Biomimetic Principles in Macromolecular Science

Bioinspiration and Biomimicry in Chemistry: Reverse-Engineering Nature

Volumn , Issue , 2012, Pages 323-366

  Binder, Wolfgang H ^a   Schunack, Marlen ^a   Herbst, Florian ^a   Pulamagatta, Bhanuprathap ^a  

^a MARTIN LUTHER UNIVERSITY HALLE WITTENBERG   (Germany)

Author keywords

Biomimetics, in macromolecular science; MIP binding catalytic effect; Polymer versus biopolymer synthesis; Synthetic polymers and biomimetics; Synthetic, biomolecular movement

Indexed keywords

EID: 84886032098     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1002/9781118310083.ch11     Document Type: Chapter

References (142)

1. Wendell, D.; Patti, J.; Montemagno, C. Small 2006, 2, 1324-1329.
2. Engler, A. J.; Sen, S.; Sweeney, H. L.; Discher, D. E. Cell 2006, 126, 677-689.
3. Place, E. S.; George, J. H.; Williams, C. K.; Stevens, M. M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1139-1151.
4. Place, E. S.; George, J. H.; Williams, C. K.; Stevens, M. M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1139-1151.
5. Caruso, M. M.; Davis, D. A.; Shen, Q.; Odom, S. A.; Sottos, N. R.; White, S. R.; Moore, J. S. Chem. Rev. 2009, 109, 5755-5798.
6. Wu, D. Y.; Meure, S.; Solomon, D. Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 479-522.
7. Antonietti, M.; Fratzl, P. Macromol. Chem. Phys. 2010, 211, 166-170.
8. Yu, S.-H.; Colfen, H.; Tauer, K.; Antonietti, M. Nature Mater. 2005, 4, 51-55.
9. Porter, D.; Vollrath, F. Adv. Mater. 2009, 21, 487-492.
10. Beachley, V.; Wen, X. Prog. Polym. Sci. 2010, 35, 868-892.
11. Shanmuganathan, K.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C. Prog. Polym. Sci. 2010, 35, 212-222.
12. Meuler, A. J.; McKinley, G. H.; Cohen, R. E. ACS Nano 2010, 4, 7048-7052.
13. Matyjaszewski, K.; Muller, A. H. E. Prog. Polym. Sci. 2006, 31, 1039-1040.
14. Matyjaszewski, K. Macromolecules 1993, 26, 1787-1788.
15. Braunecker, W. A.; Matyjaszewski, K. Prog. Polym. Sci. 2007, 32, 93-146.
16. Tang, W.; Fukuda, T.; Matyjaszewski, K. Macromolecules 2006, 39, 4332-4337.
17. Lowe, A. B.; McCormick, C. L. Prog. Polym. Sci. 2007, 32, 283-351.
18. Bielawski, C. W.; Grubbs, R. H. Prog. Polym. Sci. 2007, 32, 1-29.
19. Puskas, J. E.; Gautriaud, E.; Deffieux, A.; Kennedy, J. P. Prog. Polym. Sci. 2006, 31, 533-548.
20. Hadjichristidis, N.; Iatrou, H.; Pitsikalis, M.; Mays, J. Prog. Polym. Sci. 2006, 31, 1068-1132.
21. Polowinski, S. Prog. Polym. Sci. 2002, 27, 537-577.
22. Saito, R. Polymer 2008, 49, 2625-2631.
23. Sada, K.; Takeuchi, M.; Fujita, N.; Numata, M.; Shinkai, S. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 415-435.
24. Datta, B.; Schuster, G. B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2965-2973.
25. Lutz, J.-F. Polym. Chem. 2010, 1, 55-62.
