Polycaprolactone-based biomaterials for tissue engineering and drug delivery: Current scenario and challenges

International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials

Volumn 65, Issue 5, 2016, Pages 255-265

  Mondal, Debasish ^a   Griffith, May ^b   Venkatraman, Subbu S ^c  

^a SINGAPORE EYE RESEARCH INSTITUTE   (Singapore)

^b LINKÖPING UNIVERSITY   (Sweden)

^c NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

Author keywords

Biomaterial; Drugdelivery; Polycaprolactone; Scaffold; Tissue engineering

Indexed keywords

BIOMATERIALS; DRUG DELIVERY; MEDICAL APPLICATIONS; POLYCAPROLACTONE; SCAFFOLDS; SCAFFOLDS (BIOLOGY); TISSUE; VISCOELASTICITY;

BIOMEDICAL APPLICATIONS; CAPROLACTONE; CRITICAL COMPONENT; LOW MELTING TEMPERATURES; SYNTHETIC POLYMERS; THERAPEUTIC STRATEGY; TISSUE ENGINEERING APPLICATIONS; VISCOELASTIC PROPERTIES;

TISSUE ENGINEERING;

EID: 84954098163     PISSN: 00914037     EISSN: 1563535X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1080/00914037.2015.1103241     Document Type: Review

References (104)

