Self-healing gels based on constitutional dynamic chemistry and their potential applications

Chemical Society Reviews

Volumn 43, Issue 23, 2014, Pages 8114-8131

  Wei, Zhao ^a   Yang, Jian Hai ^a   Zhou, Jinxiong ^a   Xu, Feng ^a   Zrínyi, Miklós ^b   Dussault, Patrick H ^c   Osada, Yoshihito ^d   Chen, Yong Mei ^a  

^a XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY   (China)

^b SEMMELWEIS UNIVERSITY   (Hungary)

^c UNIVERSITY OF NEBRASKA LINCOLN   (United States)

^d RIKEN   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADHESIVE AGENT; GEL;

CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; DRUG DELIVERY SYSTEM; GEL; PH; SYNTHESIS;

ADHESIVES; DRUG DELIVERY SYSTEMS; GELS; HYDROGEN-ION CONCENTRATION; MOLECULAR STRUCTURE;

EID: 84908544607     PISSN: 03060012     EISSN: 14604744     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4cs00219a     Document Type: Review

References (186)

1. D. J. Lloyd W. B. Pleass Biochem. J. 1927 21 1352
2. Y. M. Chen K. Dong Z. Q. Liu F. Xu Sci. China: Technol. Sci. 2012 55 2241
3. K. Kajiwara and Y. Osada, Gels Handbook, Academic Press, New York, 2000
4. Y. Osada J. Gong Adv. Mater. 1998 10 827
5. R. Yoshida K. Uchida Y. Kaneko K. Sakai A. Kikuchi Y. Sakurai T. Okano Nature 1995 374 240
6. M. C. Cushing K. S. Anseth Science 2007 316 1133
7. M. A. Rogers A. J. Wright A. G. Marangoni Soft Matter 2009 5 1594
8. D. J. Abdallah R. G. Weiss Adv. Mater. 2000 12 1237
9. A. Vintiloiu J. Leroux J. Controlled Release 2008 125 179
10. D. H. Freeman L. S. Cheung Science 1981 214 790
11. N. Kotobuki K. Murata K. Haraguchi J. Biomed. Mater. Res., Part A 2013 101 537
12. H. Ichijo O. Hirasa R. Kishi M. Oowada K. Sahara E. Kokufuta S. Kohno Radiat. Phys. Chem. 1995 46 185
13. Z. Lin S. Cao X. Chen W. Wu J. Li Biomacromolecules 2013 14 2206
14. H. Qi E. Mäder J. Liu J. Mater. Chem. A 2013 1 9714
15. Z. Shi G. O. Phillips G. Yang Nanoscale 2013 5 3194
16. C. N. Kotanen A. N. Wilson C. Dong C. Dinu G. A. Justin A. G. Elie Biomaterials 2013 34 6318
17. Y. L. Han Y. Yang S. Liu J. Wu Y. M. Chen T. J. Lu F. Xu Biofabrication 2013 5 35004
18. Y. H. Li G. Y. Huang X. Zhang B. Li Y. M. Chen T. Lu T. J. Lu F. Xu Adv. Funct. Mater. 2012 23 660
19. P. Ilg Soft Matter 2013 9 3465
20. F. Xu C. A. M. Wu V. Rengarajan T. D. Finley H. O. Keles Y. Sung B. Li U. A. Gurkan U. Demirci Adv. Mater. 2011 23 4254
21. Y. Gao Z. Wei F. Li Z. M. Yang Y. M. Chen M. Zrinyi Y. Osada Green Chem. 2014 16 1255
22. Y. Shigekura Y. M. Chen H. Furukawa T. Kaneko D. Kaneko Y. Osada J. P. Gong Adv. Mater. 2005 17 2695
23. Y. Yao X. Chi Y. Zhou F. Huang Chem. Sci. 2014 5 2778
24. Z. Li Z. Wei F. Xu Y. H. Li T. J. Lu Y. M. Chen G. J. Zhou Macromol. Rapid Commun. 2012 33 1191
