Recent progress in biointerfaces with controlled bacterial adhesion by using chemical and physical methods

Chemistry - An Asian Journal

Volumn 9, Issue 8, 2014, Pages 2004-2016

  Meng, Jingxin ^a   Zhang, Pengchao ^b,c   Wang, Shutao ^a  

^a TECHNICAL INSTITUTE OF PHYSICS AND CHEMISTRY   (China)

^b INSTITUTE OF CHEMISTRY   (China)

^c UNIVERSITY OF CHINESE ACADEMY OF SCIENCES   (China)

Author keywords

bacteria; biointerfaces; sensors; surface chemistry; topochemistry

Indexed keywords

ADHESION; BIOSENSORS; SENSORS; SURFACE CHEMISTRY;

BACTERIA-RESISTANT; BACTERIAL ADHESION; BIOINTERFACES; EXTERNAL STIMULUS; HIGHER EFFICIENCY; PHYSICAL METHODS; RECENT PROGRESS; TOPOCHEMISTRY;

BACTERIA;

BIOMATERIAL;

BACTERIUM ADHERENCE; BIOFILM; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SURFACE PROPERTY;

BACTERIAL ADHESION; BIOFILMS; COATED MATERIALS, BIOCOMPATIBLE; MICROSCOPY, ELECTRON, SCANNING; SURFACE PROPERTIES;

EID: 84905247043     PISSN: 18614728     EISSN: 1861471X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/asia.201402200     Document Type: Review

References (103)

