Bioinspired Materials Chemistry I: Organic-Inorganic Nanocomposites

Bioinspiration and Biomimicry in Chemistry: Reverse-Engineering Nature

Volumn , Issue , 2012, Pages 121-138

  Aranda, Pilar ^a   Fernandes, Francisco M ^a   Wicklein, Bernd ^a   Ruiz Hitzky, Eduardo ^a   Hill, Jonathan P ^b   Ariga, Katsuhiko ^b  

^a INSTITUTO DE CIENCIA DE MATERIALES DE MADRID   (Spain)

^b NATIONAL INSTITUTE FOR MATERIALS SCIENCE   (Japan)

Author keywords

Bioinspired materials chemistry I; Biomimetic membranes; Bionanocomposite foams; Hierarchically layered composites; Silicate based bionanocomposites

Indexed keywords

EID: 84885020407     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1002/9781118310083.ch5     Document Type: Chapter

References (111)

1. Ruiz-Hitzky, E.; Darder, M.; Aranda, P. J. Mater. Chem. 2005, 15, 3650.
2. Darder, M.; Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E. Adv. Mater. 2007, 19, 1309.
3. Fratzl, P.; Weinkamer, R. Prog. Mater. Sci. 2007, 52, 1263.
4. Ruiz-Hitzky, E.; Darder, M.; Aranda, P. In Bio-inorganic Hybrid Nanomaterials (Eds. Ruiz-Hitzky, E.; Ariga, K.; Lvov, Y.), Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2008.
5. Antonietti, M.; Fratzl, P. Macromol. Chem. Phys. 2010, 211, 166.
6. Zhao, F.; Yin, Y.J.; Lu, W. W.; Leong, J. C.; Zhang, W. J.; Zhang, J. Y.; Zhang, M. F.; Yao, K. D. Biomaterials 2002, 23, 3227.
7. Dorozhkin, S. V. J. Mater. Sci. 2009, 44, 2343.
8. Liu, X.; Smith, L. A.; Hu, J.; Ma, P. X. Biomaterials 2009, 30, 2252.
9. Bigi, A.; Torricelli, P.; Fini, M.; Bracci, B.; Panzavolta, S.; Sturba, L.; Giardino, R. Int. J. Artif. Organs 2004, 27, 664.
10. Livage, J.; Coradin, T.; Roux, C. In Functional Hybrid Materials (Eds. Gomez- Romero, P.; Sanchez, C.), Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2004, p. 387.
11. Coradin, T.; Allouche, J.; Boissiere, M.; Livage, J. Curr. Nanosci. 2006, 2, 219.
12. Avnir, D.; Coradin, T.; Lev, O.; Livage, J. J. Mater. Chem. 2006, 16, 1013.
13. Ruiz-Hitzky, E.; Darder, M.; Aranda, P.; Ariga, K. Adv. Mater. 2010, 22, 323.
14. Ruiz-Hitzky, E.; Aranda, P.; Darder, M.; Ogawa, M. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 801.
15. Sanchez, C.; Arribart, H.; Guille, M. Nat. Mater. 2005, 4, 277.
16. Vallet-Regi, M.; Colilla, M.; Gonzalez, B. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 596.
17. Gautier, C.; Lopez, P. J.; Livage, J.; Coradin, T. J. Colloid Interface Sci. 2007, 309, 44.
18. Allouche, J.; Boissiere, M.; Helary, C.; Livage, J.; Coradin, T. J. Mater. Chem. 2006, 16, 3120.
19. Watzke, H. J.; Dieschbourg, C. Adv. Colloid Interface Sci. 1994, 50, 1.
20. Shchipunov, Y.; Shipunova, N. Colloid Surf. B: Biointerface 2008, 63, 7.
21. Estroff, L. A.; Hamilton, A. D. Chem. Mater. 2001, 13, 3227.
22. Luckarift, H. R.; Spain, J. C.; Naik, R. R.; Stone, M. O. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 211.
23. Vickery, J. L.; Thachepan, S.; Patil, A. J.; Mann, S. Mol. Biosys. 2009, 5, 744.