25. K. Yasuda J. P. Gong Y. Katsuyama A. Nakayama Y. Tanabe E. Kondo M. Ueno Y. Osada Biomaterials 2005 26 4468
26. J. P. Gong Y. Katsuyama T. Kurokawa Y. Osada Adv. Mater. 2003 15 1155
27. J. P. Gong Soft Matter 2010 6 2583
28. T. L. Sun T. Kurokawa S. Kuroda A. B. Ihsan T. Akasaki K. Sato M. A. Haque T. Nakajima J. P. Gong Nat. Mater. 2013 12 932
29. C. H. Yang M. X. Wang H. Haider J. H. Yang J. Sun Y. M. Chen J. Zhou Z. Suo ACS Appl. Mater. Interfaces 2013 5 10418
30. J. Sun X. Zhao W. R. Illeperuma O. Chaudhuri K. H. Oh D. J. Mooney J. J. Vlassak Z. G. Suo Nature 2012 489 133
31. L. B. Cappeletti E. Moncada J. Poisson I. S. Butler J. H. Z. Dos Santos Appl. Spectrosc. 2013 67 441
32. S. K. Goswami C. J. McAdam A. M. Lee L. R. Hanton S. C. Moratti J. Mater. Chem. A 2013 1 3415
33. Y. M. Chen Z. Q. Liu Z. H. Feng F. Xu J. K. Liu J. Biomed. Mater. Res., Part A 2013 102 2258
34. A. S. Hoffman Adv. Drug Delivery Rev. 2012 65 10
35. Y. M. Chen R. Ogawa A. Kakugo Y. Osada J. P. Gong Soft Matter 2009 5 1804
36. K. Y. Lee D. J. Mooney Chem. Rev. 2001 101 1869
37. G. Y. Huang L. Wang S. L. Wang Y. L. Han J. Wu Q. Zhang F. Xu T. J. Lu Biofabrication 2012 4 42001
38. G. Y. Huang L. H. Zhou Q. C. Zhang Y. M. Chen W. Sun F. Xu T. J. Lu Biofabrication 2011 3 12001
39. H. Geckil F. Xu X. Zhang S. Moon U. Demirci Nanomedicine 2010 5 469
40. Z. Hu Y. Chen C. Wang Y. Zheng Y. Li Nature 1998 393 149
41. A. Phadke C. Zhang B. Arman C. Hsu R. A. Mashelkar A. K. Lele M. J. Tauber G. Arya S. Varghese Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 4383
42. E. Kolomiets J. M. Lehn Chem. Commun. 2005 1519
43. J. M. Lehn Prog. Polym. Sci. 2005 30 814
44. S. Otto R. L. Furlan J. K. Sanders Drug Discovery Today 2002 7 117
45. J. M. Lehn Chem. Soc. Rev. 2007 36 151
46. C. R. South C. Burd M. Weck Acc. Chem. Res. 2007 40 63
47. S. J. Rowan S. J. Cantrill G. R. Cousins J. K. Sanders J. F. Stoddart Angew. Chem., Int. Ed. 2002 41 898
48. S. K. M. Nalluri C. Berdugo N. Javid P. W. J. M. Frederix R. V. Ulijn Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 5882
49. S. K. M. Nalluri R. V. Ulijn Chem. Sci. 2013 4 3699
50. N. H. Andersen M. J. Harrington H. Birkedal B. P. Lee P. B. Messersmith K. Y. C. Lee J. H. Waite Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 2651
51. B. Zheng F. Wang S. Dong F. Huang Chem. Soc. Rev. 2012 41 1621
52. P. Terech M. Yan M. Marechal G. Royal J. Galvez S. K. P. Velu Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 7338
53. Z. Wei J. He T. Liang H. Oh J. Athas Z. Tong C. Wang Z. Nie Polym. Chem. 2013 4 4601
54. S. Basak J. Nanda A. Banerjee Chem. Commun. 2014 50 2356
