Nanocomposites from biopolymer hydrogels: Blueprints for white biotechnology and green materials chemistry

Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics

Volumn 50, Issue 10, 2012, Pages 669-680

  Aimé, Carole ^a   Coradin, Thibaud ^a  

^a SORBONNE UNIVERSITÉ   (France)

Author keywords

biopolymers; gels; nanocomposites; nanoparticles

Indexed keywords

BIOACTIVE PROPERTIES; BIOLOGICAL POLYMERS; BIOMACROMOLECULES; BIONANOCOMPOSITES; CHEMICAL DIVERSITY; GREEN MATERIALS; HIERARCHICAL STRUCTURES; HOST MATRICES; INORGANIC COLLOIDS; MINERAL PHASIS; WHITE BIOTECHNOLOGY;

BIOCOMPATIBILITY; BIOMOLECULES; BIOPOLYMERS; BIOTECHNOLOGY; GELS; MECHANICAL PROPERTIES; NANOCOMPOSITES; NANOMAGNETICS; NANOPARTICLES;

HYDROGELS;

EID: 84859401844     PISSN: 08876266     EISSN: 10990488     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/polb.23061     Document Type: Review

References (108)

1. Mann, S., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2008, 47, 5306-5320.
2. Mohanty, A. K.; Misra, M.; Drzal, L. T., J. Polym. Environ. 2002, 10, 19-26.
3. Baccile, N.; Babonneau, F.; Thomas, B.; Coradin, T., J. Mater. Chem. 2009, 19, 8537-8559.
4. Sarikaya, M.; Tamerler, C.; Jen, A. K. Y.; Schulten, K.; Baneyx, F., Nat. Mater. 2003, 2, 577-585.
5. Fratzl, P., J. R. Soc. Interface 2007, 4, 637-642.
6. Darder, M.; Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E., Adv. Mater. 2007, 19, 1309-1319.
7. Ruiz-Hitzky, E.; Aranda, P.; Darder, M.; Ogawa, M., Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 801-828.
8. Ariga, K.; Vinu, A.; Yamauchi, Y.; Ji, Q.; Hill, J. P., Bull. Chem. Soc. Jpn. 2012, 85, 1-32.
9. Ariga, K.; Ji, Q.; McShane, M. J.; Lvov, Y. M.; Vinu, A.; Hill, J. P., Chem. Mater., DOI: 10.1021/cm202281m.
10. Zhang, Q.; Ariga, K.; Okabe, A.; Aida, T., J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 988-989.
11. Luo, Z.; Cai, K.; Hu, Y.; Zhao, L.; Liu, P.; Duan, L.; Yang, W., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2011, 50, 640-643.
12. Climent, E.; Martínez-Máñez, R.; Sancenõn, F.; Marcos, M. D.; Soto, J.; Maquieira, A.; Amorõs, P., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2010, 49, 7281-7283.
13. Chen, L.; Redemondetto, G. E.; Subirade, M., Trends Food Sci. Technol. 2006, 17, 272-283.
14. Peppas, N. A.; Hilt, J. Z.; Khademhosseini, A.; Langer, R., Adv. Mater. 2006, 18, 1345-1360.
15. Peteu, S. F.; Oancea, F.; Sicuia, O. A.; Constantinescu, F.; Dinu, S., Polymers 2010, 2, 229-251.
16. Nanocomposites with Biodegradable Polymers: Synthesis, Properties and Future Perspectives;, Mittal, V., Ed.; Oxford University Press: New York, USA, 2011.
17. Fischer, H. C.; Chan, W. C. W., Curr. Opin. Biotechnol. 2007, 18, 565-571.
18. Cao, G., Nanostructures and Nanomaterials; Imperial College Press: London, UK, 2004.
19. Oliveira, F.; Monteiro, S. R.; Barros-Timmons, A.; Lopes-da-Silva, J. A., Carbohydr. Polym. 2010, 82, 1219-1227.
20. Snowden, M. J.; Clegg, S. M.; Williams, P. A.; Robb, I. D., J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1991, 87, 2201-2207.
21. Coradin, T.; Bah, S.; Livage, J., Colloids Surf. B 2004, 35, 53-58.
