Magnetic hydrogels and their potential biomedical applications

Advanced Functional Materials

Volumn 23, Issue 6, 2013, Pages 660-672

  Li, Yuhui ^a,b   Huang, Guoyou ^a   Zhang, Xiaohui ^a   Li, Baoqiang ^c   Chen, Yongmei ^a   Lu, Tingli ^b   Lu, Tian Jian ^a   Xu, Feng ^a  

^a XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY   (China)

^b NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY   (China)

^c HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (China)

Author keywords

biomedical engineering; controllability; magnetic hydrogels; magnetic nanoparticles (MNPs); response properties

Indexed keywords

3-D TISSUES; ACTIVE TARGETING; BIO-COMPOSITES; BIOMEDICAL APPLICATIONS; CANCER THERAPY; DRUG DELIVERY AND RELEASE; MAGNETIC HYDROGELS; MAGNETIC NANOPARTI CLES (MNPS); NATIVE EXTRACELLULAR MATRIX; RESPONSE PROPERTIES; SOFT ACTUATORS; STATE-OF-THE-ART METHODS; TUNABLE PROPERTIES;

BIOMEDICAL ENGINEERING; BIOPHYSICS; COMPOSITE MATERIALS; CONTROLLABILITY; DRUG DELIVERY; ENZYME IMMOBILIZATION; MAGNETIC ACTUATORS; MAGNETISM; MEDICAL APPLICATIONS; ONCOLOGY; TISSUE; TISSUE ENGINEERING;

HYDROGELS;

EID: 84873687049     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201201708     Document Type: Article

References (121)

