Biocompatible and bioactive surface modifications for prolonged in vivo efficacy

Chemical Reviews

Volumn 112, Issue 3, 2012, Pages 1615-1632

  Meyers, Steven R ^a   Grinstaff, Mark W ^a  

^a BOSTON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOACTIVE SURFACES; HIGH DENSITY; HUBBELL; HYDROPHOBIC INTERACTIONS; IN-VIVO; OCTADECYLTRICHLOROSILANE; PLATELET ADHESION; POLYMER BRUSHES; SELECTIVE SURFACE MODIFICATION; SURFACE COATINGS; SURFACE-INITIATED ATOM TRANSFER RADICAL POLYMERIZATIONS; TWO-STEP REACTIONS;

DENDRIMERS;

SURFACE ACTIVE AGENTS;

BIOMATERIAL;

AMINO ACID SEQUENCE; ANIMAL; BIOFOULING; BIOMIMETICS; CHEMISTRY; HUMAN; MOLECULAR GENETICS; PROSTHESES AND ORTHOSES; REVIEW; SURFACE PROPERTY; TIME;

AMINO ACID SEQUENCE; ANIMALS; BIOFOULING; BIOMIMETICS; COATED MATERIALS, BIOCOMPATIBLE; HUMANS; MOLECULAR SEQUENCE DATA; PROSTHESES AND IMPLANTS; SURFACE PROPERTIES; TIME FACTORS;

EID: 84858394503     PISSN: 00092665     EISSN: 15206890     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr2000916     Document Type: Review

References (129)

