Dynamic hydrogels

Comprehensive Biomaterials

Volumn 1, Issue , 2011, Pages 577-594

  Toepke, M W ^a   Murphy, W L ^a  

^a UNIVERSITY OF WISCONSIN MADISON   (United States)

Author keywords

Artificial muscle; Controlled release; Detection; Dynamic hydrogels; Microfluidic; Responsive hydrogels; Robotics; Sensors; Stimuli responsive; Switchable surface

Indexed keywords

DYNAMICS;

EID: 84902533099     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: None     Document Type: Chapter

References (178)

1. Hansen, K. C.; Kiemele, L.; Maller, O.; et al. Mol. Cell. Proteomies 2009, 8, 1648-1657.
2. Wichterle, O.; Lim, D. Nature 1960,185,117-118.
3. Yannas, I. V.; Lee, E.; Orgill, D. P.; Skrabut, E. M.; Murphy, G. F. Proc.Natt.Acad. Sei. USA 1989, 86, 933-937.
4. Katchalsky, A.; Kunzle, O.; Kuhn, W. J. Polym. Sci. 1948,5, 283-300.
5. Katchalsky, A. Experientia 1949, 8, 319-320.
6. Kuhn, W. Experientia 1949,8, 318-319.
7. Kuhn, W.; Hargitay, B.; Katchalsky, A.; Eisenberg, H. Nature 1950,165,514-516.
8. Steinberg, I.; Oplatka, A.; Katchalsky, A. Nature 1966,210, 568-571.
9. Sussman, M.; Katchalsky, A. Science 1970, 167, 45-47.
10. Amiya, T.; Hirokawa, Y.; Hirose, Y.; Li, Y.; Tanaka, T. J. Chem. Phys. 1987, 86, 2375-2379.
11. Ilavsky, M. Macromo/ecu/es 1982, 15, 782-788.
12. Katayama, S.; Hirokawa, Y.; Tanaka, T. Macromo/ecu/es 1984, 17, 2641-2643.
13. Tanaka, T. Phys. Rev. Lett. 1978, 40, 820-823.
14. Khokhlov, A. R. Polymer A980,21, 376-380.
15. Ilavsky, M. Polymer 1981, 22,1687-1691.
16. Stejskal, J.; Gordon, M.; Torkington, J. A. Polym. Bull. 1980,3, 621-625.
17. Matsuo, E. S.; Tanaka, T. J. Chem. Phys. 1988, 89,1695-1703.
18. Park, T. G.; Hoffman, A. S. J. Appl. Polym. Sci. 1994,52, 85-89.
19. Peters, A.; Candau, S. J. Macromolecules 1986, 19,1952-1955.
20. Singh, J.; Weber, M. E. Chem. Eng. Sci. 1996,51, 4499-4508.
21. Tanaka, T.; Fillmore, D. J. J. Chem. Phys. 1979, 70,1214-1218.
22. Matsuo, E. S.; Tanaka, T. Nature 1992,358, 482-485.
23. Tanaka, T.; Sun, S. T.; Hirokawa, Y.; et al. Nature 1987,325, 796-798.
24. Ilavsky, M.; Hrouz, J. Polym. Bull. 1982, 8, 387-394.
25. Meyer, E. E.; Rosenberg, K. J.; Israelachvili, J. Proc. Nati. Acad. Sci. USA 2006, 103, 15739-15746.
26. Mohammed, J. S.; Murphy, W. L. Adv. Mater. 2009,21, 2361-2374.
27. Hirokawa, Y.; Tanaka, T. J. Chem. Phys. 1984, 81, 6379-6380.
28. Schild, H. G. Prog. Polym. Sci. 1992, 17,163-249.
29. Bae, Y. H.; Okano, T.; Kim, S. W. J. Polym. Sci. B Polym. Phys. 1990,28, 923-936.
30. Nowatzki, P. J.; Tirrell, D. A. Biomaterials 2004,25,1261-1267.