1. J. W. Costerton, P. S. Stewart, E. P. Greenberg, Science 1999, 284, 1318-1322
2. L. Hall-Stoodley, J. W. Costerton, P. Stoodley, Nat. Rev. Microbiol. 2004, 2, 95-108.
3. M. Simoes, Curr. Med. Chem. 2011, 18, 2129-2145.
4. A. N. Tsoligkas, M. Winn, J. Bowen, T. W. Overton, M. J. H. Simmons, R. J. M. Goss, ChemBioChem 2011, 12, 1391-1395
5. N. Uría, X. Muñoz Berbel, O. Sánchez, F. X. Muñoz, J. Mas, Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 10250-10256.
6. L. Rizzello, R. Cingolani, P. P. Pompa, Nanomedicine 2013, 8, 807-821.
7. K. Anselme, P. Davidson, A. M. Popa, M. Giazzon, M. Liley, L. Ploux, Acta Biomater. 2010, 6, 3824-3846.
8. S. Chernousova, M. Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 1636-1653
9. Angew. Chem. 2013, 125, 1678-1696
10. M. Zasloff, Nature 2002, 415, 389-395
11. A. M. Klibanov, J. Mater. Chem. 2007, 17, 2479-2482
12. P. Jorge, A. Lourenço, M. O. Pereira, Biofouling 2012, 28, 1033-1061.
13. I. Banerjee, R. C. Pangule, R. S. Kane, Adv. Mater. 2011, 23, 690-718.
14. V. V. Komnatnyy, W. C. Chiang, T. Tolker-Nielsen, M. Givskov, T. E. Nielsen, Angew. Chem. 2014, 126, 449-451.
15. D. Issadore, H. J. Chung, J. Chung, G. Budin, R. Weissleder, H. Lee, Adv. Health Mater. 2013, 2, 1224-1228.
16. J. Kim, Y. H. Shin, S. H. Yun, D. S. Choi, J. H. Nam, S. R. Kim, S. K. Moon, B. H. Chung, J. H. Lee, J. H. Kim, K. Y. Kim, K. M. Kim, J. H. Lim, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16500-16503.
17. L. Balogh, D. R. Swanson, D. A. Tomalia, G. L. Hagnauer, A. T. McManus, Nano Lett. 2001, 1, 18-21
18. J. Dai, M. L. Bruening, Nano Lett. 2002, 2, 497-501
19. Z. Shi, K. G. Neoh, E. T. Kang, Langmuir 2004, 20, 6847-6852.
20. C. Loose, K. Jensen, I. Rigoutsos, G. Stephanopoulos, Nature 2006, 443, 867-869.
21. J. C. Tiller, C. J. Liao, K. Lewis, A. M. Klibanov, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 5981-5985
22. J. Haldar, D. An, L. Álvarez de Cienfuegos, J. Chen, A. M. Klibanov, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 17667-17671.
23. W. G. Koh, A. Revzin, A. Simonian, T. Reeves, M. Pishko, Biomed. Microdevices 2003, 5, 11-19.
24. G. Cheng, Z. Zhang, S. Chen, J. D. Bryers, S. Jiang, Biomaterials 2007, 28, 4192-4199
25. G. Cheng, H. Xue, Z. Zhang, S. Chen, S. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8831-8834
26. Angew. Chem. 2008, 120, 8963-8966
27. S. Y. Jiang, Z. Q. Cao, Adv. Mater. 2010, 22, 920-932
28. Z. Q. Cao, L. Mi, J. Mendiola, J. R. Ella-Menye, L. Zhang, H. Xue, S. Y. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2602-2605
29. Angew. Chem. 2012, 124, 2656-2659.
30. C. B. Whitchurch, T. Tolker-Nielsen, P. C. Ragas, J. S. Mattick, Science 2002, 295, 1487-1487
31. J. Swartjes, T. Das, S. Sharifi, G. Subbiahdoss, P. K. Sharma, B. P. Krom, H. J. Busscher, H. C. van der Mei, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2843-2849
32. S. M. Olsen, L. T. Pedersen, M. H. Laursen, S. Kiil, K. Dam-Johansen, Biofouling 2007, 23, 369-383.
33. L. Li, S. Chen, J. Zheng, B. D. Ratner, S. Jiang, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2934-2941
34. J. Wu, S. Chen, Langmuir 2012, 28, 2137-2144.
35. E. Ostuni, R. G. Chapman, R. E. Holmlin, S. Takayama, G. M. Whitesides, Langmuir 2001, 17, 5605-5620.
36. A. Roosjen, H. C. van der Mei, H. J. Busscher, W. Norde, Langmuir 2004, 20, 10949-10955.
37. Y. He, J. Hower, S. Chen, M. T. Bernards, Y. Chang, S. Jiang, Langmuir 2008, 24, 10358-10364
38. J. C. Hower, M. T. Bernards, S. Chen, H. K. Tsao, Y. J. Sheng, S. Jiang, J. Phys. Chem. B 2009, 113, 197-201.
39. S. Chen, J. Zheng, L. Li, S. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14473-14478