1. Ratner, B. D. J. Dental Educ. 2001, 65, 1340
2. Anderson, J. M. Annu. Rev. Mater. Res. 2001, 31, 81
3. Williams, D. F. Biomaterials 2008, 29, 2941
4. Volny, M.; Elam, W. T.; Ratner, B. D.; Turecek, F. J. Biomed. Mater. Res., Part B 2007, 80, 505
5. Morra, M.; Cassinelli, C.; Carpi, A.; Giardino, R.; Fini, M. Biomed. Pharmacother. 2006, 60, 365
6. Huang, B.; Wu, H.; Kim, S.; Zare, R. N. Lab Chip 2005, 5, 1005
7. Gupta, A. S.; Wang, S.; Link, E.; Anderson, E. H.; Hofmann, C.; Lewandowski, J.; Kottke-Marchant, K.; Marchant, R. E. Biomaterials 2006, 27, 3084
8. Zhu, J.; Marchant, R. E. Biomacromolecules 2006, 7, 1036
9. Rodrigues, S. N.; Goncalves, I. C.; Martins, M. C.; Barbosa, M. A.; Ratner, B. D. Biomaterials 2006, 27, 5357
10. Chuang, W. H.; Lin, J. C. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2007, 82A, 820
11. Wyszogrodzka, M.; Haag, R. Biomacromolecules 2009, 10, 1043
12. Wyszogrodzka, M.; Haag, R. Langmuir 2009, 25, 5703
13. Weinhart, A. M.; Grunwald, I.; Wyszogrodska, M.; Gaetjen, L.; Hartwig, A.; Haag, R. Chem.-Asian J. 2010, 5, 1992
14. Metzke, M.; Bai, J. Z.; Guan, Z. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7760
15. Urakami, H.; Guan, Z. Biomacromolecules 2008, 9, 592
16. Heuberger, M.; Drobek, T.; Spencer, N. D. Biophys. J. 2005, 88, 495
17. Lopez, G. P.; Ratner, B. D.; Tidwell, C. D.; Haycox, C. L.; Rapoza, R. J.; Horbett, T. A. J. Biomed. Mater. Res. 1992, 26, 415
18. Cao, L.; Chang, M.; Lee, C. Y.; Castner, D. G.; Sukavaneshvar, S.; Ratner, B. D.; Horbett, T. A. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2007, 81A, 827
19. Cao, L.; Sukavaneshvar, S.; Ratner, B. D.; Horbett, T. A. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2006, 79, 788
20. Salim, M.; Mishra, G.; Fowler, G. J.; O'Sullivan, B.; Wright, P. C.; McArthur, S. L. Lab Chip 2007, 7, 523
21. Menzies, D. J.; Cowie, B.; Fong, C.; Forsythe, J. S.; Gengenbach, T. R.; McLean, K. M.; Puskar, L.; Textor, M.; Thomsen, L.; Tobin, M.; Muir, B. W. Langmuir 2010, 26, 13987
22. Muir, B. W.; Tarasova, A.; Gengenbach, T. R.; Menzies, D. J.; Meagher, L.; Rovere, F.; Fairbrother, A.; McLean, K. M.; Hartley, P. G. Langmuir 2008, 24, 3828
23. Anderson, G. W.; Zimmerman, J. E.; Callahan, F. M. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 3039
24. Anderson, G. W.; Zimmerman, J. E.; Callahan, F. M. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 1839
25. Kang, C. K.; Lee, Y. S. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2007, 18, 1389
26. Fan, X.; Lin, L.; Messersmith, P. B. Biomacromolecules 2006, 7, 2443
27. Chen, H.; Zhang, Z.; Chen, Y.; Brook, M. A.; Sheardown, H. Biomaterials 2005, 26, 2391
28. Kolb, H. C.; Finn, M. G.; Sharpless, K. B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2001, 40, 2004
29. Sun, X. L.; Stabler, C. L.; Cazalis, C. S.; Chaikof, E. L. Bioconjugate Chem. 2006, 17, 52
30. Durmaz, Y. Y.; Sangermano, M.; Yagci, Y. J. Polym. Sci., Part A 2010, 48, 2862
31. Lavanant, L.; Pullin, B.; Hubbell, J. A.; Klok, H. A. Macromol. Biosci. 2010, 10, 101
32. Zhao, C.; Li, L.; Zheng, J. Langmuir 2010, 26, 17375
33. Ma, H.; Textor, M.; Clark, R. L.; Chilkoti, A. Biointerphases 2006, 1, 35
34. Hucknall, A.; Simnick, A. J.; Hill, R. T.; Chilkoti, A.; Garcia, A.; Johannes, M. S.; Clark, R. L.; Zauscher, S.; Ratner, B. D. Biointerphases 2009, 4, F50