31. Trabbic-Carlson, K.; Setton, L. A.; Chilkoti, A. Biomacromolecules 2003,4, 572-580.
32. Kim, B.; Chilkoti, A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130,17867-17873.
33. Otake, K.; Inomata, H.; Konno, M.; Saito, S. Macromolecules 1990,23, 283-289.
34. Badiger, M. V.; Rajamohanan, P. R.; Kulkami, M. G.; Ganapathy, S.; Mashelkar, R. A. Macromolecules 1991, 24, 106-111.
35. Plestil, J.; Ostanevich, Y. M.; Borbely, S.; Stejskal, J.; Ilavsky, M. Polym. Bull. 1987, 17, 465-472.
36. Otake, K.; Inomata, H.; Konno, M.; Saito, S. J. Chem. Phys. 1989,91, 1345-1350.
37. Bae, Y. H.; Okano, T.; Kim, S. W. Pharm. Res. 1991, 8, 531-537.
38. Yoshida, R.; Sakai, K.; Okano, T.; Sakurai, Y. Ind. Eng. Chem. Res. 1992,31, 2339-2345.
39. Tanaka, T.; Sato, E.; Hirokawa, Y.; Hirotsu, S.; Peetermans, J. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2455-2458.
40. Yoshida, R.; Uchida, K.; Kaneko, Y.; et al Nature 1995,374, 240-242.
41. Inoue, T.; Chen, G. H.; Nakamae, K.; Hoffman, A. S. Polym. Gels Networks 1997, 5, 561-575.
42. Berndt, I.; Pedersen, J. S.; Lindner, P.; Richtering, W. Langmuir 2006,22, 459-468.
43. Hu, Z. B.; Zhang, X. M.; Li, Y. Science 1995,269, 525-527.
44. Bae, Y. H.; Okano, T.; Hsu, R.; Kim, S. W. Makromol. Chem. Rapid Commun. 1987, 8, 481-485.
45. Hirotsu, S.; Hirokawa, Y.; Tanaka, T. J. Chem. Phys. 1987,87,1392-1395.
46. Tanaka, T.; Fillmore, D.; Sun, S. T.; Nishio, I.; Swislow, G.; Shah, A. Phys. Rev. Lett. 1980, 45,1636-1639.
47. Ilavsky, M.; Hrouz, J.; Ulbrich, K. Polym. Bull. 1982, 7,107-113.
48. Hirokawa, Y.; Tanaka, T.; Sato, E. Macromolecules 1985, 18, 2782-2784.
49. Katayama, S.; Ohata, A. Macromolecules 1985,18, 2781-2782.
50. Kokufuta, E.; Zhang, Y. Q.; Tanaka, T.; Mamada, A. Macromolecules 1993,26, 1053-1059.
51. Ilmain, F.; Tanaka, T.; Kokufuta, E. Nature 1991,349, 400-401.
52. Bae, Y. H.; Okano, T.; Kim, S. W. Makromol. Chem. Rapid Commun. 1988,9, 185-189.
53. Katono, H.; Maruyama, A.; Sanui, K.; Ogata, N.; Okano, T.; Sakurai, Y. J. Control. Release 1991,16, 215-228.
54. Wang, C.; Stewart, R. J.; Kopeček, J. Nature 1999,397, 417-420.
55. Hamlen, R. P.; Kent, C. E.; Shafer, S. N. Nature 1965, 206, 1149-1150.
56. Fragala, A.; Enos, J.; Boyack, J.; Laconti, A. Electrochim. Acta 1972, 17, 1507-1522.
57. Grodzinsky, A. J.; Shoenfeld, N. A. Polymer 1977,18, 435-443.
58. Shoenfeld, N. A.; Grodzinsky, A. J. Biopolymers 1980, 19, 241-262.
59. Tanaka, T.; Nishio, I.; Sun, S. T.; llenonishio, S. Science 1982,218, 467-469.
60. Hirose, Y.; Giannetti, G.; Marguardt, J.; Tanaka, T. J. Phys. Soc. Jpn. 1992,61, 4085-4097.
