Biomimetic intracellular matrix (ICM) materials, properties and functions. Full integration of actuators and sensors

Journal of Materials Chemistry B

Volumn 1, Issue 1, 2013, Pages 26-38

  Otero, Toribio F ^a   Martinez, Jose G ^a  

^a TECHNICAL UNIVERSITY OF CARTAGENA   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTUATORS AND SENSORS; ARTIFICIAL MUSCLE; BIOCHEMICAL KINETICS; CONFORMATIONAL STRUCTURES; CONNECTING WIRES; MULTIFUNCTIONAL DEVICES; MULTIFUNCTIONALITY; SMART WINDOWS;

BIOMIMETIC MATERIALS; BIOMIMETICS; CONDUCTING POLYMERS; INTELLIGENT ROBOTS; MECHANICAL ACTUATORS; REACTION KINETICS; SENSORS;

MATERIALS PROPERTIES;

EID: 84874830959     PISSN: 20507518     EISSN: 2050750X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2tb00176d     Document Type: Article

References (162)

1. F. Brandl F. Sommer A. Goepferich Biomaterials 2007 28 134 146
2. P. X. Ma Adv. Drug Delivery Rev. 2008 60 184 198
3. H. Shin S. Jo A. G. Mikos Biomaterials 2003 24 4353 4364
4. M. Uchida M. T. Klem M. Allen P. Suci M. Flenniken E. Gillitzer Z. Varpness L. O. Liepold M. Young T. Douglas Adv. Mater. 2007 19 1025 1042
5. L. Zhang T. J. Webster Nano Today 2009 4 66 80
6. D. Avnir T. Coradin O. Lev J. Livage J. Mater. Chem. 2006 16 1013 1030
7. L. A. Estroff A. D. Hamilton Chem. Mater. 2001 13 3227 3235
8. P. Fratzl H. S. Gupta E. P. Paschalis P. Roschger J. Mater. Chem. 2004 14 2115 2123
9. A. W. Xu Y. Ma H. Coelfen J. Mater. Chem. 2007 17 415 449
10. E. S. Gil S. M. Hudson Prog. Polym. Sci. 2004 29 1173 1222
11. X. Hou W. Guo L. Jiang Chem. Soc. Rev. 2011 40 2385 2401
12. S. Singamaneni M. C. LeMieux H. P. Lang C. Gerber Y. Lam S. Zauscher P. G. Datskos N. V. Lavrik H. Jiang R. R. Naik T. J. Bunning V. V. Tsukruk Adv. Mater. 2008 20 653 680
13. E. B. Murphy F. Wudl Prog. Polym. Sci. 2010 35 223 251
14. T. F. Otero J. Mater. Chem. 2009 19 681 689
15. L. Valero Conzuelo J. Arias-Pardilla J. V. Cauich-Rodriguez M. Afra Smit T. Fernandez Otero Sensors 2010 10 2638 2674
16. N. K. Guimard N. Gomez C. E. Schmidt Prog. Polym. Sci. 2007 32 876 921
17. T. F. Otero, J. G. Martinez and J. Arias-Pardilla, Electrochim. Acta 10.1016/j.electacta.2012.03.097
18. E. Smela Adv. Mater. 2003 15 481 494
19. Handbook of Conducting Polymers, ed., T. A. Skotheim, and, J. R. Reynolds, CRC Press, New York, 2006
20. From Non-Covalent Assemblies to Molecular Machines, ed., J. P. Sauvage, and, P. Gaspard, Wiley-VCH, Weinheim, 2011
21. J. Heinze B. A. Frontana-Uribe S. Ludwigs Chem. Rev. 2010 110 4724 4771
22. T. F. Otero, in Structural Biological Materials. Design and Structure Properties Relationships, ed., M. Elices, and, R. W. Cahn, Pergamon, Amsterdam, 2000, p. 187
23. G. G. Wallace, G. M. Spinks, L. A. P. Kane-Maguire and P. R. Teasdale, Conductive Electroactive Polymers: Intelligent Polymer Systems, CRC Press, London, 2008
24. W. J. Albery A. R. Mount J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1993 89 327 331
25. G. Alici B. Mui C. Cook Sens. Actuators, A 2006 126 396 404
26. G. Alici N. N. Huynh Sens. Actuators, A 2006 132 616 625
27. G. Alici G. Spinks N. N. Huynh L. Sarmadi R. Minato Bioinspiration Biomimetics 2007 2 S18 S30
28. G. Alici Sens. Actuators, B 2009 141 284 292