26. Watson, J. D.; Crick, F. H. C. Nature 1953, 171, 737-738.
27. Natta, G.; Pino, P.; Corradini, P.; Danusso, F.; Mantica, E.; Mazzanti, G.; Moraglio, G. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 1708-1710.
28. Okamoto, Y.; Suzuki, K.; Ohta, K.; Hatada, K.; Yuki, H. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 4763-4765.
29. Nakano, T.; Okamoto, Y. Chem. Rev. 2001, 101, 4013-4038.
30. Hill, D. J.; Mio, M. J.; Prince, R. B.; Hughes, T. S.; Moore, J. S. Chem. Rev. 2001, 101, 3893-4012.
31. Bassani, D. M.; Lehn, J.-M.; Baum, G.; Fenske, D. Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 1845-1847.
32. Koert, U.; Harding, M. M.; Lehn, J.-M. Nature 1990, 346, 339-342.
33. Schneider, J. P.; Kelly, J. W. Chem. Rev. 1995, 95, 2169-2187.
34. van Hest, J. C. M. Polym. Rev. 2007, 47, 63-92.
35. König, H. M.; Kilbinger, A. F. M. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8334-8340.
36. Ayres, L.; Adams, P. H. H. M.; Löwik, D. W. P. M.; van Hest, J. C. M. Biomacromolecules 2004, 6, 825-831.
37. Yu, T.-B.; Bai, J. Z.; Guan, Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1097-1101.
38. Kendhale, A.; Gonnade, R.; Rajamohanan, P. R.; Sanjayan, G. J. Chem. Commun. 2006, 2756-2758.
39. Uemura, K.; Kumamoto, Y.; Kitagawa, S. Chem. Eur. J. 2008, 14, 9565-9576.
40. Lehn, J.-M. Angew. Chem. Int. Ed. 1990, 29, 1304-1319.
41. Berl, V.; Schmutz, M.; Krische, M. J.; Khoury, R. G.; Lehn, J.-M. Chem. Eur. J. 2002, 8, 1227-1244.
42. Binder, W.; Zirbs, R. Adv. Polym. Sci. 2007, 1-78.
43. (a) Zirbs, R.; Kienberger, F.; Hinterdorfer, P.; Binder, W. H. Langmuir 2005, 21, 8414-8421.
44. (b) Zare, P.; Stojanovic, A.; Herbst, F.; Akbarzadeh, J.; Peterlik, H.; Binder, W. H. Macromolecules 2012, 45, 2074.
45. Enders, C.; Tanner, S.; Binder, W. H. Macromolecules 2010, 43, 8436-8446.
46. Kurzhals, S.; Binder, W. H. J. Polym. Sci. A: Polym. Chem. 2010, 48, 5522-5532.
47. Herbst, F.; Schröter, K.; Gunkel, I.; Gröger, S.; Thurn-Albrecht, T.; Balbach, J.; Binder, W. H. Macromolecules 2010, 43, 10006-10016.
48. Kunz, M. J.; Hayn, G.; Saf, R.; Binder, W. H. J. Polym. Sci. A: Polym. Chem. 2004, 42, 661-674.
49. Tang, C.; Lennon, E. M.; Fredrickson, G. H.; Kramer, E. J.; Hawker, C. J. Science 2008, 322, 429-432.
50. Alarcon, C.; Pennadam, S.; Alexander, C. Chem. Soc. Rev. 2005, 34, 276-285.
51. Jeong, B.; Gutowska, A. Trends Biotechnol. 2002, 20, 305-311.
52. Godbey, W. T.; Wu, K. K.; Mikos, A. G. J. Controlled Rel. 1999, 60, 149-160.
53. Galaev, I. Y.; Mattiasson, B. Trends Biotechnol. 1999, 17, 335-340.
54. Hoffman, A. S.; Stayton, P. S.; Bulmus, V.; Chen, G.; Chen, J.; Cheung, C.; Chilkoti, A.; Ding, Z.; Dong, L.; Fong, R.; Lackey, C. A.; Long, C. J.; Miura, M.; Morris, J. E.; Murthy, N.; Nabeshima, Y.; Park, T. G.; Press, O. W.; Shimoboji, T.; Shoemaker, S.; Yang, H. J.; Monji, N.; Nowinski, R. C.; Cole, C. A.; Priest, J. H.; Harris, J. M.; Nakamae, K.; Nishino, T.; Miyata, T. J. Biomed. Mater. Res. 2000, 52, 577-586.