61. Osada, Y.; Hasebe, M. Chem. Lett. 1985, (9), 1285-1288.
62. Shiga, T.; Kurauchi, T. J. Appl. Polym. Sci. 1990,39, 2305-2320.
63. Shiga, T.; Hirose, Y.; Okada, A.; Kurauchi, T. J. Intel/. Mater. Syst. Struct. 1993,4, 553-557.
64. Kudaibergenov, S. E.; Sigitov, V. B. Langmuir 1999, 15, 4230-4235.
65. Osada, Y.; Okuzaki, H.; Hori, H. Nature 1992,355, 242-244.
66. Kim, S. J.; Kim, M. S.; Kim, S. I.; Spinks, G. M.; Kim, B. C.; Wallace, G. G. Chem. Mater. 2006,18, 5805-5809.
67. Hirotsu, S. Jpn. J. Appl. Phys. Suppl. 1985,24, 388-396.
68. Shiga, T.; Hirose, Y.; Okada, A.; Kurauchi, T. J. Mater. Sci. 1994,29, 5715-5718.
69. Suleimenov, I. E.; Sigitov, V. B.; Kudaibergenov, S. E.; Didukh, A. G.; Fryasinova, T. S.; Bekturov, E. A. Polym. Int. 2001,50,194-196.
70. Zrinyi, M.; Barsi, L.; Szabo, D.; Kilian, H. G. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5685-5692.
71. Zrinyi, M.; Szabo, D.; Kilian, H. G. Polym. Gels Networks 1998, 6, 441-454.
72. Fuhrer, R.; Athanassiou, E. K.; Luechinger, N. A.; Stark, W. J. Small 2009,5, 383-388.
73. Bhattacharya, S.; Eckert, F.; Boyko, V.; Pich, A. Small 2007,3, 650-657.
74. Takahashi, F.; Sakai, Y.; Mizutani, Y. J. Ferment. Bioeng. 1997, 83, 152-156.
75. Irie, M. Adv. Polym. Sci. 1990, 94, 27-67.
76. Suzuki, A.; Tanaka, T. Nature 1990,346, 345-347.
77. Sershen, S. R.; Westcott, S. L.; Halas, N. J.; West, J. L. J. Biomed. Mater. Res. 2000, 51, 293-298.
78. Zeng, X. F.; Jiang, H. R. Appl. Phys. Lett. 2008,93,151101.
79. Saaem, I.; Tian, J. Adv. Mater. 2007, 19, 4268-4271.
80. Irie, M.; Kunwatchakun, D. Macromolecules 1986, 19, 2476-2480.
81. Mamada, A.; Tanaka, T.; Kungwatchakun, D.; Irie, M. Macromolecules 1990,23, 1517-1519.
82. Irie, M. Macromolecules 1986,19, 2890-2892.
83. Szilagyi, A.; Sumaru, K.; Sugiura, S.; et al. Chem. Mater. 2007,19, 2730-2732.
84. Juodkazis, S.; Mukai, N.; Wakaki, R.; Yamaguchi, A.; Matsuo, S.; Misawa, H. Nature 2000, 408,178-181.
85. Lee, K. K.; Cussler, E. L.; Marchetti, M.; Mchugh, M. A. Chem. Eng. Sci. 1990, 45, 766-767.
86. Zhong, X.; Wang, Y. X.; Wang, S. C. Chem. Eng. Sci. 1996,51, 3235-3239.
87. Kato, E. J. Chem. Phys. 1997, 106, 3792-3797.
88. Firestone, B. A.; Siegel, R. A. Polym. Commun. 1988,29, 204-208.
89. Siegel, R. A.; Firestone, B. A. Macromolecules 1988,21, 3254-3259.
90. Luo, L. B.; Kato, M.; Tsuruta, T.; Kataoka, K.; Nagasaki, Y. Macromolecules 2000, 33, 4992-4994.
91. Philippova, O. E.; Hourdet, D.; Audebert, R.; Khokhlov, A. R. Macromolecules 1997, 30, 8278-8285.
92. Nishi, S.; Kotaka, T. Macromolecules 1986, 19, 978-984.