24. Thomas, V.; Dean, D. R.; Vohra, Y. K. Curr. Nanosci. 2006, 2, 155.
25. Rezwan, K.; Chen, Q. Z.; Blaker, J. J.; Boccaccini, A. R. Biomaterials 2006, 27, 3413.
26. Fernandes, F. M.; Darder, M.; Ruiz, A. I.; Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E. In Nanocomposites with Biodegradable Polymers. Synthesis, Properties, and Future Perspectives (Ed. Mittal, V.), Oxford University Press, New York, 2011.
27. Wang, Y.; Angelatos, A. S.; Caruso, F. Chem. Mater. 2008, 20, 848.
28. Tang, Z. Y.; Kotov, N. A.; Magonov, S.; Ozturk, B. Nat. Mater. 2003, 2, 413.
29. Aksay, I. A.; Trau, M.; Manne, S.; Honma, I.; Yao, N.; Zhou, L.; Fenter, P.; Eisenberger, P. M.; Gruner, S. M. Science 1996, 273, 892.
30. Schaffer, T. E.; IonescuZanetti, C.; Proksch, R.; Fritz, M.; Walters, D. A.; Almqvist, N.; Zaremba, C. M.; Belcher, A. M.; Smith, B. L.; Stucky, G. D.; Morse, D. E.; Hansma, P. K. Chem. Mater. 1997, 9, 1731.
31. Sellinger, A.; Weiss, P. M.; Nguyen, A.; Lu, Y. F.; Assink, R. A.; Gong, W. L.; Brinker, C. J. Nature 1998, 394, 256.
32. Ruiz-Hitzky, E.; Aranda, P.; Darder, M. Bionanocomposites. In Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2008, p. 1.
33. Ruiz-Hitzky, E.; Darder, M.; Aranda, P. In Annual Review of Nano Research (Eds. Cao, G.; Zhang, Q.; Brinker, C. J.), World Scientific Publishing, Singapore, 2010, Vol. 3, p. 149.
34. Darder, M.; Colilla, M.; Ruiz-Hitzky, E. Chem. Mater. 2003, 15, 3774.
35. Darder, M.; Colilla, M.; Ruiz-Hitzky, E. Appl. Clay Sci. 2005, 28, 199.
36. Wang, S. F.; Shen, L.; Tong, Y. J.; Chen, L.; Phang, I. Y.; Lim, P. Q.; Liu, T. X. Polym. Degrad. Stabil. 2005, 90, 123.
37. Darder, M.; Aranda, P.; Ruiz, A. I.; Fernandes, F. M.; Ruiz-Hitzky, E. Mater. Sci. Technol. 2008, 24, 1100.
38. Podsiadlo, P.; Paternel, S.; Rouillard, J. M.; Zhang, Z. F.; Lee, J.; Lee, J. W.; Gulari, L.; Kotov, N. A. Langmuir 2005, 21, 11915.
39. Podsiadlo, P.; Kaushik, A. K.; Shim, B. S.; Agarwal, A.; Tang, Z. Y.; Waas, A. M.; Arruda, E. M.; Kotov, N. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 14359.
40. Ebina, T.; Mizukami, F. Adv. Mater. 2007, 19, 2450.
41. Vertlib, V.; Dietiker, M.; Plotze, M.; Yezek, L.; Spolenak, R.; Puzrin, A. M. J. Mater. Res. 2008, 23, 1026.
42. Yao, H. B.; Tan, Z. H.; Fang, H. Y.; Yu, S. H. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 10127.
43. Ruiz-Hitzky, E.; Aranda, P.; Darder, M.; Fernandes, F. M.; Matos, R. 2010, WO 2010081918, OEPM, CSIC, Spain.
44. Istrate, O. M.; Chen, B. Soft Matter 2011, 7, 1840.
45. Darder, M.; Aranda, P.; Ferrer, M. L.; Gutiérrez, M. C.; del Monte, R.; Ruiz-Hitzky, E. Adv. Mater. 2011, 23, 5262.
46. Ashby, M. F. Acta Metall. 1989, 37, 1273.
47. Ashby, M. F.; Gibson, L. J.; Wegst, U.; Olive, R. Proc. Math. Phys. Sci. 1995, 450, 123.
48. Gibson, L. J.; Ashby, M. F.; Karam, G. N.; Wegst, U.; Shercliff, H. R. Proc. Math. Phys. Sci. 1995, 450, 141.
49. van der Pol, U.; Mathieu, L.; Zeiter, S.; Bourban, P. E.; Zambelli, P. Y.; Pearce, S. G.; Bouré, L. P.; Pioletti, D. P. Acta Biomater. 2010, 6, 3755.