1. N. A. Peppas, P. Bures, W. Leobandung, H. Ichikawa, Eur. J. Pharm. Biopharm. 2000, 50, 27.
2. D. Gao, H. Xu, M. A. Philbert, R. Kopelman, Nano Lett. 2008, 8, 3320.
3. G. D. Nicodemus, S. J. Bryant, Tissue Eng., Part B 2008, 14, 149.
4. S. Ladet, L. David, A. Domard, Nature 2008, 452, 76.
5. G. P. Chen, T. Sato, T. Ushida, N. Ochiai, T. Tateishi, Tissue Eng. 2004, 10, 323.
6. A. Atala, S. B. Bauer, S. Soker, J. J. Yoo, A. B. Retik, Lancet 2006, 367, 1241.
7. N. Boucard, C. Viton, D. Agay, E. Mari, T. Roger, Y. Chancerelle, A. Domard, Biomaterials 2007, 28, 3478.
8. R. Langer, Science 1990, 249, 1527.
9. S. Mitragotri, J. Lahann, Nat. Mater. 2009, 8, 15.
10. G. Y. Huang, L. H. Zhou, Q. C. Zhang, Y. M. Chen, W. Sun, F. Xu, T. J. Lu, Biofabrication 2011, 3, 012001.
11. N. W. Choi, M. Cabodi, B. Held, J. P. Gleghorn, L. J. Bonassar, A. D. Stroock, Nat. Mater. 2007, 6, 908.
12. L. G. Griffith, M. A. Swartz, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2006, 7, 211.
13. S. A. Meenach, J. Z. Hilt, K. W. Anderson, Acta Biomater. 2010, 6, 1039.
14. R. J. Davenport, Science 2005, 309.
15. H. Geckil, F. Xu, X. Zhang, S. J. Moon, Nanomed.-Nanotechnol. 2010, 5, 469.
16. T. Y. Liu, S. H. Hu, D. M. Liu, S. Y. Chen, Langmuir 2006, 22, 5974.
17. C. R. Mayer, V. Cabuil, T. Lalot, R. Thouvenot, Adv. Mater. 2000, 12, 417.
18. S. Brulé, M. Levy, C. Wilhelm, D. Letourneur, F. Gazeau, C. Ménager, C. Le Visage, Adv.Mater. 2011, 23, 787.
19. J. I. Kim, C. Chun, B. Kim, J. M. Hong, J.-K. Cho, S. H. Lee, S.-C. Song, Biomaterials 2012, 33, 218.
20. R. Barbucci, D. Pasqui, G. Giani, M. De Cagna, M. Fini, R. Giardino, A. Atrei, Soft Matter 2011, 7, 5558.
21. R. Fuhrer, E. K. Athanassiou, N. A. Luechinger, W. J. Stark, Small 2009, 5, 383.
22. C. S. Brazel, Pharm. Res. 2009, 26, 644.
23. N. S. Satarkar, W. Zhang, R. E. Eitel, J. Z. Hilt, Lab Chip 2009, 9, 1773.
24. S. F. Medeiros, A. M. Santos, H. Fessi, A. Elaissari, Int. J. Pharm. 2011, 403, 139.
25. T. Neuberger, B. Schöpf, H. Hofmann, M. Hofmann, B. von Rechenberg, J. Magn. Magn. Mater. 2005, 293, 483.
26. S. Laurent, J. L. Bridot, R. N. Muller, Future Med. Chem. 2010, 2, 427.
27. X. Zhao, J. Kim, C. A. Cezar, N. Huebsch, K. Lee, K. Bouhadir, D. J. Mooney, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 67.
28. F. Xu, C. A. Wu, V. Rengarajan, T. D. Finley, H. O. Keles, Y. Sung, B. Li, U. A. Gurkan, U. Demirci, Adv. Mater. 2011, 23, 4254.
29. T. Weigel, R. Mohr, A. Lendlein, Smart Mater. Struct. 2009, 18, 025011.
30. R. Hernandez, J. Sacristan, L. Asin, T. E. Torres, M. R. Ibarra, G. F. Goya, C. Mijangos, J. Phys. Chem. B 2010, 114, 12002.
31. D. E. Meyer, B. C. Shin, G. A. Kong, M. W. Dewhirst, A. Chilkoti, J. Controlled Release 2002, 74, 213.
32. M. Zrinyi, D. Szabo, G. Filipcsei, J. Fehér, Y. Osada, A. Khokhlov, in Polymer Gels and Networks, (Eds:, Y. Osada, A. R. Khokhlov,), Marcel Dekker, New York, 2002, 309.
33. M. K. Shin, S. I. Kim, S. J. Kim, S. Y. Park, Y. H. Hyun, Y. Lee, K. E. Lee, S. S. Han, D. P. Jang, Y. B. Kim, Z. H. Cho, I. So, G. M. Spinks, Langmuir 2008, 24, 12107.
34. G. Beaune, C. Menager, J. Colloid Interface Sci. 2010, 343, 396.
35. Y.-Y. Liang, L.-M. Zhang, W. Jiang, W. Li, ChemPhysChem 2007, 8, 2367.
36. H. Liu, C. Wang, Q. Gao, X. Liu, Z. Tong, Acta Biomater. 2010, 6, 275.
37. A. Brunsen, S. Utech, M. Maskos, W. Knoll, U. Jonas, J. Magn. Magn. Mater. 2012, 324, 1488.
38. H. G. Kilian,., M. Zrinyi, K. Dierksen, F. Horkay, Macromol. Symp. 1991, 45, 205.
39. W. Haas, M. Zrinyi, H. G. Kilian, B. Heise, Colloid. Polym. Sci. 1993, 271, 1024.
40. S. G. Starodubtsev, E. V. Saenko, M. E. Dokukin, V. L. Aksenov, V. V. Klechkovskaya, I. S. Zanaveskina, A. R. Khokhlov, J. Phys. Condens. Matt. 2005, 17, 1471.
41. N. R. Nagireddy, M. M. Yallapu, V. Kokkarachedu, R. Sakey, V. Kanikireddy, J. Pattayil Alias, M. R. Konduru, J. Polym. Res. 2011, 18, 2285.