93. Smith, K. L.; Winslow, A. E.; Petersen, D. E. Ind. Eng. Chem. 1959,51, 1361-1364.
94. Katayama, S.; Myoga, A.; Akahori, Y. J. Phys. Chem. 1992,96, 4698-4701.
95. Ohmine, I.; Tanaka, T. J. Chem. Phys. 1982, 77, 5725-5729.
96. Tanaka, T. Sci. Am. 1981,244,124-138.
97. Ricka, J.; Tanaka, T. Macromolecules 1984,17, 2916-2921.
98. Ricka, J.; Tanaka, T. Macromolecules 1985,18, 83-85.
99. English, A. E.; Tanaka, T.; Edelman, E. R. Polymer 1998,39, 5893-5897.
100. Park, T. G.; Hoffman, A. S. Macromolecules 1993,26, 5045-5048.
101. Inomata, H.; Goto, S.; Otake, K.; Saito, S. Langmuir 1992,8, 687-690.
102. Ju, X. J.; Chu, L. Y.; Liu, L.; Mi, P.; Lee, Y. M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1112-1118.
103. Mi, P.; Chu, L. Y.; Ju, X. J.; Niu, C. H. Macromol. Rapid Commun. 2008,29, 27-32.
104. Byrne, M. E.; Park, K.; Peppas, N. A. Adv. Drug Deliv. Rev. 2002,54,149-161.
105. Kryscio, D. R.; Peppas, N. A. AlChEJ. 2009,55,1311-1324.
106. Wulff, G. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995,34,1812-1832.
107. Watanabe, M.; Akahoshi, T.; Tabata, Y.; Nakayama, D. J.Am. Chem. Soc. 1998, 120, 5577-5578.
108. Miyata, T.; Jige, M.; Nakaminami, T.; Uragami, T. Proc. Natl.Acad. Sci. USA 2006, 103, 1190-1193.
109. Miyata, T.; Jikihara, A.; Nakamae, K.; Hoffman, A. S. Macromol. Chem. Phys. 1996, 197, 1135-1146.
110. Miyata, T.; Jikihara, A.; Nakamae, K.; Hoffman, A. S. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2004, 15, 1085-1098.
111. Kokufata, E.; Zhang, Y. Q.; Tanaka, T. Nature 1991,351, 302-304.
112. Miyata, T.; Asami, N.; Uragami, T. Macromolecules 1999,32, 2082-2084.
113. Miyata, T.; Asami, N.; Uragami, T. Nature 1999,399, 766-769.
114. Ishihara, K.; Kobayashi, M.; Ishimaru, N.; Shinohara, I. Polym. J. 1984, 16, 625-631.
115. Kokufuta, E.; Tanaka, T. Macromolecules 1991,24,1605-1607.
116. Kokufuta, E.; Zhang, Y. Q.; Tanaka, T. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 1994,6, 35-40.
117. Shalaby, W. S. W.; Peck, G. E.; Park, K. J. Control. Release 1991, 16, 355-364.
118. Wang, D. A.; Williams, C. G.; Yang, F.; Cher, N.; Lee, H.; Elisseeff, J. H. Tissue Eng. 2005, 11, 201-213.
119. Kraehenbuehl, T. P.; Zammaretti, P.; Van Der Vlies, A. J.; et al. Biomaterials 2008, 29, 2757-2766.
120. Yamamoto, N.; Kurisawa, M.; Yui, N. Macromol. Rapid Commun. 1996,17, 313-318.
121. Kurisawa, M.; Matsuo, Y.; Yui, N. Macromol. Chem. Phys. 1998,199, 705-709.
122. Ehrick, J. D.; Deo, S. K.; Browning, T. W.; Bachas, L. G.; Madou, M. J.; Daunert, S. Nat. Mater. 2005, 4, 298-302.