40. T. Goda, M. Tabata, M. Sanjoh, M. Uchimura, Y. Iwasaki, Y. Miyahara, Chem. Commun. 2013, 49, 8683-8685.
41. T. Ueda, H. Oshida, K. Kurita, K. Ishihara, N. Nakabayashi, Polym. J. 1992, 24, 1259-1269.
42. S. Jiang, Z. Cao, Adv. Mater. 2010, 22, 920-932.
43. J. Ladd, Z. Zhang, S. Chen, J. C. Hower, S. Jiang, Biomacromolecules 2008, 9, 1357-1361.
44. Z. Zhang, S. Chen, S. Jiang, Biomacromolecules 2006, 7, 3311-3315
45. H. Vaisocherová, W. Yang, Z. Zhang, Z. Cao, G. Cheng, M. Piliarik, J. Homola, S. Jiang, Anal. Chem. 2008, 80, 7894-7901.
46. L. Mi, S. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1746-1754
47. Angew. Chem. 2014, 126, 1774-1782.
48. B. Fang, Y. Jiang, V. M. Rotello, K. Nüsslein, M. M. Santore, ACS Nano 2014, 8, 1180-1190.
49. L. Mi, M. T. Bernards, G. Cheng, Q. Yu, S. Jiang, Biomaterials 2010, 31, 2919-2925
50. L. Ming, S. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1746-1754.
51. X. Laloyaux, E. Fautre, T. Blin, V. Purohit, J. Leprince, T. Jouenne, A. M. Jonas, K. Glinel, Adv. Mater. 2010, 22, 5024-5028
52. Q. Yu, P. Shivapooja, L. M. Johnson, G. Tizazu, G. J. Leggett, G. P. Lõpez, Nanoscale 2013, 5, 3632-3637
53. Q. Yu, L. K. Ista, G. P. Lõpez, Nanoscale 2014, 6, 4750-4757.
54. A. Pranzetti, S. Mieszkin, P. Iqbal, F. J. Rawson, M. E. Callow, J. A. Callow, P. Koelsch, J. A. Preece, P. M. Mendes, Adv. Mater. 2013, 25, 2181-2185.
55. A. J. Goldman, R. G. Cox, H. Brenner, Chem. Eng. Sci. 1967, 22, 637-651
56. X. Xie, J. Möller, R. Konradi, M. Kisielow, A. Franco-Obregõn, E. Nyfeler, A. Mühlebach, M. Chabria, M. Textor, Z. Lu, E. Reimhult, Biomaterials 2011, 32, 4347-4357.
57. E. P. Ivanova, V. K. Truong, J. Y. Wang, C. C. Berndt, R. T. Jones, I. I. Yusuf, I. Peake, H. W. Schmidt, C. Fluke, D. Barnes, R. J. Crawford, Langmuir 2010, 26, 1973-1982.
58. K. K. Chung, J. F. Schumacher, E. M. Sampson, R. A. Burne, P. J. Antonelli, A. B. Brennana, Biointerphases 2007, 2, 89-94
59. S. T. Reddy, K. K. Chung, C. J. McDaniel, R. O. Darouiche, J. Landman, A. B. Brennan, J. Endourol. 2011, 25, 1547-1552
60. J. F. Schumacher, N. Aldred, M. E. Callow, J. A. Finlay, J. A. Callow, A. S. Clare, A. B. Brennan, Biofouling 2007, 23, 307-317.
61. K. Manabe, S. Nishizawa, S. Shiratori, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 11900-11905.
62. Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing (Ed.:, D. M. Mattox,), William Andrew Publishing, Westwood, NJ, 1998, pp. 29-55.
63. C. Díaz, P. L. Schilardi, R. C. Salvarezza, M. Fernández Lorenzo de Mele, Langmuir 2007, 23, 11206-11210.
64. C. Díaz, P. L. Schilardi, R. C. Salvarezza, M. Fernández Lorenzo de Mele, Colloids Surf. B 2011, 82, 536-542.
65. A. I. Hochbaum, J. Aizenberg, Nano Lett. 2010, 10, 3717-3721.
66. P. C. Jindal, A. T. Santhanam, U. Schleinkofer, A. F. Shuster, Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 1999, 17, 163-170.
67. A. Pimpin, W. Srituravanich, Eng. J. 2012, 16, 37-56.
68. S. Hou, H. Gu, C. Smith, D. Ren, Langmuir 2011, 27, 2686-2691.
69. W. R. Hansen, K. Autumn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 385-389.
70. B. Pokroy, A. K. Epstein, M. C. M. Persson-Gulda, J. Aizenberg, Adv. Mater. 2009, 21, 463-469.
71. H. K. Webb, V. K. Truong, J. Hasan, C. Fluke, R. J. Crawford, E. P. Ivanova, Scanning 2012, 34, 257-263.
72. R. D. Boyd, J. Verran, M. V. Jones, M. Bhakoo, Langmuir 2002, 18, 2343-2346.
73. K. A. Whitehead, D. Rogers, J. Colligon, C. Wright, J. Verran, Colloids Surf. B 2006, 51, 44-53.
74. E. P. Ivanova, V. K. Truong, H. K. Webb, V. A. Baulin, J. Y. Wang, N. Mohammodi, F. Wang, C. Fluke, R. J. Crawford, Sci. Rep. 2011, 1, 165.