35. Bearinger, J. P.; Castner, D. G.; Healy, K. E. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 1998, 9, 629
36. Fernández, I. C. S.; Busscher, H. J.; Metzger, S. W.; Grainger, D. W.; van der Mei, H. C. Biomaterials 2011, 32, 979
37. Revzin, A.; Sekine, K.; Sin, A.; Tompkins, R. G.; Toner, M. Lab Chip 2005, 5, 30
38. Kim, P.; Jeong, H. E.; Khademhosseini, A.; Suh, K. Y. Lab Chip 2006, 6, 1432
39. Thierry, B.; Winnik, F. M.; Merhi, Y.; Griesser, H. J.; Tabrizian, M. Langmuir 2008, 24, 11834
40. Sarkar, A.; Carver, P. I.; Zhang, T.; Merrington, A.; Bruza, K. J.; Rousseau, J. L.; Keinath, S. E.; Dvornic, P. R. J. Membr. Sci. 2010, 349, 421
41. Scott, E. A.; Nichols, M. D.; Cordova, L. H.; George, B. J.; Jun, Y. S.; Elbert, D. L. Biomaterials 2008, 29, 4481
42. Kim, J.; Wacker, B. K.; Elbert, D. L. Biomacromolecules 2007, 8, 3682
43. Prime, K. L.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 10714
44. Li, L.; Chen, S.; Zheng, J.; Ratner, B. D.; Jiang, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2934
45. Arima, Y.; Iwata, H. Biomaterials 2007, 28, 3074
46. Singh, N.; Cui, X.; Boland, T.; Husson, S. M. Biomaterials 2007, 28, 763
47. Flynn, N. T.; Tran, T. N. T.; Cima, M. J.; Langer, R. Langmuir 2003, 19, 10909
48. Dalsin, J., L; Hu, B. H.; Lee, B. P.; Messersmith, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4253
49. Dalsin, J. L.; Lin, L.; Tosatti, S.; Voros, J.; Textor, M.; Messersmith, P. B. Langmuir 2005, 21, 640
50. Statz, A. R.; Meagher, R. J.; Barron, A. E.; Messersmith, P. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7972
51. Kang, S. M.; Rho, J.; Choi, I. S.; Messersmith, P. B.; Lee, H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13224
52. Michel, R.; Pasche, S.; Textor, M.; Castner, D. G. Langmuir 2005, 21, 12327
53. Pasche, S.; Voros, J.; Griesser, H. J.; Spencer, N. D.; Textor, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17545
54. Lee, S.; Voros, J. Langmuir 2005, 21, 11957
55. Marie, R.; Beech, J. P.; Voros, J.; Tegenfeldt, J. O.; Hook, F. Langmuir 2006, 22, 10103
56. Billinger, M.; Buddeberg, F.; Hubbell, J. A.; Elbert, D. L.; Schaffner, T.; Mettler, D.; Windecker, S.; Meier, B.; Hess, O. M. J. Invasive Cardiol. 2006, 18, 423
57. Blattler, T. M.; Pasche, S.; Textor, M.; Griesser, H. J. Langmuir 2006, 22, 5760
58. Hoess, R. H. Chem. Rev. 2001, 101, 3205
59. Smith, G. P.; Petrenko, V. A. Chem. Rev. 1997, 97, 391
60. Kenan, D. J.; Walsh, E. B.; Meyers, S. R.; O'Toole, G. A.; Carruthers, E. G.; Lee, W. K.; Zauscher, S.; Prata, C. A. H.; Grinstaff, M. W. Chem. Biol. 2006, 13, 695
61. Khoo, X.; Hamilton, P.; O'Toole, G. A.; Snyder, B. D.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10992
62. Khoo, X.; O'Toole, G. A.; Nair, S. A.; Snyder, B. D.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W. Biomaterials 2010, 31, 9285
63. Boulmedais, F.; Frisch, B.; Etienne, O.; Lavalle, P.; Picart, C.; Ogier, J.; Voegel, J. C.; Schaaf, P.; Egles, C. Biomaterials 2004, 25, 2003
64. Richert, L.; Lavalle, P.; Payan, E.; Shu, X. Z.; Prestwich, G. D.; Stoltz, J.-F.; Schaaf, P.; Voegel, J.-C.; Picart, C. Langmuir 2004, 20, 448
65. Etienne, O.; Picart, C.; Taddei, C.; Haikel, Y.; Dimarcq, J. L.; Schaaf, P.; Voegel, J. C.; Ogier, J. A.; Egles, C. Antimicrob. Agents Chemother. 2004, 48, 3662
66. Agarwal, A.; Weis, T. L.; Schurr, M. J.; Faith, N. G.; Czuprynski, C. J.; McAnulty, J. F.; Murphy, C. J.; Abbott, N. L. Biomaterials 2010, 31, 680