42. R. Hernandez, C. Mijangos, Macromol. Rapid Commun. 2009, 30, 176.
43. Y. Wang, B. Li, Y. Zhou, D. Jia, Polym. Adv. Technol. 2008, 19, 1256.
44. Y. Wang, B. Li, Y. Zhou, D. Jia, Y. Song, Polym. Adv. Technol. 2011, 22, 1681.
45. B. Li, D. Jia, Y. Zhou, Q. Hu, W. Cai, J. Magn. Magn. Mater. 2006, 306, 223.
46. Y. Wang, B. Li, Y. Zhou, D. Jia, Nanoscale Res. Lett. 2009, 4, 1041.
47. M. Xiang, C.-C. He, H.-L. Wang, Acta Phys.-Chim. Sin. 2011, 27, 1267.
48. N. A. D. Burke, H. D. H. Stover, F. P. Dawson, Chem. Mater. 2002, 14, 4752.
49. R. Messing, N. Frickel, L. Belkoura, R. Strey, H. Rahn, S. Odenbach, A. M. Schmidt, Macromolecules 2011, 44, 2990.
50. J. M. Zhu, Biomaterials 2010, 31, 4639.
51. G. Filipcsei, I. Csetneki, A. Szilagyi, M. Zrinyi, Adv. Polym. Sci. 2007, 206, 137.
52. G. Sun, X. Zhang, Y. I. Shen, R. Sebastian, L. E. Dickinson, K. Fox-Talbot, M. Reinblatt, C. Steenbergen, J. W. Harmon, S. Gerecht, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 20976.
53. J. R. Mauney, G. M. Cannon, M. L. Lovett, E. M. Gong, D. Di Vizio, P. Gomez III, D. L. Kaplan, R. M. Adam, C. R. Estrada Jr, Biomaterials 2011, 32, 808.
54. A. H. Reddi, J. Becerra, J. A. Andrades, Tissue Eng., Part B 2011, 17, 301.
55. X. Wang, Y. Yan, R. Zhang, Tissue Eng. B: Rev 2010, 16, 189.
56. S. Levenberg, J. Rouwkema, M. Macdonald, E. S. Garfein, D. S. Kohane, D. C. Darland, R. Marini, C. A. van Blitterswijk, R. C. Mulligan, P. A. D'Amore, R. Langer, Nat. Biotechnol. 2005, 23, 879.
57. M. Radisic, H. Park, H. Shing, T. Consi, F. J. Schoen, R. Langer, L. E. Freed, G. Vunjak-Novakovic, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 18129.
58. F. R. Rose, R. O. Oreffo, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002, 292, 1.
59. O. Ziv-Polat, M. Topaz, T. Brosh, S. Margel, Biomaterials 2010, 31, 741.
60. H. Skaat, O. Ziv-Polat, A. Shahar, D. Last, Y. Mardor, S. Margel, Adv. Healthcare Mater. 2012, 1, 168.
61. A. Tampieri, E. Landi, F. Valentini, M. Sandri, T. D'Alessandro, V. Dediu, M. Marcacci, Nanotechnology 2011, 22, 015104.
62. N. Bock, A. Riminucci, C. Dionigi, A. Russo, A. Tampieri, E. Landi, V. A. Goranov, M. Marcacci, V. Dediu, Acta Biomater. 2010, 6, 786.
63. Y. Sapir, S. Cohen, G. Friedman, B. Polyak, Biomaterials 2012, 33, 4100.
64. P. Calvert, Science 2007, 318, 208.
65. F. Xu, T. D. Finley, M. Turkaydin, Y. Sung, U. A. Gurkan, A. S. Yavuz, R. O. Guldiken, U. Demirci, Biomaterials 2011, 32, 7847.
66. Y. Du, E. Lo, S. Ali, A. Khademhosseini, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 9522.
67. F. Xu, S. J. Moon, A. E. Emre, E. S. Turali, Y. S. Song, S. A. Hacking, J. Nagatomi, U. Demirci, Biofabrication 2010, 2, 014105.
68. A. Khademhosseini, R. Langer, Biomaterials 2007, 28, 5087.
69. U. A. Gurkan, S. Tasoglu, D. Kavaz, M. C. Demirel, U. Demirci, Adv. Healthcare Mater. 2012, 1, 149.
70. C.-H. Chen, A. R. Abate, D. Lee, E. M. Terentjev, D. A. Weitz, Adv. Mater. 2009, 21, 3201.
71. F. Xu, F. Inci, O. Mullick, U. A. Gurkan, Y. Sung, D. Kavaz, B. Li, E. B. Denkbas, U. Demirci, ACS Nano 2012.
72. H. B. Xia, J. B. Yi, P. S. Foo, B. H. Liu, Chem. Mater. 2007, 19, 4087.
73. E. Cukierman, R. Pankov, D. R. Stevens, K. M. Yamada, Science 2001, 294, 1708.
74. A. Abbott, Nature 2003, 424, 870.
75. G. R. Souza, J. R. Molina, R. M. Raphael, M. G. Ozawa, D. J. Stark, C. S. Levin, L. F. Bronk, J. S. Ananta, J. Mandelin, M. M. Georgescu, J. A. Bankson, J. G. Gelovani, T. C. Killian, W. Arap, R. Pasqualini, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 291.
76. T. Bussemer, I. Otto, R. Bodmeier, Crit. Rev. Ther. Drug Carrier Syst. 2001, 18, 433.
77. B. B. Youan, J. Controlled Release 2004, 98, 337.
78. N. A. Peppas, J. Z. Hilt, A. Khademhosseini, R. Langer, Adv. Mater. 2006, 18, 1345.