22. Eglin, D.; Shafran, K. L.; Livage, J.; Coradin, T.; Perry, C. C., J. Mater. Chem. 2006, 16, 4220-4230.
23. Desimone, M. F.; Hélary, C.; Rietveld, I. B.; Bataille, I.; Mosser, G.; Giraud-Guille, M. M.; Livage, J.; Coradin, T., Acta Biomater. 2010, 6, 3998-4004.
24. Desimone, M. F.; Hélary, C.; Quignard, S.; Rietveld, I. B.; Bataille, I.; Copello, G. J.; Mosser, G.; Giraud-Guille, M. M.; Livage, J.; Meddahi-Pellé, A.; Coradin, T., Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 3831-3838.
25. Carn, F.; Steunou, N.; Djabourov, M.; Coradin, T.; Ribot, F.; Livage, J., Soft Matter 2008, 4, 735-738.
26. Carn, F.; Djabourov, M.; Coradin, T.; Livage, J.; Steunou, N., J. Phys. Chem. B 2008, 112, 12596-12605.
27. Carn, F.; Durupthy, O.; Fayolle, B.; Coradin, T.; Mosser, G.; Schmutz, M.; Maquet, J.; Livage, J.; Steunou, N., Chem. Mater. 2010, 22, 398-408.
28. Sotiropoulou, S.; Yajaira Sierra-Sastre, Y.; Mark, S. S.; Batt, C. A., Chem. Mater. 2008, 20, 821-834.
29. Sanchez, C.; Arribart, H.; Giraud-Guille, M. M., Nat. Mater. 2005, 4, 277-288.
30. Padalkar, S.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C.; Won, Y.-H.; Stanciu, L. A.; Moon, R. J., Langmuir 2010, 26, 8497-8502.
31. Brayner, R.; Coradin, T.; Vaulay, M.-J.; Mangeney, C.; Livage, J.; Fiévet, F., Colloids Surf. A 2005, 256, 191-197.
32. He, J.; Kunitake, T., Nakao, A., Chem. Mater. 2003, 15, 4401-4406.
33. Cai, J.; Kimura, S.; Wada, M.; Kuga, S., Biomacromolecules 2009, 10, 87-94.
34. Cai, J.; Liu, S.; Feng, J.; Kimura, S.; Wada, M.; Kuga, S.; Zhang, L., Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2076-2079.
35. Brayner, R.; Vaulay, M.-J.; Fiévet, F.; Coradin, T., Chem. Mater. 2007, 19, 1190-1198.
36. Freestone, I.; Meeks, N.; Sax, M.; Higgitt, C., Gold Bull. 2007, 40, 270-277.
37. Li, S.; Zhang, Y.; Xu, X.; Zhang, L., Biomacromolecules 2011, 12, 2864-2871.
38. Aimé, C.; Rietveld, I. B.; Coradin, T., Chem. Phys. Lett. 2011, 505, 37-41.
39. Jaouen, V.; Brayner, R.; Lantiat, D.; Steunou, N.; Coradin, T., Nanotechnology 2010, 21, 185605.
40. Kelley, S. O.; Barton, J. K., Science 1999, 283, 375-381.
41. Nakahara, Y.; Kimura, K.; Inokuchi, H., Chem. Phys. Lett. 1977, 47, 251-254.
42. Esch, M.; Sukhorukov, V. L.; Kürschner, M.; Zimmermann, U., Biopolymers 1999, 50, 227-237.
43. Foygel, M.; Morris, R. D.; Anez, D.; French, S.; Sobolev, V. L., Phys. Rev. B 2005, 71, 104201.
44. Bandyopadhyaya, R.; Nativ-Roth, E.; Regev, O.; Yerushalmi-Rozen, R., Nano Lett. 2002, 2, 25-28.
45. Glory, J.; Bonetti, M.; Helezen, M.; Mayne-L'Hermite, M.; Reynaud, C., J. Appl. Phys. 2008, 103, 094309.
46. Lau, C.; Cooney, M. J.; Atanassov, P., Langmuir 2008, 24, 7004-7010.
47. Wang, S. F.; Shen, L.; Zhang, W. D.; Tong, Y. J., Biomacromolecules 2005, 6, 3067-3072.
48. Zhang, M.; Smith, A.; Gorski, W., Anal. Chem. 2004, 76, 5045-5050.
49. Venkatesan, J.; Kim, S. K., Mar. Drugs 2010, 8, 2252-2266.
50. Laurent, S.; Forge, D.; Port, M.; Robic, C.; Vander Elst, L.; Muller, R. N. M., Chem. Rev. 2008, 108, 1064-2110.
51. Chomoucka, J.; Drbohlavova, J.; Huska, D.; Adam, V.; Kizek, R.; Hubalek, J., Pharmacol. Res. 2010, 62, 144-149.
52. Mornet, S.; Vasseur, S.; Grasset, F.; Duguet, E., J. Mater. Chem. 2004, 14, 2161-2175.