50. Hule, R. A.; Pochan, D. J. MRS Bull. 2007, 32, 354.
51. Manjubala, I.; Woesz, A.; Pilz, C.; Rumpler, M.; Fratzl-Zelman, N.; Roschger, P.; Stampfl, J.; Fratzl, P. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2005, 16, 1111.
52. Taboas, J. M.; Maddox, R. D.; Krebsbach, P. H.; Hollister, S. J. Biomaterials 2003, 24, 181.
53. Rho, J.-Y.; Kuhn-Spearing, L.; Zioupos, P. Med. Eng. Phys. 1998, 20, 92.
54. Fernandes, F. M. PhD Thesis, Universidad Autónoma de Madrid, 2011.
55. Fernandes, F. M.; Ruiz-Hitzky, E. In preparation.
56. Shirosaki, Y.; Okayama, T.; Tsuru, K.; Hayakawa, S.; Osaka, A. Chem. Eng. J. 2008, 137, 122.
57. Zhu, H.; Shen, J.; Feng, X.; Zhang, H.; Guo, Y.; Chen, J. Mater. Sci. Eng. C 2010, 30, 132.
58. Salgado, A. J.; Coutinho, O. P.; Reis, R. L. Macromol. Biosci. 2004, 4, 743.
59. Ray, S. S.; Okamoto, M. Macromol. Rapid Commun. 2003, 24, 815.
60. Fujimoto, Y.; Ray, S. S.; Okamoto, M.; Ogami, A.; Yamada, K.; Ueda, K. Macromol. Rapid Commun. 2003, 24, 457.
61. Petrovic, Z. S.; Guo, A.; Zhang, W. J. Polym. Sci. Polym. Chem. 2000, 38, 4062.
62. Guo, A.; Zhang, W.; Petrovic, Z. S. J. Mater. Sci. 2006, 41, 4914.
63. Liang, H.-W.; Wang, L.; Chen, P.-Y.; Lin, H.-T.; Chen, L.-F.; He, D.; Yu, S.-H. Adv. Mater. 2010, 22, 4691.
64. Peetla, C.; Stine, A.; Labhasetwar, V. Mol. Pharmaceutics 2009, 6, 1264.
65. van Meer, G. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008, 9, 112.
66. Menger, F. M.; Chlebowski, M. E.; Galloway, A. L.; Lu, H.; Seredyuk, V. A.; Sorrells, J. L.; Zhang, H. L. Langmuir 2005, 21, 10336.
67. Zidovska, A.; Ewert, K. K.; Quispe, J.; Carragher, B.; Potter, C. S.; Safinya, C. R.; Nejat, D. In Methods in Enzymology, Academic Press, Waltham, MA, 2009, Vol. 465, p. 111.
68. Reimhult, E. Biotechnol. Genet. Eng. 2010, 27, 185.
69. Bally, M.; Bailey, K.; Sugihara, K.; Grieshaber, D.; Vörös, J.; Städler, B. Small 2010, 6, 2481.
70. Chemburu, S.; Fenton, K.; Lopez, G. P.; Zeineldin, R. Molecules 2010, 15, 1932.
71. Eytan, G. D. BBA Rev. Biomembranes 1982, 694, 185.
72. Puri, A.; Loomis, K.; Smith, B.; Lee, J. H.; Yavlovich, A.; Heldman, E.; Blumenthal, R. Crit. Rev. Ther. Drug 2009, 26, 523.
73. Zhang, S.; Zhao, Y.; Zhao, B.; Wang, B. Bioconjugate Chem. 2010, 21, 1003.
74. Steinem, C.; Janshoff, A. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2010, 15, 479.
75. Brian, A. A.; McConnell, H. M. Proc. Natl. Acad. Sci. Biol. 1984, 81, 6159.
76. Tamm, L. K.; McConnell, H. M. Biophys. J. 1985, 47, 105.
77. McConnell, H. M.; Watts, T. H.; Weis, R. M.; Brian, A. A. Biochim. Biophys. Acta 1986, 864, 95.
78. Kam, L.; Boxer, S. G. Langmuir 2003, 19, 1624.
79. Sackmann, E. Science 1996, 271, 43.
80. Richter, R. P.; Bérat, R.; Brisson, A. R. Langmuir 2006, 22, 3497.
81. Petty, M. A. Langmuir-Blodgett Films. An Introduction, Cambridge University Press, New York, 1996.
82. Ramsden, J. J. Biosens. Bioelectron. 1998, 13, 593.