1. Nair, L. S.; Laurencin, C. T. Progr. Polym. Sci. 2007, 32, 762-798.
2. Gunatillake, P. A.; Adhikari, R. Eur. Cell Mater. 2003, 5, 1-16.
3. Mano, J. F.; Silva, G. A.; Azevedo, H. S.; Malafaya, P. B.; Sousa, R. A.; Silva, S. S.; Boesel, L. F.; Oliveira, J. M.; Santos, T. C.; Marques, A. P.; Neves, N. M.; Reis, R. L. J. R. Soc. Interface 2007, 4, 999-1030.
4. Cho, Y. I.; Choi, J. S.; Jeong, S. Y.; Yoo, H. S. Acta Biomater. 2010, 6, 4725-4733.
5. Natu, M. V.; Gaspar, M.; N.; Ribeiro, C. A.; Correia, I. J.; Silva, D.; de Sousa, H. C.; Gil, M. H. Biomed. Mater. 2011, 6, 025003.
6. Mondal, D.; Venkatraman, S. S. Mater. Sci. Eng. C 2011, C31, 224-229.
7. Chandra, R.; Rustgi, R. Progr. Polym. Sci. 1998, 23, 1273-335.
8. Hutmacher, D. W. Biomaterials 2000, 21, 2529-2543.
9. Okada, M. Progr. Polym. Sci. 2002, 27, 87-133.
10. Khor, H. L.; Ng, K. W.; Schantz, J. T.; Phan, T.-T.; Lim, T. C.; Teoh, S. H.; Hutmacher, D. W. Mater. Sci. Eng. C 2002, 20, 71-75.
11. Ciapetti, G.; Ambrosio, L.; Savarino, L.; Granchi, D.; Cenni, E.; Baldini, N.; Pagani, S.; Guizzardi, S.; Causa, F.; Giunti, A. Biomaterials 2003, 24, 3815-3824.
12. Van Natta, F. J.; Hill, J. W.; Carothers, W. H. J. Am. Chem. Soc. 1934, 56, 455-459.
13. Cayuela, J.; Legaré, V. B.; Cassagnau, P.; Michel, A. Macromolecules 2006, 39, 1338-1346.
14. Chang, K. Y.; Lee, Y. D. Acta Biomater. 2009, 5, 1075-1081.
15. Labet, M.; Thielemans, W. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 3484-3504.
16. Kricheldorf, H. R.; Stricker, A.; Langanke, D. Macromol. Chem. Phys. 2001, 202, 2963-2970.
17. Sinha, V. R.; Bansal, K.; Kaushik, R.; Kumria, R.; Trehan, A. Int. J. Pharm. 2004, 278, 1-23.
18. Lam, C. X. F.; Teoh, S. H.; Hutmacher, D. W. Polym. Int. 2007, 56, 718-728.
19. Joshi, P.; Madras, G. Polym. Degrad. Stab. 2008, 93, 1901-1908.
20. Nishida, H.; Tokiwa, Y. J. Environ. Polym. Degrad. 1993, 1, 227-233.
21. Abedalwafa, M.; Wang, F.; Wang, L.; Li, C. Rev. Adv. Mater. Sci. 2013, 34, 123-140.
22. Desmet, T.; Morent, R.; De Geyter, N.; Leys, C.; Schacht, E.; Dubruel, P. Biomacromolecules 2009, 10, 2351-2378.
23. Cheng, Z.; Teoh, S. H. Biomaterials 2004, 25, 1991-2001.
24. Ma, Z.; Gao, C.; Shen, J. J. Biomater. Sci. Poly. Ed. 2003, 14, 13-25.
25. Jiao, Y. P.; Cui, F. Z. Biomed. Mater. 2007, 2, R24-R37.
26. Xu, F. J.; Wang, Z. H.; Yang, W. T. Biomaterials 2010, 31, 3139-3147.
27. Zander, N. E. , Orlicki, J. A.; Rawlett, A. M.; Beebe, T. P. Jr. Biointerphases 2010, 5, 149-158.
28. Zhu, X.; Chian, K. S.; Chan-Park, M. B.; Lee, S. T. J. Biomed. Mater. Res. PartA 2005, 73A, 264-274.
29. Venugopal, J.; Low, S.; Choon, A. T.; Kumar, A. B.; Ramakrishna, S. J. Biomed. Mater. Res. A 2008, 85A, 408-417.
30. Jia, J.; Duan, Y. Y.; Yu, J.; Lu, J. W. J. Biomed. Mater. Res. A 2008, 86A, 364-373.
31. Prabhakaran, M. P.; Venugopal, J.; Chan, C. K.; Ramakrishna, S. Nanotechnology 2008, 19, 455102.
32. Xu, F. J.; Wang, Z. H.; Yang, W. T. Biomaterials 2010, 31, 3139-3147.
33. Santiago, L. Y.; Nowak, R. W.; Rubin, J. P.; Marra, K. G. Biomaterials 2006, 27, 2962-2969.
34. Zhang, H.; Lin, C. Y.; Hollister, S. J. Biomaterials 2009, 30, 4063-4069.
35. Khang, G.; Lee, S. J.; Kim, M. S.; Lee, H. B. Biomaterials: tissue engineering andscaffold. In: Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation, Webster, J. editor. Wiley, New York, 2006; pp. 366-383.
36. Chen, G.; Takashi, U.; Tateishi, T. Macromol. Biosci. 2002, 2, 67-77.
37. deBoer, H. H. Clin. Orthop. Relat. Res. 1988, 226, 292-298.
38. De Long, W. G. Jr.; Einhorn, T. A.; Koval, K.; Mc Kee, M.; Smith, W.; Sanders, R.; Watson, T. J. Bone Joint Surg. 2007, AM89, 649-658.
39. Laurencin, C.; Khan, Y.; El-Amin, S. F. Expert Rev. Med. Devices 2006, 3, 49-57.