123. Murphy, W. L.; Dillmore, W. S.; Modica, J.; Mrksich, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3066-3069.
124. Sui, Z. J.; King, W. J.; Murphy, W. L. Adv. Mater. 2007,19, 3377-3380.
125. Yuan, W. W.; Yang, J. Y.; Kopeckova, P.; Kopecek, J. J.Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15760-15761.
126. Park, T. G.; Hoffman, A. S. Biotechnol. Prog. 1994, 10, 82-86.
127. Dong, L. C.; Hoffman, A. S. J. Control. Release 1986,4, 223-227.
128. Wang, Y. X.; Zhong, X.; Wang, S. H. J. Chem. Technol. Biotechnol. 1996,67, 243-247.
129. Cussler, E. L.; Stokar, M. R.; Varberg, J. E. AlChEJ. 1984,30, 578-582.
130. Freitas, R. F. S.; Cussler, E. L. Sep. Sci. Technol. 1987,22, 911-919.
131. Hoffman, A. S.; Afrassiabi, A.; Dong, L. C. J. Control. Release 1986,4,213-222.
132. Bae, Y. H.; Okano, T.; Kim, S. W. Pharm. Res. 1991, 8, 624-628.
133. Okano, T.; Bae, Y. H.; Jacobs, H.; Kim, S. W. J. Control. Release 1990, 11, 255-265.
134. Kiser, P. F.; Wilson, G.; Needham, D. Nature 1998,394, 459-462.
135. Lowman, A. M.; Morishita, M.; Kajita, M.; Nagai, T.; Peppas, N. A. J. Pharm. Sci. 1999, 88, 933-937.
136. Aoki, T.; Kawashima, M.; Katono, H.; et al. Macromolecules 1994,27,947-952.
137. Hovgaard, L.; Brondsted, H. J. Control. Release 1995,36,159-166.
138. Brondsted, H.; Kopecek, J. Biomaterials 1991,12, 584-592.
139. Siegel, R. A.; Falamarzian, M.; Firestone, B. A.; Moxley, B. C. J. Control. Release 1988, 8,179-182.
140. Albin, G.; Hrbett, T. A.; Ratner, B. D. J. Control. Release 1985,2,153-164.
141. Kost, J.; Horbett, T. A.; Ratner, B. D.; Singh, M. J. Biomed. Mater. Res. 1985,19, 1117-1133.
142. Ishihara, K.; Matsui, K. J. Polym. Sci. C Polym. Lett. 1986,24, 413-417.
143. Hassan, C. M.; Doyle, F. J.; Peppas, N. A. Macromolecules 1997,30, 6166-6173.
144. King, W. J.; Mohammed, J. S.; Murphy, W. L. Soft Matter 2009,5, 2399-2406.
145. Kataoka, K.; Miyazaki, H.; Bunya, M.; Okano, T.; Sakurai, Y. J.Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12694-12695.
146. Siegel, R. A.; Firestone, B. A. J. Control. Release 1990,11,181-192.
147. von Recum, H. A.; Kim, S. W.; Kikuchi, A.; Okuhara, M.; Sakurai, Y.; Okano, T. J. Biomed. Mater. Res. 1998,40, 631-639.
148. Yamada, N.; Okano, T.; Sakai, H.; Karikusa, F.; Sawasaki, Y.; Sakurai, Y. Makromol. Chem. Rapid Commun. 1990,11, 571-576.
149. Todd, S. J.; Farrar, D.; Gough, J. E.; Ulijn, R. V. Soft Matter 2007,3, 547-550.
150. Huber, D. L.; Manginell, R. P.; Samara, M. A.; Kim, B. I.; Bunker, B. C. Science 2003, 301, 352-354.
151. Kim, J.; Kim, B.; Ryu, J.; et al. Jpn. J. Appl. Phys. 2005, 44, 5764-5768.