79. C. He, S. W. Kim, D. S. Lee, J. Controlled Release 2008, 127, 189.
80. J. Kost, J. Wolfrum, R. Langer, J. Biomed. Mater. Res. 1987, 21, 1367.
81. V. M. De Paoli, L. Spinu, B. Ingber, Z. Rosenzweig, N. Rosenzweig, Langmuir 2006, 22, 5894.
82. T. Y. Liu, S. H. Hu, T. Y. Liu, D. M. Liu, S. Y. Chen, Langmuir 2006, 22, 5974.
83. T. G. Park, A. S. Hoffman, J. Appl. Polym. Sci. 1994, 52, 85.
84. A. S. Hoffman, J. Controlled Release 1987, 6, 297.
85. N. S. Satarkar, J. Z. Hilt, J. Controlled Release 2008, 130, 246.
86. L. LaConte, N. Nitin, G. Bao, Mater. Today 2005, 8, 32.
87. C. Chouly, D. Pouliquen, I. Lucet, J. J. Jeune, P. Jallet, J. Microencapsulation 1996, 13, 245.
88. C. Sun, J. S. H. Lee, M. Zhang, Adv. Drug Delivery Rev. 2008, 60, 1252.
89. Y. Dong, S.-S. Feng, Biomaterials 2005, 26, 6068.
90. M. Arruebo, R. Fernández-Pacheco, M. R. Ibarra, J. Santamaría, Nano Today 2007, 2, 22.
91. M. H. Liao, D. H. Chen, Biotechnol. Lett. 2001, 23, 1723.
92. G. Bayramoglu, B. Altintas, M. Y. Arica, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2012, DOI: 10.1007/s00253-012-3999-y.
93. E. Teodor, S. C. Litescu, V. Lazar, R. Somoghi, J. Mater. Sci: Mater. Med. 2009, 20, 1307.
94. A. Kondo, H. Fukuda, J. Ferment. Bioeng. 1997, 84, 337.
95. P. K. Sneed, P. R. Stauffer, M. W. McDermott, C. J. Diederich, K. R. Lamborn, M. D. Prados, S. Chang, K. A. Weaver, L. Spry, M. K. Malec, S. A. Lamb, B. Voss, R. L. Davis, W. M. Wara, D. A. Larson, T. L. Phillips, P. H. Gutin, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1998, 40, 287.
96. M. H. Falk, R. D. Issels, Int. J. Hyperthermia 2001, 17, 1.
97. M. R. Horsman, J. Overgaard, Clin. Oncol. 2007, 19, 418.
98. L. L. Lao, R. V. Ramanujan, J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2004, 15, 1061.
99. K. L. Ang, S. Venkatraman, R. V. Ramanujan, Mater. Sci. Eng., C 2007, 27, 347.
100. S. A. Meenach, C. G. Otu, K. W. Anderson, J. Z. Hilt, Int. J. Pharm. 2012, 427, 177.
101. K. Y. Lee, D. J. Mooney, Chem. Rev. 2001, 101, 1869.
102. J. L. Drury, D. J. Mooney, Biomaterials 2003, 24, 4337.
103. J. S. Temenoff, A. G. Mikos, Biomaterials 2000, 21, 2405.
104. C. R. Nuttelman, M. A. Rice, A. E. Rydholm, C. N. Salinas, D. N. Shah, K. S. Anseth, Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 167.
105. P. E. Le Renard, O. Jordan, A. Faes, A. Petri-Fink, H. Hofmann, D. Rufenacht, F. Bosman, F. Buchegger, E. Doelker, Biomaterials 2010, 31, 691.
106. H. Maeda, J. Wu, T. Sawa, Y. Matsumura, K. Hori, J. Controlled Release 2000, 65, 271.
107. H. Maeda, Adv. Enzyme Regul. 2001, 41, 189.
108. R. Weissleder, A. Bogdanov, M. Papisov, Magn. Reson. Q. 1992, 8, 55.
109. M. C. Ferrari de Castro, A. Cliquet, Jr., Artif. Organs 2000, 24, 185.
110. M. Shahinpoor, K. J. Kim, Smart Mater. Struct. 2001, 10, 819.
111. R. V. Ramanujan, L. L. Lao, Smart Mater. Struct. 2006, 15, 952.
112. M. Krekhova, T. Lang, R. Richter, H. Schmalz, Langmuir 2010, 26, 19181.
113. J. Wu, X. Gong, Y. Fan, H. Xia, Soft Matter 2011, 7, 6205.
114. D. Szabõ, G. Szeghy, M. Zrinyi, Macromolecules 1998, 31, 6541.
115. Y. Zhou, N. Sharma, P. Deshmukh, R. K. Lakhman, M. Jain, R. M. Kasi, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1630.
116. S. Ghosh, S. Ghoshmitra, T. Cai, D. R. Diercks, N. C. Mills, D. L. Hynds, Nanoscale Res. Lett. 2010, 5, 195.
117. A. M. Hawkins, N. S. Satarkar, J. Z. Hilt, Pharm. Res. 2009, 26, 667.
118. Z. Xiong, Z.-B. Sun, M.-L. Zheng, Y.-Y. Cao, F. Jin, W.-Q. Chen, Z.-S. Zhao, X.-M. Duan, Mater. Chem. Phys. 2011, 130, 72.
119. E. Alsberg, E. Feinstein, M. P. Joy, M. Prentiss, D. E. Ingber, Tissue Eng. 2006, 12, 3247.
120. D. Ung, L. D. Tung, G. Caruntu, D. Delaportas, I. Alexandrou, I. A. Prior, N. T. K. Thanh, CrystEngComm 2009, 11, 1309.
121. N. Shamim, L. Hong, K. Hidajat, M. S. Uddin, Colloids Surf. B 2007, 55, 51.