55. Blanazs, A.; Armes, S. P.; Ryan, A. J. Macromol. Rapid Commun. 2009, 30, 267-277.
56. Zhang, L.; Eisenberg, A. Science 1995, 268, 1728-1731.
57. Discher, D. E.; Eisenberg, A. Science 2002, 297, 967-973.
58. Antonietti, M.; Förster, S. Adv. Mater. 2003, 15, 1323-1333.
59. Hamley, I. W. "Self-Assembling Nanostructured Molecular Materials and Devices," in Nanoscale Science and Technology, John Wiley&Sons, Ltd., Chichester, UK, 2005, pp. 343-376.
60. Bermudez, H.; Brannan, A. K.; Hammer, D. A.; Bates, F. S.; Discher, D. E. Macromolecules 2002, 35, 8203-8208.
61. Binder, W. H. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3092-3095.
62. Binder, W. H.; Barragan, V.; Menger, F. M. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5802-5827.
63. Discher, B. M.; Won, Y.-Y.; Ege, D. S.; Lee, J. C.-M.; Bates, F. S.; Discher, D. E.; Hammer, D. A. Science 1999, 284, 1143-1146.
64. Dimova, R.; Seifert, U.; Pouligny, B.; Förster, S.; Döbereiner, H. G. Eur. Phys. J. E 2002, 7, 241-250.
65. Choucair, A.; Lim Soo, P.; Eisenberg, A. Langmuir 2005, 21, 9308-9313.
66. Lee, J. C. M.; Santore, M.; Bates, F. S.; Discher, D. E. Macromolecules 2001, 35, 323-326.
67. Ahmed, F.; Pakunlu, R. I.; Srinivas, G.; Brannan, A.; Bates, F.; Klein, M. L.; Minko, T.; Discher, D. E. Mol. Pharmaceutics 2006, 3, 340-350.
68. Graff, A.; Sauer, M.; Van Gelder, P.; Meier, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 5064-5068.
69. Lee, J. C. M.; Bermudez, H.; Discher, B. M.; Sheehan, M. A.; Won, Y.-Y.; Bates, F. S.; Discher, D. E. Biotechnol. Bioeng. 2001, 73, 135-145.
70. Meier, W.; Nardin, C. Rev. Mol. Biotechnol. 2002, 90, 17-26.
71. Bates, F. S.; Fredrickson, G. H. Annu. Rev. Phys. Chem. 1990, 41, 525-557.
72. Leibler, L. Macromolecules 1980, 13, 1602-1617.
73. Hadjichristidis, N.; Pispas, S.; Floudas, G. "Block Copolymer Morphology," in Block Copolymers, John Wiley&Sons, Hoboken, NJ, 2003, pp. 346-3613.
74. Yang, S. Y.; Ryu, I.; Kim, H. Y.; Kim, J. K.; Jang, S. K.; Russell, T. P. Adv. Mater. 2006, 18, 709-712.
75. Hamley, I. W. Nanotechnology 2003, 14, R39-R54.
76. Mermall, V.; Post, P. L.; Mooseker, M. S. Science 1998, 279, 527-533.
77. Goldstein, L. S. B.; Philp, A. V. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1999, 15, 141-183.
78. Vale, R. D. Cell 2003, 112, 467-480.
79. Vale, R. D.; Milligan, R. A. Science 2000, 288, 88-95.
80. Osada, Y.; Gong, J.-P. Adv. Mater. 1998, 10, 827-837.
81. Ookubo, N.; Hirai, Y.; Ito, K.; Hayakawa, R. Macromolecules 1989, 22, 1359-1366.
82. Osada, Y.; Hasebe, M. Chem. Lett. 1985, 14, 1285-1288.