40. Helder, M. N.; Knippenberg, M. Klein-Nulend, J.; Wuisman, P. I. Tissue Eng. 2007, 13, 1799-1808.
41. Guarino, V.; Causa, F.; Taddei, P.; diFoggia, M.; Ciapetti, G.; Martini, D.; Fagnano, C.; Baldini, N.; Ambrosio, L. Biomaterials 2008, 29, 3662-3670.
42. Sadiasa, A.; Nguyen, T. H.; Lee, B. T. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2014, 25, 150-167.
43. Chen, J. P.; Chang, Y. S. Colloids Surf. B 2011, 86, 169-175.
44. Abbah, S. A.; Lam, C. X.; Ramruttun, K. A.; Goh, J. C.; Wong, H. K. Tissue Eng. PartA 2011, 17, 809-817.
45. Guarino, V.; Scaglione, S.; Sandri, M.; Alvarez-Perez, M. A.; Tampieri, A.; Quarto, R.; Ambrosio, L. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2014, 8, 291-303.
46. Nguyen, T.-H.; Lee, B. T. J. Biomed. Mater. Res. PartA 2013, 101A, 797-808.
47. Wang, T.; Yang, X.; Qi, X.; Jiang, C. J. Transl. Med. 2015, 13, 152.
48. Pati, F.; Song, T.-H.; Rijal, G.; Jang, J.; Kim, S. W.; Cho, D.-W. Biomaterials 2015, 37, 230-241.
49. Chung, C.; Burdick, J. A. Adv. Drug Deliv. Rev. 2008, 60, 243-262.
50. Vasita, R.; Katti, D. S. Int. J. Nanomed. 2006, 1, 15-30.
51. Wang, Y.; Blasioli, D. J.; Kim, H. J.; Kim, H. S.; Kaplan, D. L. Biomaterials 2006, 27, 4434-4442.
52. Seda Tigli, R.; Ghosh, S.; Laha, M. M.; Shevde, N. K.; Daheron, L.; Gimble, J.; Gümüşderelioglu, M.; Kaplan, D. L. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2009, 3, 348-360.
53. Wise, J. K.; Yarin, A. L.; Megaridis, C. M.; Cho, M. Tissue Eng. Part A 2009, 14, 913-921.
54. Alves Da Silva, M.; Crawford, A.; Mundy, J.; Martins, A.; Araújo, J. V.; Hatton, P. V.; Reis, R. L.; Neves, N. M. Tissue Eng. PartA 2009, 15, 377-385.
55. Neves, S. C. Moreira Teixeira, L. S.; Moroni, L.; Reis, R. L.; Van Blitterswijk, C. A.; Alves, N. M.; Karperien, M.; Mano, J. F. Biomaterials 2011, 32, 1068-1079.
56. Kundu, J.; Shim, J. H.; Jang, J.; Kim, S. W.; Cho, D. W. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2015, 9, 1286-1297.
57. Kew, S. J.; Gwynne, J. H.; Enea, D.; Abu-Rub, M.; Pandit, A.; Zeugolis, D.; Brooks, R. A.; Rushton, N.; Best, S. M.; Cameron, R. E. Acta Biomater. 2011, 7, 3237-3247.
58. Shao, H. J.; Lee, Y. T.; Chen, C. S.; Wang, J. H.; Young, T. H. Biomaterials 2010, 31, 4695-4705.
59. Samavedi, S.; Olsen Horton, C.; Guelcher, S. A.; Goldstein, A. S.; Whittington, A. R. Acta Biomater. 2011, 7, 4131-4138.
60. Klumpp, D.; Horch, R. E.; Kneser, U.; Beier, J. P. J. Cell. Mol. Med. 2010, 14, 2622-2629.
61. Choi, J. S.; Lee, S. J.; Christ, G. J.; Atala, A.; Yoo, J. J. Biomaterials 2008, 29, 2899-2906.
62. Kim, M. S.; Jun, I.; Shin, Y. M.; Jang, W.; Kim, S. I.; Shin, H. Macromol. Biosci. 2010, 10, 91-100.
63. Clark, R. A. F.; Singer, A. J. Wound repair: basic biology to tissue engineering. In: Principles of Tissue Engineering, Lanza, R. P.; Langer, R. Vacanti, J. editors. Academic Press, San Diego, CA, 2000; pp. 855-878.
64. Edmonds, M. Int. J. Low Extremity Wounds 2009, 8, 11-18.
65. Karr, J. Adv. Skin Wound Care 2008, 21, 270-274.
66. Marston, W. A. Expert Rev. Med. Devices 2004, 1, 21-31.
67. Alvarez-Perez, M. A.; Guarino, V.; Cirillo, V.; Ambrosio, L. Biomacromolecules 2010, 11, 2238-2246.
68. Zhang, Y.; Venugopal, J.; Huang, Z.-M.; Lim, C.; Ramakrishna, S. Biomacromolecules 2005, 6, 2583-2589.
69. Zhou, Z.; Zhou, Y.; Chen, Y.; Nie, H.; Wang, Y.; Li, F.; Zheng, Y. Appl. Surf. Sci. 2011, 258, 1670-1676.
70. Zhang, Y.; Ouyang, H.; Lim, C. T.; Ramakrishna. S.; Huang, Z. M. J. Biomed. Mater. Res. BAppl. Biomater. 2005, 72, 156-165.
71. Powell, H. M.; Boyce, S. T. Tissue Eng. PartA 2009, 15, 2177-2187.
72. Jin, G.; Prabhakaran, M. P.; Kai, D.; Annamalai, S. K.; Arunachalam, K. D.; Ramakrishna, S. Biomaterials 2013, 34, 724-734.