29. J. Bisquert G. G. Belmonte F. F. Santiago N. S. Ferriols M. Yamashita E. C. Pereira Electrochem. Commun. 2000 2 601 605
30. M. Christophersen B. Shapiro E. Smela Sens. Actuators, B 2006 115 596 609
31. P. Du X. Lin X. Zhang Sens. Actuators, A 2010 163 240 246
32. Y. Fang X. Tan Y. Shen N. Xi G. Alici Mater. Sci. Eng., C 2008 28 421 428
33. Y. Fang X. Tan G. Alici IEEE Trans. Contr. Syst. Tech. 2008 16 600 612
34. J. M. Gere and B. J. Goodno, Mechanics of Materials, Cengage Learning, Toronto, 2009
35. G. Paasch Electrochem. Commun. 2000 2 371 375
36. Q. B. Pei O. Inganas J. Phys. Chem. 1992 96 10507 10514
37. Q. B. Pei O. Inganas J. Phys. Chem. 1993 97 6034 6041
38. X. M. Ren P. G. Pickup J. Electroanal. Chem. 1997 420 251 257
39. T. Shoa J. D. Madden N. R. Munce V. Yang Polym. Int. 2010 59 343 351
40. T. Shoa D. S. Yoo K. Walus J. D. Madden IEEE ASME Trans. Mechatron. 2011 16 42 49
41. S. Timoshenko J. Opt. Soc. Am. Rev. Sci. Instrum. 1925 11 233 255
42. G. Alici P. Metz G. M. Spinks Smart Mater. Struct. 2006 15 243 252
43. P. Metz G. Alici G. M. Spinks Sens. Actuators, A 2006 130 1 11
44. B. Shapiro E. Smela J. Intell. Mater. Syst. Struct. 2007 18 181 186
45. R. Verdu, R. Berenguer, J. Morales, G. Vazquez, T. F. Otero and L. Weruaga, IEEE International Conference on Image Processing, 2003, pp. 397-400
46. R. Verdu, J. Morales, A. J. Fernandez-Romero, M. T. Cortes, T. F. Otero and L. Weruaga, Smart Structures and Materials: Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD), 2002, pp. 253-261
47. T. F. Otero J. G. Martinez Structural and bio-mimetic chemical kinetics-a review (kinetic magnitudes include structural information) Adv. Funct. Mater. 2012 10.1002/adfm.201200719
48. L. Bay K. West P. Sommer-Larsen S. Skaarup M. Benslimane Adv. Mater. 2003 15 310 313
49. M. Cho J. Choi T. Kim Y. Lee Sens. Actuators, B 2011 156 218 221
50. F. Garcia-Cordova L. Valero Y. A. Ismail T. Fernandez Otero J. Mater. Chem. 2011 21 17265 17272
51. K. Kaneto H. Fujisue M. Kunifusa W. Takashima Smart Mater. Struct. 2007 16 S250 S255
52. R. Kiefer S. Y. Chu P. A. Kilmartin G. A. Bowmaker R. P. Cooney J. Travas-Sejdic Electrochim. Acta 2007 52 2386 2391
53. A. Mazzoldi C. Degl'Innocenti M. Michelucci D. De Rossi Mater. Sci. Eng., C 1998 6 65 72
54. T. Otero G. Vazquez Arenas J. Lopez Cascales Macromolecules 2006 39 9551 9556
55. T. Otero J. Lopez Cascales G. Vazquez Arenas Mater. Sci. Eng., C 2007 27 18 22
56. B. H. Qi W. Lu B. R. Mattes J. Phys. Chem. B 2004 108 6222 6227
57. J. M. Sansinena J. B. Gao H. L. Wang Adv. Funct. Mater. 2003 13 703 709
58. E. Smela N. Gadegaard Adv. Mater. 1999 11 953 957
59. G. M. Spinks L. Liu G. G. Wallace D. Z. Zhou Adv. Funct. Mater. 2002 12 437 440
60. H. J. Ahonen J. Lukkari J. Kankare Macromolecules 2000 33 6787 6793
61. C. Arbizzani M. Catellani M. Mastragostino C. Mingazzini Electrochim. Acta 1995 40 1871 1876
62. M. Ranger M. Leclerc Can. J. Chem. 1998 76 1571 1577
63. J. Arias-Pardilla W. Walker F. Wudl T. Otero J. Phys. Chem. B 2010 114 12777 12784
64. J. M. André, J. Delhalle and J. L. Brédas, Quantum Chemistry Aided Design of Organic Polymers-An Introduction to the Quantum Chemistry of Polymers and its Applications, World Scientific Publishing, Singapore, 1991