152. Herber, S.; Bomer, J.; Olthuis, W.; Bergveld, P.; Van Den Berg, A. Biomed. Microdevices 2005, 7,197-204.
153. Lin, G.; Chang, S.; Kuo, C. H.; Magda, J.; Solzbacher, F. Sens.Actuat. B 2009, 136, 186-195.
154. Sharma, A. C.; Jana, T.; Kesavamoorthy, R.; et al. J.Am. Chem. Soc. 2004,126, 2971-2977.
155. Dong, L.; Agarwal, A. K.; Beebe, D. J.; Jiang, H. R. Nature 2006,442, 551-554.
156. Ehrick, J. D.; Stokes, S.; Bachas-Daunert, S.; et al. Adv. Mater. 2007,19, 4024-4027.
157. Kim, J.; Nayak, S.; Lyon, L. A. J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 9588-9592.
158. Kim, J. S.; Singh, N.; Lyon, L. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2006,45,1446-1449.
159. Tierney, S.; Hjelme, D. R.; Stokke, B. T. Anal. Chem. 2008,80, 5086-5093.
160. Yoshida, R.; Ichijo, H.; Hakuta, T.; Yamaguchi, T. Macromol. Rapid Commun. 1995, 16, 305-310.
161. Yoshida, R.; Takahashi, T.; Yamaguchi, T.; Ichijo, H. J.Am. Chem. Soc. 1996, 118,5134-5135.
162. Yoshida, R.; Uesusuki, Y. Biomacromolecules 2005, 6, 2923-2926.
163. Kurauchi, T.; Shiga, T.; Hirose, Y.; Okada, A. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1990, 171, 389-394.
164. Kim, B.; Gong, J. P.; Osada, Y. Polym. Int. 1999, 48, 691-698.
165. Kwon, G. H.; Park, J. Y.; Kim, J. Y.; Frisk, M. L.; Beebe, D. J.; Lee, S. H. Small 2008, 4,2148-2153.
166. Yeghiazarian, L.; Mahajan, S.; Montemagno, C.; Cohen, C.; Wiesner, U. Adv. Mater. 2005,17,1869-1873.
167. Beebe, D. J.; Moore, J. S.; Bauer, J. M.; et al. Nature 2000,404, 588-590.
168. Eddington, D. T.; Liu, R. H.; Moore, J. S.; Beebe, D. J. Lab Chip 2001,1,96-99.
169. Low, L. M.; Seetharaman, S.; He, K. Q.; Madou, M. J. Sens. Actuat. B 2000,67, 149-160.
170. Eddington, D. T.; Beebe, D. J. J. Microelectromech. Syst. 2004, 13, 586-593.
171. Richter, A.; Klatt, S.; Paschew, G.; Klenke, C. Lab Chip 2009, 9, 613-618.
172. Plunkett, K. N.; Berkowski, K. L.; Moore, J. S. Biomacromolecules 2005, 6, 632-637.
173. Frisk, M. L.; Tepp, W. H.; Lin, G.; Johnson, E. A.; Beebe, D. J. Chem. Mater. 2007, 19, 5842-5844.
174. Nayak, S.; Lee, H.; Chmielewski, J.; Lyon, L. A. J.Am. Chem. Soc. 2004,126, 10258-10259.
175. Raemdonck, K.; Demeester, J.; De Smedt, S. Sott Matter 2009,5, 707-715.
176. Blackburn, W. H.; Lyon, L. A. Colloid Polym. Sci. 2008,286, 563-569.
177. Singh, N.; Lyon, L. A. Colloid Polym. Sci. 2008,286,1061-1069.
178. Rolland, J. P.; Maynor, B. W.; Euliss, L. E.; Exner, A. E.; Denison, G. M.; Desimone, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127,10096-10100.