83. Nikolelis, D. P.; Hianik, T.; Nikoleli, G.-P. Electroanalysis 2010, 22, 2747.
84. Girard-Egrot, A. P.; Godoy, S.; Blum, L. J. Adv. Colloid Interface Sci. 2005, 116, 205.
85. Yang, T. L.; Jung, S. Y.; Mao, H. B.; Cremer, P. S. Anal. Chem. 2001, 73, 165.
86. Gong, M.; Yang, S.; Zhang, S. P.; Gong, Y. K. Prog. Chem. 2008, 20, 1628.
87. Rapuano, R.; Carmona-Ribeiro, A. M. J. Colloid Interface Sci. 1997, 193, 104.
88. Wiegart, L.; O'Flaherty, S. M.; Struth, B. Langmuir 2005, 21, 1695.
89. Anderson, T. H.; Min, Y. J.; Weirich, K. L.; Zeng, H. B.; Fygenson, D.; Israelachvili, J. N. Langmuir 2009, 25, 6997.
90. Bayerl, T. M. Nature 2004, 427, 105.
91. Wicklein, B.; Darder, M.; Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E. Macla 2008, 9, 257.
92. Wicklein, B.; Darder, M.; Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E. Langmuir 2010, 26, 5217.
93. Sanchez-Verdejo, T.; Undabeytia, T.; Nir, S.; Villaverde, J.; Maqueda, C.; Morillo, E. J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 10192.
94. Ruiz-Hitzky, E. In Functional Hybrid Materials (Eds. Gómez-Romero, P.; Sanchez, C.) Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2004.
95. Wicklein, B.; Darder, M.; Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 4339.
96. Wicklein, B.; Darder, M.; Aranda, P.; Martín del Burgo, M. Á.; Yuste, M.; del Real, G.; Ortín, J.; Ruiz-Hitzky, E. In preparation.
97. Ruiz-Hitzky, E.; Darder, M.; Aranda, P.; Martin del Burgo, M. Á.; del Real, G. Adv. Mater. 2009, 21, 4167.
98. Ariga, K.; Hill, P.; Ji, Q. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2319.
99. Ariga, K.; Hill, J. P.; Ji, Q. Macromol. Biosci. 2008, 8, 981.
100. Ariga, K.; Hill, J. P.; Lee, M. V.; Vinu, A.; Charvet, R.; Acharya, S. Sci. Technol. Adv. Mater. 2008, 9, 014109.
101. Katagiri, K.; Ariga, K.; Kikuchi, J. Chem. Lett. 1999, 661.
102. Katagiri, K.; Hashizume, M.; Ariga, K.; Terashima, T.; Kikuch, J. Chem. Eur. J. 2007, 13, 5272.
103. Katagiri, K.; Hamasaki, R.; Ariga, K.; Kikuchi, J. Langmuir 2002, 18, 6709.
104. Katagiri, K.; Hamasaki, R.; Ariga, K.; Kikuchi, J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7892.
105. Ariga, K.; Vinu, A.; Ji, Q.; Ohmori, O.; Hill, J. P.; Acharya, S.; Koike, J.; Shiratori, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7254.
106. Ji, Q.; Yoon, S. B.; Hill, J. P.; Vinu, A.; Yu, J.-S.; Ariga, K. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4220.
107. Datta, K. K. R.; Subba Reddy, B. V.; Ariga, K.; Vinu, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5961.
108. Ji, Q.; Miyahara, M.; Hill, J. P.; Acharya, S.; Vinu, A.; Yoon, S. B.; Yu, J.-S.; Sakamoto, K.; Ariga, K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2376.
109. Ji, Q.; Acharya, S.; Hill, J. P.; Vinu, A.; Yoon, S. B.; Yu, J.-S.; Sakamoto, K.; Ariga, K. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1792.
110. Lowenstam, H. A. Science 1981, 211, 1126-1131.
111. Lehn, J.-M. Angew. Chem. Int. Ed. 1988, 27, 89-112.