65. T. F. Otero I. Boyano ChemPhysChem 2003 4 868 872
66. T. F. Otero, in Modern Aspects of Electrochemistry, ed., J. O. M. Bockris, R. E. White, and, B. E. Conway, Kluwer Academic/Plenum Publisher, New York, 1999, p. 307
67. P. Brochu Q. Pei Macromol. Rapid Commun. 2010 31 10 36
68. T. Mirfakhrai J. D. Madden R. H. Baughman Mater. Today 2007 10 30 38
69. D. Pugal K. Jung A. Aabloo K. J. Kim Polym. Int. 2010 59 279 289
70. R. Tiwari E. Garcia Smart Mater. Struct. 2011 20 083001
71. ActuatorWeb, http://actuatorweb.org, accessed in 2012
72. I. W. Hunter, S. Lafontaine, T. D. Doukoglou, L. A. Jones, M. J. Korenberg, P. M. F. Nielsen, R. F. Kirsch and R. E. Kearney, Microrobotics and the Study of Muscle-Special Problems in Control, System-Identification and Modeling, Identification and System Parameter Estimation Symposia, 1992
73. C. Li H. Bai G. Shi Chem. Soc. Rev. 2009 38 2397 2409
74. Y. Z. Long M. M. Li C. Gu M. Wan J. L. Duvail Z. Liu Z. Fan Prog. Polym. Sci. 2011 36 1415 1442
75. J. D. W. Madden N. A. Vandesteeg P. A. Anquetil P. G. A. Madden A. Takshi R. Z. Pytel S. R. Lafontaine P. A. Wieringa I. W. Hunter IEEE J. Oceanic Eng. 2004 29 706 728
76. T. F. Otero M. T. Cortes Chem. Commun. 2004 284 285
77. L. Valero J. Arias-Pardilla J. Cauich-Rodriguez M. Smit T. Otero Electrochim. Acta 2011 56 3721 3726
78. T. F. Otero and J. Rodriguez, in Intrinsically Conducting Polymers: An Emerging Technology, ed., M. Aldissi, Kluwer, Dordrecht, 1993, p. 179
79. S. McGovern G. Alici V. T. Truong G. Spinks Smart Mater. Struct. 2009 18 095009
80. S. T. McGovern M. Abbot R. Emery G. Alici V. T. Truong G. M. Spinks G. G. Wallace Polym. Int. 2010 59 357 364
81. G. Alici and D. Gunderson, A Bio-Inspired Robotic Locomotion System Based on Conducting Polymer Actuators, IEEE ASME International Conference on Advance Intelligent Mechatronics, 2009
82. G. M. Spinks, G. G. Wallace, J. Ding, D. Z. Zhou, B. B. Xi, T. R. Scott and V. T. Truong, Electroactive polymer actuator devices (EAPAD), 2003
83. A. DellaSanta A. Mazzoldi D. De Rossi J. Intell. Mater. Syst. Struct. 1996 7 292 300
84. K. K. Lee N. R. Munce T. Shoa L. G. Charron G. A. Wright J. D. Madden V. X. Yang Sens. Actuators, A 2009 153 230 236
85. E. Smela M. Christophersen S. B. Prakash M. Urdaneta M. Dandin P. Abshire Integrated cell-based sensors and "cell clinics" utilizing conjugated polymer actuators Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD), SPIE Proceedings 2007 6524 G5240
86. E. W. H. Jager C. Immerstrand K. H. Peterson K. E. Magnusson I. Lundstrom O. Inganas Biomed. Microdevices 2002 4 177 187
87. S. Ramirez-Garcia D. Diamond Sens. Actuators, A 2007 135 229 235
88. Y. Wu D. Zhou G. M. Spinks P. C. Innis W. M. Megill G. G. Wallace Smart Mater. Struct. 2005 14 1511 1516
89. X. He C. Li F. Chen G. Shi Adv. Funct. Mater. 2007 17 2911 2917
90. D. Pede E. Smela T. Johansson M. Johansson O. Inganas Adv. Mater. 1998 10 233 237
91. S. A. Wilson R. P. Jourdain Q. Zhang R. A. Dorey C. R. Bowen M. Willander Q. U. Wahab M. Willander M. Safaa O. Nur E. Quandt C. Johansson E. Pagounis M. Kohl J. Matovic B. Samel W. van der Wijngaart E. W. Jager D. Carlsson Z. Djinovic M. Wegener C. Moldovan R. Iosub E. Abad M. Wendlandt C. Rusu K. Persson Mater. Sci. Eng., R 2007 56 1 129