55. S. Billiet X. Hillewaere R. Teixeira F. E. Du Prez Macromol. Rapid Commun. 2013 34 290
56. M. W. Urban Nat. Chem. 2012 4 80
57. S. Burattini B. W. Greenland D. Chappell H. M. Colquhoun W. Hayes Chem. Soc. Rev. 2010 39 1973
58. J. A. Syrett C. R. Becer D. M. Haddleton Polym. Chem. 2010 1 978
59. R. P. Wool Soft Matter 2008 4 400
60. S. C. Li P. Han H. P. Xu Prog. Chem. 2012 24 1346
61. D. Y. Wu S. Meure D. Solomon Prog. Polym. Sci. 2008 33 479
62. F. Herbst D. Dohler P. Michael W. H. Binder Macromol. Rapid Commun. 2013 34 203
63. G. Yu X. Yan C. Han F. Huang Chem. Soc. Rev. 2013 42 6697
64. G. H. Deng C. M. Tang F. Y. Li H. F. Jiang Y. M. Chen Macromolecules 2010 43 1191
65. Y. L. Zhang L. Tao S. X. Li Y. Wei Biomacromolecules 2011 12 2894
66. J. A. Yoon J. Kamada K. Koynov J. Mohin R. Nicolaÿ Y. Zhang A. C. Balazs T. Kowalewski K. Matyjaszewski Macromolecules 2011 45 142
67. X. D. Yu X. H. Cao L. M. Chen H. C. Lan B. Liu T. Yi Soft Matter 2012 8 3329
68. Y. González-García J. Mol T. Muselle I. De Graeve G. Van Assche G. Scheltjens B. Van Mele H. Terryn Electrochem. Commun. 2011 13 169
69. S. J. García H. R. Fischer P. A. White J. Mardel Y. González-García J. Mol A. E. Hughes Prog. Org. Coat. 2011 70 142
70. Z. Wei J. H. Yang X. J. Du F. Xu M. Zrinyi Y. Osada F. Li Y. M. Chen Macromol. Rapid Commun. 2013 34 1464
71. A. Harada R. Kobayashi Y. Takashima A. Hashidzume H. Yamaguchi Nat. Chem. 2010 3 34
72. H. Yamaguchi Y. Kobayashi R. Kobayashi Y. Takashima A. Hashidzume A. Harada Nat. Commun. 2012 3 603
73. T. Kakuta Y. Takashima M. Nakahata M. Otsubo H. Yamaguchi A. Harada Adv. Mater. 2013 25 2849
74. M. Nakahata Y. Takashima H. Yamaguchi A. Harada Nat. Commun. 2011 2 511
75. Z. J. Wei J. He T. Liang H. Oh J. C. Athas Z. Tong C. Y. Wang Z. H. Nie Polym. Chem. 2013 4 4601
76. M. Krogsgaard M. A. Behrens J. S. Pedersen H. Birkedal Biomacromolecules 2013 14 297
77. X. Hou D. Gao J. Yan Y. Ma K. Liu Y. Fang Langmuir 2011 27 12156
78. D. C. Tuncaboylu M. Sahin A. Argun W. Oppermann O. Okay Macromolecules 2012 45 1991
79. Z. Rao M. Inoue M. Matsuda T. Taguchi Colloids Surf., B 2011 82 196
80. G. Akay A. Hassan-Raeisi D. C. Tuncaboylu N. Orakdogen S. Abdurrahmanoglu W. Oppermann O. Okay Soft Matter 2013 9 2254
81. D. C. Tuncaboylu A. Argun M. Sahin M. Sari O. Okay Polymer 2012 53 5513
82. D. C. Tuncaboylu M. Sari W. Oppermann O. Okay Macromolecules 2011 44 4997
83. M. M. Zhang D. H. Xu X. Z. Yan J. Z. Chen S. Y. Dong B. Zheng F. H. Huang Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 7011
84. J. X. Cui A. Del Campo Chem. Commun. 2012 48 9302
85. Q. Wang J. L. Mynar M. Yoshida E. Lee M. Lee K. Okuro K. Kinbara T. Aida Nature 2010 463 339