53. Fortin, J. P.; Wilhelm, C.; Servais, J.; Ménager, C.; Bacri, J. C.; Gazeau, F., J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2628-2635.
54. Hu, S. H.; Chen, S. Y.; Liu, D. M.; Hsioa, C. S., Adv. Mater. 2008, 20, 2690-2695.
55. Yoo, D.; Lee, Y. H.; Shin, T. H.; Cheon, J., Acc. Chem. Res. 2011, 44, 863-874.
56. Hsieh, D. S.; Langer, R.; Folkman, J., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1981, 78, 1863-1867.
57. Choubey, J.; Bajpai, A. K., J. Mater. Sci. Mater. Med. 2010, 21, 1573-1586.
58. Schild, H. G., Prog. Polym. Sci. 1992, 17, 163-249.
59. Medeiros, S. F.; Santos, A. M.; Fessi, H.; Elaissari, A., Int. J. Pharm. 2011, 403, 139-161.
60. Reddy, N. N.; Varaprasad, K.; Ravindra, S.; Reddy, G. V. S.; Reddy, K. M. S.; Reddy, K. M. M.; Raju, K. M., Colloids Surf. A 2011, 385, 20-27.
61. Hernandez, R.; Mijangos, C., Macromol. Rapid Commun. 2009, 30, 176-181.
62. Hernandez, R.; Sacristan, J.; Nogales, A.; Ezquerra, T. A.; Mijangos, C., Langmuir 2009, 25, 13212-13218.
63. Hernandez, R.; Sacristan, J.; Asin, L.; Torres, T. E.; Ibarra, M. R.; Goya, G. F.; Mijangos, C., J. Phys. Chem. B 2010, 114, 12002-12007.
64. Hu, S. H.; Liu, T. Y.; Liu, D. M.; Chen, S. Y., J. Controlled Release 2007, 121, 181-189.
65. Bock, N.; Riminucci, A.; Dionigi, C.; Russo, A.; Tampieri, A.; Landi, E.; Goranov, V. A.; Marcacci, M.; Dediu, V., Acta Biomater. 2010, 6, 786-796.
66. Souza, G. R.; Molina, J. R.; Raphael, R. M.; Ozawa, M. G.; Stark, D. J.; Levin, C. S.; Bronk, L. F.; Ananta, J. S.; Mandelin, J.; Georgescu, M. M.; Bankson, J. A.; Gelovani, J. G.; Killian, T. C.; Arap, W.; Pasqualini, R., Nature Nanotechnol. 2010, 5, 291-296.
67. Ariga, K.; Mori, T.; Hill, J. P., Adv. Mater. 2012, 24, 158-176.
68. Bassik, N.; Brafman, A.; Zarafshar, A. M.; Jamal, M.; Luvsanjav, D.; Selaru, F. M.; Gracias, D. H., J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16314-16317.
69. Van Vlierberghe, S.; Dubruel, P.; Schacht, E., Biomacromolecules 2011, 12, 1387-1408.
70. Wahl, D. A.; Czernuszka, J. T., Eur. Cells Mater. 2006, 11, 43-56.
71. Liu, X.; Smith, L. A.; Hu, J.; Ma, P. X., Biomaterials 2009, 30, 2252-2258.
72. Fernandes, F. M.; Ruiz, A. I.; Darder, M.; Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E., J. Nanosci. Nanotechnol. 2009, 9, 221-229.
73. Pedroni, V.; Schulz, P. C.; Gschaider de Ferreira, M. E.; Morini, M. A., Colloid Polym. Sci. 2000, 278, 964-971.
74. Darder, M.; Lopez-Blanco, M.; Aranda, P.; Aznar, A. J.; Bravo, J.; Ruiz-Hitzky, E., Chem. Mater. 2006, 18, 1602-1610.
75. Shchipunov, Y. A.; Karpenko, T. Y., Langmuir 2004, 20, 3882-3887.
76. Polarz, S.; Smarsly, B.; Bronstein, L.; Antonietti, M., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2001, 40, 4417-4421.
77. Coradin, T.; Livage, J. C. R., Chimie 2003, 6, 147-152.
78. Fukushima, Y.; Okamura, K.; Imai, K.; Motai, H., Biotechnol. Bioeng. 1988, 32, 584-594.
79. Janowska, G.; MikoÅajczyk, T.; WoÅowska-Czapnik, D.; BoguÅ, M., J. Therm. Anal. Calorim. 2005, 82, 129-135.
80. BoguÅ, M.; ÅÄcz, A., J. Therm. Anal. Calorim. 2011, 106, 953-963.
81. Chivrac, F.; Pollet, E.; Schmutz, M.; Avérous, L., Biomacromolecules 2008, 9, 896-900.