92. E. W. H. Jager E. Smela O. Inganas I. Lundstrom Synth. Met. 1999 102 1309 1310
93. E. W. H. Jager E. Smela O. Inganas Science 2000 290 1540 1545
94. E. W. H. Jager O. Inganas I. Lundstrom Science 2000 288 2335 2338
95. E. W. H. Jager O. Inganas I. Lundstrom Adv. Mater. 2001 13 76 80
96. E. Smela O. Inganas Q. B. Pei I. Lundstrom Adv. Mater. 1993 5 630 632
97. E. Smela Adv. Mater. 1999 11 1343 1345
98. R. Kiefer, X. Mandviwalla, R. Archer, S. S. Tjahyono, H. Wang, B. MacDonald, G. A. Bowmaker, P. A. Kilmartin and J. Travas-Sejdic, The Application of Polypyrrole Trilayer Actuators in Microfluidics and Robotics, Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD), 2008
99. C. M. Amb A. L. Dyer J. R. Reynolds Chem. Mater. 2011 23 397 415
100. R. Baetens B. P. Jelle A. Gustavsen Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010 94 87 105
101. A. L. Dyer and J. R. Reynolds, in Handbook of Conducting Polymers, ed., T. A. Skotheim, J. R. Elsenbaumer, and, J. R. Reynolds, CRC Press, Boca Raton, 2007, vol. 1
102. P. Verge P. H. Aubert F. Vidal L. Sauques F. Tran-Van S. Peralta D. Teyssie C. Chevrot Chem. Mater. 2010 22 4539 4547
103. T. F. Otero M. Bengoechea Langmuir 1999 15 1323 1327
104. J. A. Irvin, D. J. Irvin and J. D. Stenger-Smith, in Handbook of Conducting Polymers, ed., T. A. Skotheim, J. R. Elsenbaumer, and, J. R. Reynolds, CRC Press, Boca Raton, 2007, pp. 9.1-9.29
105. P. Simon Y. Gogotsi Nat. Mater. 2008 7 845 854
106. G. A. Snook P. Kao A. S. Best J. Power Sources 2011 196 1 12
107. D. Svirskis B. E. Wright J. Travas-Sejdic A. Rodgers S. Garg Sens. Actuators, B 2010 151 97 102
108. M. R. Abidian D. H. Kim D. C. Martin Adv. Mater. 2006 18 405 409
109. D. Svirskis J. Travas-Sejdic A. Rodgers S. Garg J. Controlled Release 2010 146 6 15
110. R. T. Richardson A. K. Wise B. C. Thompson B. O. Flynn P. J. Atkinson N. J. Fretwell J. B. Fallon G. G. Wallace R. K. Shepherd G. M. Clark S. J. O'Leary Biomaterials 2009 30 2614 2624
111. A. Guiseppi-Elie Biomaterials 2010 31 2701 2716
112. S. Geetha C. R. K. Rao M. Vijayan D. C. Trivedi Anal. Chim. Acta 2006 568 119 125
113. C. E. Schmidt V. R. Shastri J. P. Vacanti R. Langer Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997 94 8948 8953
114. K. A. Ludwig J. D. Uram J. Yang D. C. Martin D. R. Kipke J. Neural Eng. 2006 3 59 70
115. D. T. Simon S. Kurup K. C. Larsson R. Hori K. Tybrandt M. Goiny E. Jager M. Berggren B. Canlon A. Richter-Dahlfors Nat. Mater. 2009 8 742 746
116. R. Ravichandran S. Sundarrajan J. R. Venugopal S. Mukherjee S. Ramakrishna J. R. Soc., Interface 2010 7 S559 S579
117. R. A. Green N. H. Lovell L. A. Poole-Warren Acta Biomater. 2010 6 63 71
118. M. Asplund T. Nyberg O. Inganas Polym. Chem. 2010 1 1374 1391
119. M. R. Abidian J. M. Corey D. R. Kipke D. C. Martin Small 2010 6 421 429
120. S. J. Chen C. W. Yuan X. D. Wang P. Y. Zhang X. S. Gu Prog. Biochem. Biophys. 2000 27 212 214
121. J. E. Collazos-Castro J. L. Polo G. R. Hernandez-Labrado V. Padial-Canete C. Garcia-Rama Biomaterials 2010 31 9244 9255
122. X. Y. T. Cui and D. C. Martin, Electroactive Polymers and Rapid Prototyping, 2002, pp. 101-106