73. Fu, Y.; Guan, J.; Guo, S.; Guo, F.; Niu, X.; Liu, Q.; Zhang, C.; Nie, H.; Wang, Y. J Transl Med. 2014, 12, 274.
74. Taylor, D. A.; Zenovich, A. G. Diabetes Obes. Metab. 2008, 10, 5-15.
75. Pektok, E.; Nottelet, B.; Tille, J. C.; Gurny, R.; Kalangos, A.; Moeller, M.; Walpoth, B. H. Circulation 2008, 118, 2563-2570.
76. Tillman, B. W.; Yazdani, S. K.; Lee, S. J.; Geary, R. L.; Atala, A.; Yoo, J. J. Biomaterials 2009, 30, 583-588.
77. Jin, J.; Jeong, S. I.; Shin, Y. M.; Lim, K. S.; Shin, Hs.; Lee, Y. M.; Koh, H. C.; Kim, K. S. Eur. J. Heart Fail. 2009, 11, 147-153.
78. Yeong, W. Y.; Sudarmadji, N.; Yu, H. Y.; Chua, C. K.; Leong, K. F.; Venkatraman, S. S.; Boey, Y. C.; Tan, L. P. Acta Biomater. 2010, 6, 2028-2034.
79. Kai, D.; Prabhakaran, M. P.; Jin, G.; Ramakrishna, S. J. Biomed. Mater. Res. BAppl. Biomater. 2011, 98B, 379-386.
80. Mukherjee, S.; Venugopal, J.; Ravichandran, R.; Ramakrishna, S.; Raghunath, M. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2291-2300.
81. Shevach, M.; Maoz, B. M.; Feiner, R.; Shapira, A.; Dvir, T. J. Mater. Chem. B 2013, 1, 5210-5217.
82. Crowder, S. W.; Liang, Y.; Rath, R.; Park, A. M.; Maltais, S.; Pintauro, P. N.; Hofmeister, W.; Lim, C. C.; Wang, X.; Sung, H.-J. Nanomedicine 2013, 8, 1763-1776.
83. Wickham, A. M.; Islam, M. M.; Mondal, D.; Phopase, J.; Sadhu, V.; Tamas, E.; Polisetti, N.; Richter-Dahlfors, A.; Liedberg, B.; Griffith, M. J. Biomed. Mater. Res. PartBAppl. Biomater. 2014, 102, 1553-1561.
84. Cao, H.; Liu, T.; Chew. S. Y. Adv. Drug Deliv. Rev. 2009, 61, 1055-1064.
85. Xie, J.; Mac Ewan, M. R.; Li, X.; Sakiyama-Elbert, S. E.; Xia, Y. ACS Nano 2009, 3, 1151-1159.
86. Wang, T. Y.; Forsythe, J. S.; Nisbet, D. R.; Parish, C. L. Biomaterials 2012, 33, 9188-9197.
87. Li, G. Y.; Li, D. D.; Niu, Y. Q.; Chen, K. C.; Xu. K. T. J. Biomed. Mater. Res. A 2014, 102, 685-697.
88. Niu, Y.; Chen, K. C.; He, T.; Yu, W.; Huang, S.; Xu, K. Biomaterials 2014, 35, 4266-4277.
89. Ma, G.; Song, C.; Sun, H.; Yang, J.; Leng, X. Contraception 2006, 74, 141-147.
90. Cheng, L.; Lei, L.; Guo, S. Int. J. Pharm. 2010, 387, 129-138.
91. Kalita, S.; Devi, B.; Kandimalla, R.; Sharma, K. K.; Sharma, A.; Kalita, K.; Kataki, A. C.; Kotoky, J. Int. J. Nanomed. 2015, 10, 2971-2984.
92. Xue, J.; Niu, Y.; Gong, M.; Shi, R.; Chen, D.; Zhang, L.; Lvov, Y. ACS Nano 2015, 9, 1600-1612.
93. Gao, X.; Wang, B.; Wu, Q.; Wei, X.; Zheng, F.; Men, K.; Shi, H.; Huang, N.; Wei, Y.; Gong, C. J. Biomed. Nanotechnol. 2015, 11, 578-589.
94. Huang, M. J.; Gou, M. L.; Qian, Z. Y.; Dai, M.; Li, X. Y.; Cao, Mei. J. Biomed. Mater. Res. A 2008, 86A, 979-986.
95. Zhao, J.; Gou, M.; Dai, M.; Li, X.; Cao, M.; Huang, M.; Wen, Y.; Kan, B.; Qian, Z.; Wei, Y. J. Biomed. Mater. Res. A 2009, 90A, 506-513.
96. Ramgopal, Y.; Mondal, D.; Venkatraman, S. S.; Godbey, W. T.; Yuen, G. Y. J. Biomed. Mater. Res. BAppl. Biomater. 2009, 89, 439-447.
97. Mondal, D.; Ramgopal, Y.; Tiwari, S. K.; Venkatraman, S. S. Biointerphases 2010, 5, FA69-77.
98. Liu, Y.; Samsonova, O.; Sproat, B.; Merkel, O.; Kissel, T. J. Control. Release 2011, 153, 262-268.
99. Rujitanaroj, P.; Wang, Y. C.; Wang, J.; Chew, S. Y. Biomaterials 2011, 32, 5915-5923.
100. Wang, H.-X.; Yang, X.-Z.; Sun, C.-Y.; Mao, C.-Q.; ZhuY.-H.; Wang, J. Biomaterials 2014, 35, 7622-7634.
101. Jakubova, R.; kova, A.; Buzgo, M.; Rampichova, M.; Prosecka, E.; Tvrdik, D.; Amler, E. Cell Prolif. 2011, 44, 183-191.
102. Choi, J. S.; Choi, S. H.; Yoo, H. S. J. Mater. Chem. 2011, 21, 5258-5267.
103. Shim, J. H.; Kim, S. E.; Park, J. Y.; Kundu, J.; Kim, S. W.; Kang, S. S.; Cho, D. W. Tissue Eng PartA 2014, 20, 1980-1992.
104. Lee, H. J.; Koh, W.-G. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 9338-9348.