83. Sawahata, K.; Gong, J. P.; Osada, Y. Macromol. Rapid Commun. 1995, 16, 713-716.
84. Osada, Y.; Okuzaki, H.; Hori, H. Nature 1992, 355, 242-244.
85. Gong, J. P.; Matsumoto, S.; Uchida, M.; Isogai, N.; Osada, Y. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11092-11097.
86. Northen, T. R.; Woodbury, N. W. Langmuir 2005, 21, 4949-4953.
87. Schild, H. G. Prog. Polym. Sci. 1992, 17, 163-249.
88. Gil, E. S.; Hudson, S. M. Prog. Polym. Sci. 2004, 29, 1173-1222.
89. Gebeshuber, I. C.; Drack, M.; Scherge, M. Tribol. Mater. Surf. Interfaces 2008, 2, 200-212.
90. Furey, M. J.; Burkhardt, B. M. Lubr. Sci. 1997, 9, 255-271.
91. Hardingham, T. E.; Muir, H. Biochim. Biophys. Acta 1972, 279, 401-405.
92. Han, L.; Dean, D.; Ortiz, C.; Grodzinsky, A. J. Biophys. J. 2007, 92, 1384-1398.
93. Klein, J.; Kumacheva, E.; Mahalu, D.; Perahia, D.; Fetters, L. J. Nature 1994, 370, 634-636.
94. Raviv, U.; Giasson, S.; Kampf, N.; Gohy, J.-F.; Jerome, R.; Klein, J. Nature 2003, 425, 163-165.
95. Kobayashi, M.; Takahara, A. Chem. Lett. 2005, 34, 1582-1583.
96. Sakata, H.; Kobayashi, M.; Otsuka, H.; Takahara, A. Polym. J. 2005, 37, 767-775.
97. Kenausis, G. L.; Voros, J.; Elbert, D. L.; Huang, N.; Hofer, R.; Ruiz-Taylor, L.; Textor, M.; Hubbell, J. A.; Spencer, N. D. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3298-3309.
98. Huang, N.-P.; Michel, R.; Voros, J.; Textor, M.; Hofer, R.; Rossi, A.; Elbert, D. L.; Hubbell, J. A.; Spencer, N. D. Langmuir 2000, 17, 489-498.
99. Ishihara, K.; Nomura, H.; Mihara, T.; Kurita, K.; Iwasaki, Y.; Nakabayashi, N. J. Biomed. Mater. Res. 1998, 39, 323-330.
100. Ho, S. P.; Nakabayashi, N.; Iwasaki, Y.; Boland, T.; LaBerge, M. Biomaterials 2003, 24, 5121-5129.
101. Moro, T.; Takatori, Y.; Ishihara, K.; Konno, T.; Takigawa, Y.; Matsushita, T.; Chung, U.-I.; Nakamura, K.; Kawaguchi, H. Nature Mater. 2004, 3, 829-836.
102. Kobayashi, M.; Terayama, Y.; Hosaka, N.; Kaido, M.; Suzuki, A.; Yamada, N.; Torikai, N.; Ishihara, K.; Takahara, A. Soft Matter 2007, 3, 740-746.
103. Kobayashi, M.; Takahara, A. Chem. Rec. 2010, 10, 208-216.
104. Lendlein, A.; Kelch, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 2034-2057.
105. El Feninat, F.; Laroche, G.; Fiset, M.; Mantovani, D. Adv. Eng. Mater. 2002, 4, 91-104.
106. Lendlein, A.; Langer, R. Science 2002, 296, 1673-1676.
107. Maitland, D. J.; Metzger, M. F.; Schumann, D.; Lee, A.; Wilson, T. S. Lasers Surg. Med. 2002, 30, 1-11.
108. Small, W.; Wilson, T.; Benett, W.; Loge, J.; Maitland, D. Opt. Express 2005, 13, 8204-8213.
109. Langer, R.; Lendlein, A. PCT Patent Application WO 2004073690 A1, 2004.
110. Langer, R.; Lendlein, A. PCT Patent Application WO 2006092789 A2, 2006.
111. Hampikian, J. M.; Heaton, B. C.; Tong, F. C.; Zhang, Z.; Wong, C. P. Mater. Sci. Eng. C 2006, 26, 1373-1379.