86. K. Haraguchi K. Uyama H. Tanimoto Macromol. Rapid Commun. 2011 32 1253
87. J. Liu G. Song C. He H. Wang Macromol. Rapid Commun. 2013 34 1002
88. H. Zhang H. Xia Y. Zhao ACS Macro Lett. 2012 1 1233
89. A. P. Nowak V. Breedveld L. Pakstis B. Ozbas D. J. Pine D. Pochan T. J. Deming Nature 2002 417 424
90. K. Sano R. Kawamura T. Tominaga N. Oda K. Ijiro Y. Osada Biomacromolecules 2011 12 4173
91. M. Yoshida N. Kouimura Y. Misawa N. Tamaoki H. Matsumoto H. Kawanami S. Kazaoui N. Minami J. Am. Chem. Soc. 2007 129 11039
92. P. Mukhopadhyay N. Fujita A. Takada T. Kishida M. Shirakawa S. Shinkai Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 6338
93. Z. Y. Xu J. X. Peng N. Yan H. Yu S. S. Zhang K. Q. Liu Y. Fang Soft Matter 2013 9 1091
94. H. W. Gibson N. Yamaguchi Z. Niu J. W. Jones C. Slebodnick A. L. Rheingold L. N. Zakharov J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2010 48 975
95. H. W. Gibson N. Yamaguchi J. W. Jones J. Am. Chem. Soc. 2003 125 3522
96. S. Dong Y. Luo X. Yan B. Zheng X. Ding Y. Yu Z. Ma Q. Zhao F. Huang Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 1905
97. S. Dong B. Zheng D. Xu X. Yan M. Zhang F. Huang Adv. Mater. 2012 24 3191
98. X. Yan T. R. Cook J. B. Pollock P. Wei Y. Zhang Y. Yu F. Huang P. J. Stang J. Am. Chem. Soc. 2014 136 4460
99. X. Yan D. Xu J. Chen M. Zhang B. Hu Y. Yu F. Huang Polym. Chem. 2013 4 3312
100. X. Yan D. Xu X. Chi J. Cheng S. Dong X. Ding Y. Yu F. Huang Adv. Mater. 2012 24 362
101. T. Bai S. Liu F. Sun A. Sinclair L. Zhang Q. Shao S. Jiang Biomaterials 2014 35 3926
102. M. Hales C. Barner-Kowollik T. P. Davis M. H. Stenzel Langmuir 2004 20 10809
103. D. Silva A. Natalello B. Sanii R. Vasita G. Saracino R. N. Zuckermann S. M. Doglia F. Gelain Nanoscale 2013 5 704
104. V. K. Kotharangannagari A. Sánchez-Ferrer J. Ruokolainen R. Mezzenga Macromolecules 2012 45 1982
105. J. A. Stammen S. Williams D. N. Ku R. E. Guldberg Biomaterials 2001 22 799
106. S. Hyon W. Cha Y. Ikada Polym. Bull. 1989 22 119
107. A. H. Clark S. B. Ross-Murphy Adv. Polym. Sci. 1987 83 57
108. C. M. Hassan N. A. Peppas Adv. Polym. Sci. 2000 153 37
109. T. Wang S. Zheng W. Sun X. Liu S. Fu Z. Tong Soft Matter 2014 10 3506
110. K. Haraguchi R. Farnworth A. Ohbayashi T. Takehisa Macromolecules 2003 36 5732
111. K. Haraguchi T. Takehisa Adv. Mater. 2002 14 1120
112. H. Cong P. Wang S. Yu Chem. Mater. 2013 25 3357
113. J. W. Steed Chem. Commun. 2011 47 1379
114. J. W. Steed Chem. Soc. Rev. 2010 39 3686
115. G. O. Lloyd J. W. Steed Nat. Chem. 2009 1 437
116. N. M. Sangeetha U. Maitra Chem. Soc. Rev. 2005 34 821
117. H. Cong P. Wang S. Yu Chem. Mater. 2013 25 3357