67. He, T.; Chan, V. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2010, 95, 454
68. Li, Z.; Lee, D.; Sheng, X.; Cohen, R. E.; Rubner, M. F. Langmuir 2006, 22, 9820
69. Yuan, W.; Ji, J.; Fu, J.; Shen, J. J. Biomed. Mater. Res., Part B 2008, 85B, 556
70. Lee, H.; Scherer, N. F.; Messersmith, P. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 12999
71. van der Giessen, W. J.; Lincoff, A. M.; Schwart, R. S.; van Beusekom, H. M.; Serruys, P. W.; Holmes, D. R. J.; Ellis, S. G.; Topol, E. J. Circulation 1996, 94, 1690
72. Humphries, M. J. Biochem. Soc. Trans. 2000, 28, 311
73. Hynes, R. O. Cell 2002, 110, 673
74. Shin, H.; Jo, S.; Mikos, A. G. Biomaterials 2003, 24, 4353
75. Pierschbacher, M. D.; Polarek, J. W.; Craig, W. S.; Tschopp, J. F.; Sipes, N. J.; Harper, J. R. J. Cell. Biochem. 1994, 56, 150
76. Pierschbacher, M. D.; Ruoslahti, E. Nature 1984, 309, 30
77. Ruoslahti, E. Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. 1996, 12, 697
78. Hersel, U.; Dahmen, C.; Kessler, H. Biomaterials 2003, 24, 4385
79. Grant, R. P.; Spitzfaden, C.; Altroff, H.; Campbell, I. D.; Mardon, H. J. J. Biol. Chem. 1997, 272, 6159
80. Liu, L.; Chen, S.; Giachelli, C. M.; Ratner, B. D.; Jiang, S. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2005, 74, 23
81. Wang, H.; He, Y.; Ratner, B. D.; Jiang, S. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2006, 77, 672
82. Liu, L.; Qin, C.; Butler, W. T.; Ratner, B. D.; Jiang, S. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2007, 80, 102
83. Petrie, T. A.; Capadona, J. R.; Reyes, C. D.; Garcia, A. J. Biomaterials 2006, 27, 5459
84. Keselowsky, B. G.; Collard, D. M.; Garcia, A. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 5953
85. Vallieres, K.; Petitclerc, E.; Laroche, G. Macromol. Biosci. 2007, 7, 738
86. Kane, R.; Takayama, S.; Ostuni, E.; Ingber, D. E.; Whitesides, G. M. Biomaterials 1999, 20, 2363
87. Miller, E. D.; Fisher, G. W.; Weiss, L. E.; Walker, L. M.; Campbell, P. G. Biomaterials 2006, 27, 2213
88. Schmoekel, H. G.; Weber, F. E.; Schense, J. C.; Grätz, K. W.; Schawalder, P.; Hubbell, J. A. Biotechnol. Bioeng. 2005, 89, 253
89. Gauvreau, V.; Laroche, G. Bioconjugate Chem. 2005, 16, 1088
90. Santiago, L. Y.; Nowak, R. W.; Peter Rubin, J.; Marra, K. G. Biomaterials 2006, 27, 2962
91. Meinhart, J. G.; Schense, J. C.; Schima, H.; Gorlitzer, M.; Hubbell, J. A.; Deutsch, M.; Zilla, P. Tissue Eng. 2005, 11, 887
92. Morra, M.; Cassinelli, C.; Cascardo, G.; Mazzucco, L.; Borzini, P.; Fini, M.; Giavaresi, G.; Giardino, R. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2006, 78, 449
93. Tsutsumi, H.; Pugdee, K.; Hayakawa, T.; Abiko, Y. J. Hard Tissue 2009, 18, 13
94. Elmengaard, B.; Bechtold, J. E.; Søballe, K. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2005, 75, 249
95. Elmengaard, B.; Bechtold, J. E.; Søballe, K. Biomaterials 2005, 26, 3521
96. Reyes, C. D.; Petrie, T. A.; Burns, K. L.; Schwartz, Z.; Garcia, A. J. Biomaterials 2007, 28, 3228
97. Fischer, S. E.; Liu, X.; Mao, H. Q.; Harden, J. L. Biomaterials 2007, 28, 3325
98. Larsen, C. C.; Kligman, F.; Kottke-Marchant, K.; Marchant, R. E. Biomaterials 2006, 27, 4846
99. Sagnella, S.; Anderson, E.; Sanabria, N.; Marchant, R. E.; Kottke-Marchant, K. Tissue Eng. 2005, 11, 226
100. Larsen, C. C.; Kligman, F.; Tang, C.; Kottke-Marchant, K.; Marchant, R. E. Biomaterials 2007, 28, 3537