112. Li, W.; Li, S. Adv. Polym. Sci. 2007, 206, 191-210.
113. Marty, J. D.; Mauzac, M. Adv. Polym. Sci. 2005, 172, 1-35.
114. Asanuma, H.; Hishiya, T.; Komiyama, M. Adv. Mater. 2000, 12, 1019-1030.
115. Wulff, G.; Schauhoff, S. J. Org. Chem. 1991, 56, 395-400.
116. Piletska, E. V.; Guerreiro, A. R.; Whitcombe, M. J.; Piletsky, S. A. Macromolecules 2009, 42, 4921-4928.
117. Chen, Y.; Shimizu, K. D. Org. Lett. 2002, 17, 2937-2940.
118. Haupt, K.; Mosbach, K. Chem. Rev. 2000, 100, 2495-2504.
119. Urraca, J. L.; Hall, A. J.; Moreno-Bondi, M. C.; Sellergren, B. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 5158-5161.
120. Yamazaki, T.; Ohta, S.; Sode, K. Electrochemistry 2008, 76, 590-593.
121. Nishino, H.; Huang, C.-S.; Shea, K. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 2392-2396.
122. Dickert, F. L.; Hayden, O. Anal. Chem. 2002, 74, 1302-1306.
123. Dickert, F. L.; Hayden, O.; Halikias, K. P. Analyst 2001, 126, 766-771.
124. Wulff, G. Chem. Rev. 2002, 102, 1-28.
125. Hall, A. J.; Emgenbroich, M.; Sellergren, B. Top. Curr. Chem. 2005, 249, 317-349.
126. Carboni, D.; Flavin, K.; Servant, A.; Gouverneur, V.; Resmini, M. Chem. Eur. J. 2008, 14, 7059-7065.
127. Liu, J.-Q.; Wulff, G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8044-8054.
128. Zhang, H.; Piacham, T.; Drew, M.; Patek, M.; Mosbach, K.; Ye, L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4178-4179.
129. Shen, X.; Zhu, L.; Li, J.; Tang, H. Chem. Commun. 2007, 1163-1165.
130. Shiraishi, Y.; Suzuki, T.; Hirai, T. New J. Chem. 2010, 34, 714-717.
131. Brown, E.; Sottos, N.; White, S. Exp. Mech. 2002, 42, 372-379.
132. Trask, R. S.; et al. Bioinspiration Biomimetics 2007, 2, 1-9.
133. Blaiszik, B. J.; Kramer, S. L. B.; Olugebefola, S. C.; Moore, J. S.; Sottos, N. R.; White, S. R. Annu. Rev. Mater. Res. 2010, 40, 179-211.
134. Yuan, Y. C.; Yin, T.; Rong, M. Z.; Zhang, M. Q. Express Polym. Lett. 2008, 2, 238-250.
135. White, S. R.; Sottos, N. R.; Geubelle, P. H.; Moore, J. S.; Kessler, M. R.; Sriram, S. R.; Brown, E. N.; Viswanathan, S. Nature 2001, 409, 794-797.
136. Gragert, M.; Schunack, M.; Binder, W. H. Macromol. Rapid Commun. 2011, 32, 419-425.
137. Schunack, M.; Gragert, M.; Döhler, D.; Michael, P.; Binder, W. H. Macromol. Chem. Phys. 2012, 213, 205-214.
138. Döhler, D.; Michael, P.; Sottos, N. R.; Binder, W. H. Macromolecules. 2012, ma- 2012-00505v.
139. Wu, D. Y.; Meure, S.; Solomon, D. Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 479-522.
140. Moore, J. S.; White, S. R.; Sottos, N. R.; Odom, S. A.; Shen, Q.; Davis, D. A.; Caruso, M. M. Chem. Rev. 2009, 109, 5755-5798.
141. Cordier, P.; Tournilhac, F.; Soulie-Ziakovic, C.; Leibler, L. Nature 2008, 451, 977-980.
142. Gosh, B.; Urban, M. W. Science 2009, 323, 1458-1460.