118. X. Yan S. Li T. R. Cook X. Ji Y. Yao J. B. Pollock Y. Shi G. Yu J. Li F. Huang P. J. Stang J. Am. Chem. Soc. 2013 135 14036
119. X. Yu L. Chen M. Zhang T. Yi Chem. Soc. Rev. 2014 43 5346
120. T. Ozawa T. Asakawa A. Ohta S. Miyagishi J. Oleo Sci. 2007 56 587
121. K. Ishiguro T. Ando H. Goto Biotechniques 2008 45 465
122. M. C. Roberts A. Mahalingam M. C. Hanson P. F. Kiser Macromolecules 2008 41 8832
123. M. C. Roberts M. C. Hanson A. P. Massey E. A. Karren P. F. Kiser Adv. Mater. 2007 19 2503
124. L. H. He D. E. Fullenkamp J. G. Rivera P. B. Messersmith Chem. Commun. 2011 47 7497
125. J. I. Jay K. Langheinrich M. C. Hanson A. Mahalingam P. F. Kiser Soft Matter 2011 7 5826
126. J. Canadell H. Goossens B. Klumperman Macromolecules 2011 44 2536
127. M. Pepels I. Filot B. Klumperman H. Goossens Polym. Chem. 2013 4 4955
128. Y. L. Zhang B. Yang X. Y. Zhang L. X. Xu L. Tao S. X. Li Y. Wei Chem. Commun. 2012 48 9305
129. B. Yang Y. L. Zhang X. Y. Zhang L. Tao S. X. Li Y. Wei Polym. Chem. 2012 3 3235
130. G. H. Deng F. Y. Li H. X. Yu F. Y. Liu C. Y. Liu W. X. Sun H. F. Jiang Y. M. Chen ACS Macro Lett. 2012 1 275
131. F. Y. Liu F. Y. Li G. H. Deng Y. M. Chen B. Q. Zhang J. Zhang C. Y. Liu Macromolecules 2012 45 1636
132. Y. Amamoto J. Kamada H. Otsuka A. Takahara K. Matyjaszewski Angew. Chem., Int. Ed. 2011 123 1698
133. R. Nicolay J. Kamada A. Van Wassen K. Matyjaszewski Macromolecules 2010 43 4355
134. K. Imato M. Nishihara T. Kanehara Y. Amamoto A. Takahara H. Otsuka Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 1138
135. Y. Amamoto H. Otsuka A. Takahara K. Matyjaszewski Adv. Mater. 2012 24 3975
136. C. Gaina O. Ursache V. Gaina C. D. Varganici eXPRESS Polym. Lett. 2013 7 636
137. P. Reutenauer E. Buhler P. J. Boul S. J. Candau J. M. Lehn Chem.-Eur. J. 2009 15 1893
138. A. A. Kavitha N. K. Singha ACS Appl. Mater. Interfaces 2009 1 1427
139. M. Dowlut D. G. Hall J. Am. Chem. Soc. 2006 128 4226
140. R. Pizer L. Babcock Inorg. Chem. 1977 16 1677
141. S. A. Asher V. L. Alexeev A. V. Goponenko A. C. Sharma I. K. Lednev C. S. Wilcox D. N. Finegold J. Am. Chem. Soc. 2003 125 3322
142. M. Paugam L. S. Valencia B. Boggess B. D. Smith J. Am. Chem. Soc. 1994 116 11203
143. R. Pizer P. J. Ricatto Inorg. Chem. 1994 33 2402
144. J. C. Pleasants W. Guo D. L. Rabenstein J. Am. Chem. Soc. 1989 111 6553
145. Z. Q. Lei H. P. Xiang Y. J. Yuan M. Z. Rong M. Q. Zhang Chem. Mater. 2014 26 2038
146. P. Nagy Antioxid. Redox Signaling 2013 18 1623
147. M. Kemp Y. Go D. P. Jones Free Radical Biol. Med. 2008 44 921
148. J. Messens J. Collet Antioxid. Redox Signaling 2013 18 1594
149. C. J. Dhanaraj J. Johnson J. Joseph R. S. Joseyphus J. Coord. Chem. 2013 66 1416
150. A. K. Engel T. Yoden K. Sanui N. Ogata J. Am. Chem. Soc. 1985 107 8308