75. S. D. Puckett, E. Taylor, T. Raimondo, T. J. Webster, Biomaterials 2010, 31, 706-713.
76. A. V. Singh, V. Vyas, R. Patil, V. Sharma, P. E. Scopelliti, G. Bongiorno, A. Podesta, C. Lenardi, W. N. Gade, P. Milani, PloS One 2011, 6, e 25029.
77. L. Rizzello, B. Sorce, S. Sabella, G. Vecchio, A. Galeone, V. Brunetti, R. Cingolani, P. P. Pompa, ACS Nano 2011, 5, 1865-1876.
78. E. P. Ivanova, J. Hasan, H. K. Webb, V. K. Truong, G. S. Watson, J. A. Watson, V. A. Baulin, S. Pogodin, J. Y. Wang, M. J. Tobin, C. Löbbe, R. J. Crawford, Small 2012, 8, 2489-2494.
79. E. P. Ivanova, J. Hasan, H. K. Webb, G. Gervinskas, S. Juodkazis, V. K. Truong, A. H. F. Wu, R. N. Lamb, V. A. Baulin, G. S. Watson, J. A. Watson, D. E. Mainwaring, R. J. Crawford, Nat. Commun. 2013, 4, 2838.
80. A. K. Epstein, A. I. Hochbaum, P. Kim, J. Aizenberg, Nanotechnology 2011, 22, 494007-494015.
81. J. A. Lichter, M. T. Thompson, M. Delga-Dillo, T. Nishikawa, M. F. Rubner, K. J. Van Vliet, Biomacromolecules 2008, 9, 2967-2967.
82. M. Kargar, J. Wang, A. S. Nain, B. Behkam, Soft Matter 2012, 8, 10254-10259.
83. E. Dayyoub, E. Belz, N. Dassinger, M. Keusgen, U. Bakowsky, Phys. Status Solidi A 2011, 208, 1279-1283.
84. C. Díaz, P. L. Schilardi, P. C. dos Santos Claro, R. C. Salvarezza, M. A. Fernández Lorenzo de Mele, ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 136-143.
85. H. E. Jeong, I. Kim, P. Karam, H. J. Choi, P. Yang, Nano Lett. 2013, 13, 2864-2869.
86. R. S. Friedlander, H. Vlamakis, P. Kim, M. Khan, R. Kolter, J. Aizenberg, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 5624-5629.
87. S. Perni, P. Prokopovich, Soft Matter 2013, 9, 1844-1851.
88. P. Shivapooja, Q. Wang, B. Orihuela, D. Rittschof, G. P. Lõpez, X. Zhao, Adv. Mater. 2013, 25, 1430-1434.
89. P. Kim, A. K. Epstein, M. Khan, L. D. Zarzar, D. J. Lipomi, G. M. Whitesides, J. Aizenberg, Nano Lett. 2012, 12, 527-533.
90. J. Kirsch, C. Siltanen, Q. Zhou, A. Revzin, A. Simonian, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 8733-8768.
91. P. Guo, E. W. Hall, R. Schirhagl, H. Mukaibo, C. R. Martin, R. N. Zare, Lab on a Chip 2012, 12, 558-561.
92. N. Massad-Ivanir, G. Shtenberg, A. Tzur, M. A. Krepker, E. Segal, Anal. Chem. 2011, 83, 3282-3289.
93. H. Y. Mao, S. Laurent, W. Chen, O. Akhavan, M. Imani, A. A. Ashkarran, M. Mahmoudi, Chem. Rev. 2013, 113, 3407-3424
94. Z. Niu, L. Zhang, L. Liu, B. Zhu, H. Dong, X. Chen, Adv. Mater. 2013, 25, 4035-4042.
95. J. Zhao, B. Deng, M. Lv, J. Li, Y. Zhang, H. Jiang, C. Peng, J. Li, J. Shi, Q. Huang, C. Fan, Adv. Health Mater. 2013, 2, 1259-1266
96. W. Hu, C. Peng, W. Luo, M. Lv, X. Li, D. Li, Q. Huang, C. Fan, ACS Nano 2010, 4, 4317-4323.
97. J. Tang, Q. Chen, L. Xu, S. Zhang, L. Feng, L. Cheng, H. Xu, Z. Liu, R. Peng, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 3867-3874.
98. O. Akhavan, E. Ghaderi, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20214-20220.
99. X. Cai, S. Tan, M. Lin, A. Xie, W. Mai, X. Zhang, Z. Lin, T. Wu, Y. Liu, Langmuir 2011, 27, 7828-7835.
100. L. C. Hsu, J. Fang, D. A. Borca-Tasciuc, R. W. Worobo, C. I. Moraru, Appl. Environ. Microbiol. 2013, 79, 2703-2712.
101. A. I. Hochbaum, R. Fan, R. He, P. Yang, Nano Lett. 2005, 5, 457-460.
102. L. Akesso, M. Pettitt, J. Callow, M. Callow, J. Stallard, D. Teer, C. Liu, S. Wang, Q. Zhao, F. D'Souza, P. Willemsen, G. Donnelly, C. Donik, A. Kocijan, M. Jenko, L. Jones, P. C. Guinaldo, Biofouling 2009, 25, 55-67.
103. A. Z. Komaromy, S. Y. Li, H. L. Zhang, D. V. Nicolau, R. I. Boysen, M. T. W. Hearn, Microelectron. Eng. 2012, 91, 39-43.