82. Darder, M.; Ruiz, A. I.; Aranda, P.; Van Damme, H.; Ruiz-Hitzky, E., Curr. Nanosci. 2006, 2, 231-241.
83. Smitha, S.; Mukundan, P.; Krishna Pillai, P.; Warrier, K. G. K., Mater. Chem. Phys. 2007, 103, 318-322.
84. Frydrych, M.; Wan, C.; Stengler, R.; O'Kelly, K. U.; Chen, B., J. Mater. Chem. 2011, 21, 9103-9111.
85. Lee, L. J.; Zeng, C.; Cao, X.; Han, X.; Shen, J.; Xu, G., Compos. Sci. Technol. 2005, 65, 2344-2363.
86. Istrate, O. M.; Chen, B., Soft Matter 2011, 7, 1840-1848.
87. Warheit, D. B.; Sayes, C. M.; Frame, S. R.; Reed, K. L., Toxicol. Lett. 2010, 192, 286-293.
88. Olszta, M. J.; Cheng, X.; Jee, S. S.; Kumar, R.; Kim, Y. Y.; Kaufman, M. J.; Douglas, E. P.; Gower, L. B., Mater. Sci. Eng. R 2007, 58, 77-116.
89. Tampieri, A.; Celotti, G.; Landi, E.; Sandri, M.; Roveri, N.; Fallini, G., J. Biomed. Mater. Res. 2003, 67A, 618-625.
90. Bradt, J. H.; Mertig, M.; Teresiak, A.; Pompe, W., Chem. Mater. 1999, 11, 2694-2701.
91. Giraud Guille, M.-M.; Helary, C.; Vigier, S.; Nassif, N., Soft Matter 2010, 6, 4963-4967.
92. Pek, Y. S.; Gao, S.; Arshad, M. S. M.; Leck, K.-J.; Ying, J. Y., Biomaterials 2008, 29, 4300-4305.
93. Song, J. H.; Kim, H. E.; Kim, H. W., J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. 2007, 83B, 248-257.
94. Al-Munajjed, A. A.; Plunkett, N.; Gleeson, J. P.; Weber, T.; Hammer, J.; O'Brien, F. J., J. Biomed. Mater. Res. Part B: Appl. Biomater. 2009, 90, 584-591.
95. Nudelman, F.; Pieterse, K.; George, A.; Bomans, P. H. H.; Friedricg, H.; Brylka, L. J.; Hilbers, P. A.; de With, G.; Sommerdjik, N. A. J. M., Nat. Mater. 2010, 9, 1004-1009.
96. Nassif, N.; Gobeaux, F.; Seto, J.; Belamie, E.; Davidson, P.; Panine, P.; Mosser, G.; Fratzl, P.; Giraud-Guille, M.-M., Chem. Mater. 2010, 22, 3307-3309.
97. Qin, Z.; Gautieri, A.; Nair, A.; Inbar, H.; Buehler, M. J., Langmuir 2012, 28, 1982-1992.
98. Yokoyama, A.; Gelinsky, M.; Kawasaki, T.; Kohogo, T.; König, U.; Pompe, W.; Watari, F., J. Biomed. Mater. Res. Part B: Appl. Biomater. 2005, 75B, 464-472.
99. Kikuchi, M.; Itoh, S.; Ichinose, S.; Shinomiya, K.; Tanaka, J., Biomaterials 2001, 22, 1705-1711.
100. Kalfas, I. H., Neurosurg. Focus 2001, 10, 1-4.
101. Maehara, H.; Sotome, S.; Yoshii, T.; Torigoe, I.; Kawasaki, Y.; Sugata, Y.; Yuasa, M.; Hirano, M.; Mochizuki, N.; Shinomiya, K.; Okawa, A., J. Orthop. Res. 2010, 28, 677-686.
102. Chang, S. H.; Tung, K. Y.; Wang, J. Y.; Tsao, Y. P.; Ni, T. S.; Liu, H. K., Plast. Reconstr. Surg. 2010, 125, 1393-1402.
103. Heinemann, S.; Coradin, T.; Worch, H.; Wiesmann, H. P.; Hanke, T., Compos. Sci. Technol. 2011, 71, 1873-1880.
104. Heinemann, S.; Heinemann, C.; Jäger, M.; Neunzehn, J.; Wiesmann, H. P.; Hanke, T., ACS Appl. Mater. Interface 2011, 3, 4323-4331.
105. Stevens, E. S., Green Plastics; Princeton University Press: Princeton, USA, 2002.
106. Uljin, R. V.; Bibi, N.; Jayawarna, V.; Thornton, P. D.; Todd, S. J.; Mart, R. J.; Smith, A. M.; Gough, J. E., Mater. Today 2007, 10, 40-48.
107. Duguet, E.; Désert, A.; Perro, A.; Ravaine, S., Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 941-960.
108. Wu, J.; Silvent, J.; Coradin, T.; Aimé, C., Langmuir 2012, 28, 2156-2165.