151. W. G. Skene J. P. Lehn Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 8270
152. T. Maeda H. Otsuka A. Takahara Prog. Polym. Sci. 2009 34 581
153. D. E. Apostolides C. S. Patrickios E. Leontidis M. Kushnir C. Wesdemiotis Polym. Int. 2014 63 1558
154. T. Ono S. Fujii T. Nobori J. Lehn Chem. Commun. 2007 46
155. N. Giuseppone G. Fuks J. M. Lehn Chem.-Eur. J. 2006 12 1723
156. T. Ono S. Fujii T. Nobori J. Lehn Chem. Commun. 2007 4360
157. Z. Rodriguez-Docampo S. Otto Chem. Commun. 2008 5301
158. K. S. Focsaneanu J. C. Scaiano Helv. Chim. Acta 2006 89 2473
159. M. Frenette C. Aliaga E. Font-Sanchis J. C. Scaiano Org. Lett. 2004 6 2579
160. M. Frenette P. D. MacLean L. R. C. Barclay J. C. Scaiano J. Am. Chem. Soc. 2006 128 16432
161. J. C. Scaiano A. Martin G. P. Yap K. U. Ingold Org. Lett. 2000 2 899
162. B. Gacal H. Durmaz M. A. Tasdelen G. Hizal U. Tunca Y. Yagci A. L. Demirel Macromolecules 2006 39 5330
163. A. Gandini Prog. Polym. Sci. 2013 38 1
164. A. Gandini A. Silvestre D. Coelho Polym. Chem. 2013 4 1364
165. J. E. Moses A. D. Moorhouse Chem. Soc. Rev. 2007 36 1249
166. Y. Imai H. Itoh K. Naka Y. Chujo Macromolecules 2000 33 4343
167. D. A. Ossipov J. Hilborn Macromolecules 2006 39 1709
168. B. J. Adzima C. J. Kloxin C. N. Bowman Adv. Mater. 2010 22 2784
169. X. Chen M. A. Dam K. Ono A. Mal H. Shen S. R. Nutt K. Sheran F. Wudl Science 2002 295 1698
170. X. Luo R. Ou D. E. Eberly A. Singhal W. Viratyaporn P. T. Mather ACS Appl. Mater. Interfaces 2009 1 612
171. K. K. Oehlenschlaeger J. O. Mueller J. Brandt S. Hilf A. Lederer M. Wilhelm R. Graf M. L. Coote F. G. Schmidt C. Barner Kowollik Adv. Mater. 2014 26 3561
172. A. M. Peterson R. E. Jensen G. R. Palmese ACS Appl. Mater. Interfaces 2010 2 1141
173. B. D. Ratner S. J. Bryant Annu. Rev. Biomed. Eng. 2004 6 41
174. M. Kurisawa J. E. Chung Y. Y. Yang S. J. Gao H. Uyama Chem. Commun. 2005 4312
175. M. K. Nguyen D. S. Lee Chem. Commun. 2010 46 3583
176. G. Molinaro J. Leroux J. Damas A. Adam Biomaterials 2002 23 2717
177. D. Gupta C. H. Tator M. S. Shoichet Biomaterials 2006 27 2370
178. T. P. Martens A. F. Godier J. J. Parks L. Q. Wan M. S. Koeckert G. M. Eng B. I. Hudson W. Sherman G. Vunjak-Novakovic Cell Transplant. 2009 18 297
179. K. Ito Polym. J. 2007 39 489
180. Y. Tanaka J. P. Gong Y. Osada Prog. Polym. Sci. 2005 30 1
181. T. Karino M. Shibayama K. Ito Phys. B 2006 385 692
182. Y. Okumura K. Ito Adv. Mater. 2001 13 485
183. J. Dobson Drug Dev. Res. 2006 67 55
184. N. S. Satarkar J. Z. Hilt J. Controlled Release 2008 130 246
185. B. C. K. Tee C. Wang R. Allen Z. Bao Nat. Nanotechnol. 2012 7 825
186. C. Y. Hui R. Long Soft Matter 2012 8 8209