123. P. M. George A. W. Lyckman D. A. Lavan A. Hegde Y. Leung R. Avasare C. Testa P. M. Alexander R. Langer M. Sur Biomaterials 2005 26 3511 3519
124. H. Gerding J. Neural Eng. 2007 4 S30 S37
125. T. Ahuja I. A. Mir D. Kumar Rajesh Biomaterials 2007 28 791 805
126. M. Ates A. Sarac Prog. Org. Coat. 2009 66 337 358
127. S. Cosnier M. Holzinger Chem. Soc. Rev. 2011 40 2146 2156
128. Deepshikha T. Basu Anal. Lett. 2011 44 1126 1171
129. H. Le H. Sauriat-Dorizon H. Korri-Youssoufi Anal. Chim. Acta 2010 674 1 8
130. B. Liu G. C. Bazan Chem. Mater. 2004 16 4467 4476
131. M. J. Ariza T. F. Otero J. Membr. Sci. 2007 290 241 249
132. J. Pellegrino Adv. Membr. Technol. Appl. 2003 25 289 305
133. E. Smela N. Gadegaard J. Phys. Chem. B 2001 105 9395 9405
134. P. Burgmayer R. W. Murray J. Electroanal. Chem. 1983 147 339 344
135. M. N. Akieh S. F. Ralph J. Bobacka A. Ivaska J. Membr. Sci. 2010 354 162 170
136. P. Burgmayer R. W. Murray J. Phys. Chem. 1984 88 2515 2521
137. M. J. Ariza T. F. Otero Colloids Surf., A 2005 270 226 231
138. W. E. Price C. O. Too G. G. Wallace D. Zhou Synth. Met. 1999 102 1338 1341
139. C. Weidlich K. M. Mangold Electrochim. Acta 2011 56 3481 3484
140. J. H. Chang I. W. Hunter Macromol. Rapid Commun. 2011 32 718 723
141. J. Isaksson C. Tengstedt M. Fahlman N. Robinson M. Berggren Adv. Mater. 2004 16 316 320
142. J. Isaksson N. D. Robinson M. Berggren Thin Solid Films 2006 515 2003 2008
143. M. Singh P. K. Kathuroju N. Jampana Sens. Actuators, B 2009 143 430 443
144. L. Xia Z. Wei M. Wan J. Colloid Interface Sci. 2010 341 1 11
145. J. Arias-Pardilla C. Plesse A. Khaldi F. Vidal C. Chevrot T. Otero J. Electroanal. Chem. 2011 652 37 43
146. Y. A. Ismail J. G. Martinez A. S. Al Harrasi S. J. Kim T. F. Otero Sens. Actuators, B 2011 160 1180 1190
147. L. Valero J. Arias-Pardilla M. Smit J. Cauich-Rodriguez T. F. Otero Polym. Int. 2010 59 337 342
148. T. F. Otero J. M. Sansinena Bioelectrochem. Bioenerg. 1995 38 411 414
149. T. F. Otero and M. T. Cortes, Electrochemical Characterization and Control Triple-Layer Muscles, 2000
150. T. F. Otero, in Intelligent Materials, ed., M. Shahinpoor, and, H. J. Schenider, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2008, p. 142
151. T. F. Otero J. J. Sanchez J. G. Martinez J. Phys. Chem. B 2012 116 5279 5290
152. J. G. Martinez T. F. Otero J. Phys. Chem. B 2012 116 9223 9230
153. T. F. Otero J. M. Sansinena Bioelectrochem. Bioenerg. 1997 42 117 122
154. T. F. Otero J. M. Sansinena Adv. Mater. 1998 10 491 494
155. T. F. Otero M. T. Cortes Sens. Actuators, B 2003 96 152 156
156. T. F. Otero M. Broschart J. Appl. Electrochem. 2006 36 205 214
157. T. F. Otero M. T. Cortes Adv. Mater. 2003 15 279 282
158. T. F. Otero I. Boyano M. T. Cortes G. Vazquez Electrochim. Acta 2004 49 3719 3726
159. C. Plesse A. Khaldi Q. Wang E. Cattan D. Teyssie C. Chevrot F. Vidal Smart Mater. Struct. 2011 20 124002
160. I. Fabre-Francke P. H. Aubert S. Alfonsi F. Vidal L. Sauques C. Chevrot Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2012 99 109 115
161. T. F. Otero M. Caballero Romero Polym. Int. 2010 59 329 336
162. T. F. Otero I. Boyano Electrochim. Acta 2006 51 6238 6242