101. Lin, X.; Takahashi, K.; Liu, Y.; Zamora, P. O. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1760, 1403
102. Marko, K.; Ligeti, M.; Mezo, G.; Mihala, N.; Kutnyanszky, E.; Kiss, E.; Hudecz, F.; Madarasz, E. Bioconjugate Chem. 2008, 19, 1757
103. Mardilovich, A.; Craig, J. A.; McCammon, M. Q.; Garg, A.; Kokkoli, E. Langmuir 2006, 22, 3259
104. Meyers, S. R.; Hamilton, P. T.; Walsh, E. B.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W. Adv. Mater. 2007, 19, 2492
105. Grinstaff, M. W.; Walsh, E. B.; Huang, X.; Parise, J. A., Jr.; Kirkwold, K. A.; Kenan, D. J. Trans. Soc. Biomater. 2003, 27, 221
106. Huang, X.; Kirkwold, K. A.; Salon, A.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W.; Niklason, L. Trans. Soc. Biomater. 2003, 27, 413
107. Meyers, S. R.; Khoo, X.; Huang, X.; Walsh, E. B.; Grinstaff, M. W.; Kenan, D. J. Biomaterials 2009, 30, 277
108. Walsh, E. B.; Middleton, C.; Davis, M. J.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W. ACS Div. Polym. Chem. 2002, 43, 753
109. Huang, X.; Zauscher, S.; Klitzman, B.; Truskey, G. A.; Reichert, W. M.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W. Ann. Biomed. Eng. 2010, 38, 1965
110. Niklason, L. E.; Gao, J.; Abbott, W. M.; Hirschi, K.; Houser, S.; Marini, R.; Langer, R. Science 1999, 284, 489
111. Meyers, S. R., Kenan, D. J., Khoo, X., and Grinstaff, M. W. Biomacromolecules 2011, 12, 533
112. Sanghvi, A. B.; Miller, K. P.; Belcher, A. M.; Schmidt, C. E. Nat. Mater. 2005, 4, 496
113. American Academy of Orthopaedic Surgeons, http://orthoinfo.aaos.org/, 2011.
114. Liu, D.; Xie, Y.; Shao, H.; Jiang, X. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2009, 48, 4406
115. Weinhart, M.; Becherer, T.; Haag, R. Chem. Commun. 2011, 47, 1553
116. Patel, S.; Thakar, R. G.; Wong, J.; McLeod, S. D.; Li, S. Biomaterials 2006, 27, 2890
117. Tugulu, S.; Silacci, P.; Stergiopulos, N.; Klok, H. A. Biomaterials 2007, 28, 2536
118. Groll, J.; Fiedler, J.; Engelhard, E.; Ameringer, T.; Tugulu, S.; Klok, H. A.; Brenner, R. E.; Moeller, M. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2005, 74A, 607
119. Raynor, J. E.; Petrie, T. A.; Garcia, A. J.; Collard, D. M. Adv. Mater. 2007, 19, 1724
120. Hansson, K. M.; Tosatti, S.; Isaksson, J.; Wettero, J.; Textor, M.; Lindahl, T. L.; Tengvall, P. Biomaterials 2005, 26, 861
121. Schuler, M.; Owen, G. R.; Hamilton, D. W.; de Wild, M.; Textor, M.; Brunette, D. M.; Tosatti, S. G. Biomaterials 2006, 27, 4003
122. Maddikeri, R. R.; Tosatti, S.; Schuler, M.; Chessari, S.; Textor, M.; Richards, R. G.; Harris, L. G. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2008, 84A, 425
123. 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
124. Petrie, T. A.; Raynor, J. E.; Reyes, C. D.; Burns, K. L.; Collard, D. M.; Garcia, A. J. Biomaterials 2008, 29, 2849
125. Harbers, G. M.; Healy, K. E. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2005, 75, 855
126. Barber, T. A.; Gamble, L. J.; Castner, D. G.; Healy, K. E. J. Orthop. Res. 2006, 24, 1366
127. Barber, T. A.; Ho, J. E.; De Ranieri, A.; Virdi, A. S.; Sumner, D. R.; Healy, K. E. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2007, 80, 306
128. Ho, J. E.; Barber, T. A.; Virdi, A. S.; Sumner, D. R.; Healy, K. E. J. Biomed. Mater. Res., Part A 2007, 81A, 720
129. Meyers, S. R.; Kenan, D. J.; Grinstaff, M. W. ChemMedChem 2008, 3, 1645