Hight, L. M.; Kenny, P.; Wilker, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12531
56. Graham, L. D.; Glattauer, V.; Huson, M. G.; Maxwell, J. M.; Knott, R. B.; White, J. W.; Vaughan, P. R.; Peng, Y.; Tyler, M. J.; Werkmeister, J. A.; Ramshaw, J. A. Biomacromolecules 2005, 6, 3300
57. Graham, L. D.; Danon, S. J.; Johnson, G.; Braybrook, C.; Hart, N. K.; Varley, R. J.; Evans, M. D. M.; McFarland, G. A.; Tyler, M. J.; Werkmeister, J. A.; Ramshaw, J. A. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2010, 93A, 429
58. Millar, N. L.; Bradley, T. A.; Walsh, N. A.; Appleyard, R. C.; Tyler, M. J.; Murrell, G. A. J. Shoulder Elbow Surg. 2009, 18, 639
59. Graham, L. D.; Glattauer, V.; Peng, Y. Y.; Vaughan, P. R.; Werkmeister, J. A.; Tyler, M. J.; Ramshaw, J. A. In Biological Adhesives; Smith, A. M.; Callow, J. A., Eds.; Springer: Berlin, 2006; p 257.
60. Szomor, Z. L.; Murrell, G. A. C.; Appleyard, R. C.; Tyler, M. J. Techniques in Knee Surgery 2008, 7, 261
61. Ewoldt, R. H.; Clasen, C.; Hosoi, A. E.; McKinley, G. H. Soft Matter 2007, 3, 634
62. Hwang, D. S.; Zeng, H.; Masic, A.; Harrington, M. J.; Israelachvili, J. N.; Waite, J. H. J Biol. Chem. 2010, 285, 25850
63. Taylor, S. W.; Luther, G. W., III; Waite, J. H. Inorg. Chem. 1994, 33, 5819
64. Harrington, M. J.; Masic, A.; Holten-Andersen, N.; Waite, J. H.; Fratzl, P. Science 2010, 328, 216
65. Sever, M. J.; Weisser, J. T.; Monahan, J.; Srinivasan, S.; Wilker, J. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 448
66. Holten-Andersen, N.; Harrington, M. J.; Birkedal, H.; Lee, B. P.; Messersmith, P. B.; Lee, K. Y.; Waite, J. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 2651
67. Mancuso Nichols, C. A.; Nairn, K. M.; Glattauer, V.; Blackburn, S. I.; Ramshaw, J. A. M.; Graham, L. D. J. Adhes. 2009, 85, 97
68. Waite, J. H.; Tanzer, M. L. Science 1981, 212, 1038
69. Yu, M.; Deming, T. J. Macromolecules 1998, 31, 4739
70. Lee, H.; Dellatore, S. M.; Miller, W. M.; Messersmith, P. B. Science 2007, 318, 426
71. Kang, K.; Choi, I. S.; Nam, Y. Biomaterials 2011, 32, 6374
72. Lai, M.; Cai, K.; Zhao, L.; Chen, X.; Hou, Y.; Yang, Z. Biomacromolecules 2011, 12, 1097
73. Ku, S. H.; Park, C. B. Biomaterials 2010, 31, 9431
74. Ku, S. H.; Lee, J. S.; Park, C. B. Langmuir 2010, 26, 15104
75. Yang, S. H.; Kang, S. M.; Lee, K. B.; Chung, T. D.; Lee, H.; Choi, I. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2795
76. Boesel, L. F.; Greiner, C.; Arzt, E.; del Campo, A. Adv. Mater. 2010, 22, 2125
77. Glass, P.; Chung, H.; Washburn, N. R.; Sitti, M. Langmuir 2010, 26, 17357
78. Lee, H.; Lee, B. P.; Messersmith, P. B. Nature 2007, 448, 338
79. Goldmann, A. S.; Schödel, C.; Walther, A.; Yuan, J.; Loos, K.; Müller, A. H. E. Macromol. Rapid Commun. 2010, 31, 1608
80. Ren, Y.; Rivera, J. G.; He, L.; Kulkarni, H.; Lee, D. K.; Messersmith, P. B. BMC Biotechnol. 2011, 11, 63
81. Podsiadlo, P.; Liu, Z. Q.; Paterson, D.; Messersmith, P. B.; Kotov, N. A. Adv. Mater. 2007, 19, 949
82. Zhang, M.; Liu, M.; Bewick, S.; Suo, Z. J. Biomed. Nanotechnol. 2009, 5, 294
83. Zhang, M.; Liu, M.; Prest, H.; Fischer, S. Nano Lett. 2008, 8, 1277
84. Yin, M.; Yuan, Y.; Liu, C.; Wang, J. Biomaterials 2009, 30, 2764
85. Hwang, D. S.; Waite, J. H.; Tirrell, M. Biomaterials 2010, 31, 1080
86. Ku, S. H.; Ryu, J.; Hong, S. K.; Lee, H.; Park, C. B. Biomaterials 2010, 31, 2535
87. Gao, C.; Li, G.; Xue, H.; Yang, W.; Zhang, F.; Jiang, S. Biomaterials 2010, 31, 1486
88. Pechey, A.; Elwood, C. N.; Wignall, G. R.; Dalsin, J. L.; Lee, B. P.; Vanjecek, M.; Welch, I.; Ko, R.; Razvi, H.; Cadieux, P. A. J. Urol. 2009, 182, 1628
89. You, I.; Kang, S. M.; Byun, Y.; Lee, H. Bioconjugate Chem. 2011, 22, 1264
90. Bae, K. H.; Kim, Y. B.; Lee, Y.; Hwang, J.; Park, H.; Park, T. G. Bioconjugate Chem. 2010, 21, 505
91. Amstad, E.; Zurcher, S.; Mashaghi, A.; Wong, J. Y.; Textor, M.; Reimhult, E. Small 2009, 5, 1334
92. Sun, I.-C.; Eun, D.-K.; Na, J. H.; Lee, S.; Kim, I.-J.; Youn, I.-C.; Ko, C.-Y.; Kim, H.-S.; Lim, D.; Choi, K.; Messersmith, P. B.; Park, T. G.; Kim, S. Y.; Kwon, I. C.; Kim, K.; Ahn, C.-H. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 13341
93. Zeng, R.; Luo, Z.; Zhou, D.; Cao, F.; Wang, Y. Electrophoresis 2010, 31, 3334
94. Ham, H. O.; Liu, Z.; Lau, K. H.; Lee, H.; Messersmith, P. B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2011, 50, 732
95. Schultz, M. P.; Bendick, J. A.; Holm, E. R.; Hertel, W. M. Biofouling 2011, 27, 87
96. Schultz, M. P. Biofouling 2007, 23, 331
97. Rittschof, D.; Orihuela, B.; Harder, T.; Stafslien, S.; Chisholm, B.; Dickinson, G. H. PLoS One 2011, 6, e16487
98. Wang, L.; Yang, Z.; Gao, J.; Xu, K.; Gu, H.; Zhang, B.; Zhang, X.; Xu, B. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13358
99. Yang, L.; Phua, S. L.; Teo, J. K. H.; Toh, C. L.; Lau, S. K.; Ma, J.; Lu, X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 3026
100. Arena, J. T.; McCloskey, B.; Freeman, B. D.; McCutcheon, J. R. J. Membr. Sci. 2011, 375, 55
101. Zhu, L. P.; Yu, J. Z.; Xu, Y. Y.; Xi, Z. Y.; Zhu, B. K. Colloids Surf., B 2009, 69, 152