Bioinspired reversibly cross-linked hydrogels comprising polypeptide micelles exhibit enhanced mechanical properties

Advanced Functional Materials

Volumn 25, Issue 21, 2015, Pages 3122-3130

  Ghoorchian, Ali ^a   Simon, Joseph R ^a   Bharti, Bhuvnesh ^b   Han, Wei ^a   Zhao, Xuanhe ^c   Chilkoti, Ashutosh ^a   Lõpez, Gabriel P ^a  

^a Duke University   (United States)

^b North Carolina State University   (United States)

^c Massachusetts Institute of Technology   (United States)

Author keywords

bioinspired materials; elastin like polypeptides; hydrogels; micelles; self healing

Indexed keywords

BEARINGS (MACHINE PARTS); BIOCOMPATIBILITY; ELASTIN; GLYCOPROTEINS; MECHANICAL PROPERTIES; MEDICAL APPLICATIONS; METAL IONS; METALS; MICELLES; POLYPEPTIDES; SELF ASSEMBLY; SELF-HEALING MATERIALS; TRANSITION METAL COMPOUNDS; TRANSITION METALS;

BIO-INSPIRED MATERIALS; BIOMEDICAL APPLICATIONS; CROSS-LINKED HYDROGELS; CROSS-LINKED NETWORKS; ELASTIN-LIKE POLYPEPTIDES; HIERARCHICAL STRUCTURES; METAL-ION COORDINATION; SELF-HEALING;

HYDROGELS;

EID: 85027924681     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201500699     Document Type: Article

References (85)

1. a) E. F. Banwell, E. S. Abelardo, D. J. Adams, M. A. Birchall, A. Corrigan, A. M. Donald, M. Kirkland, L. C. Serpell, M. F. Butler, D. N. Woolfson, Nat. Mater. 2009, 8, 596
2. b) O. D. Krishna, K. L. Kiick, Biopolymers 2010, 94, 32
3. c) L. A. Reis, L. L. Y. Chiu, Y. Liang, K. Hyunh, A. Momen, M. Radisic, Acta Biomater. 2012, 8, 1022
4. d) A. Skerra, J. Mol. Recognit. 2000, 13, 167
5. e) C. G. Tate, G. F. X. Schertler, Curr. Opin. Struct. Biol. 2009, 19, 386.
6. N. Chennamsetty, V. Voynov, V. Kayser, B. Helk, B. L. Trout, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 11937.
7. B. V. Slaughter, S. S. Khurshid, O. Z. Fisher, A. Khademhosseini, N. A. Peppas, Adv. Mater. 2009, 21, 3307.
8. J. R. Luther, C. E. Glatz, Biotechnol. Bioeng. 1994, 44, 147.
9. a) R. Capone, S. Blake, M. R. Restrepo, J. Yang, M. Mayer, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9737
10. b) A. Hennig, G. J. Gabriel, G. N. Tew, S. Matile, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10338.
11. S. Banta, I. R. Wheeldon, M. Blenner, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2010 12, 167.
12. C. Foo, J. S. Lee, W. Mulyasasmita, A. Parisi-Amon, S. C. Heilshorn, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 22067.
13. W. E. Hennink, C. F. van Nostrum, Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, 223.
14. a) J. Berger, M. Reist, J. M. Mayer, O. Felt, N. A. Peppas, R. Gurny, Eur. J. Pharm. Biopharm. 2004, 57, 19
15. b) G. D. Nicodemus, S. J. Bryant, Tissue Eng. Part B: Rev. 2008, 14, 149.
16. W. E. Hennink, C. F. van Nostrum, Adv. Drug Delivery Rev. 2002, 54, 13.
17. a) J. A. Gustafson, R. A. Price, J. Frandsen, C. R. Henak, J. Cappello, H. Ghandehari, Biomacromolecules 2013, 14, 618
18. b) M. J. Reilly, Colloids Surf. B 2008, 63, 2, 269.
19. J. Y. Sun, X. H. Zhao, W. R. K. Illeperuma, O. Chaudhuri, K. H. Oh, D. J. Mooney, J. J. Vlassak, Z. G. Suo, Nature 2012, 489, 133.
20. a) W. C. Lin, W. Fan, A. Marcellan, D. Hourdet, C. Creton, Macromolecules 2010, 43, 2554
21. b) S. K. Agrawal, N. Sanabria-DeLong, G. N. Tew, S. R. Bhatia, Langmuir 2008, 24, 13148.
22. D. C. Tuncaboylu, M. Sari, W. Oppermann, O. Okay, Macromolecules 2011, 44, 4997.
23. J. Brassinne, A. M. Stevens, E. Van Ruymbeke, J. F. Gohy, C. A. Fustin, Macromolecules 2013, 46, 9134.
24. M. J. Glassman, B. D. Olsen, Soft Matter 2013, 9, 6814.
25. a) B. S. Kim, S. W. Park, P. T. Hammond, ACS Nano 2008, 2, 386
26. b) A. Laschewsky, P. Muller-Buschbaum, C. M. Papadakis, Intelligent Hydrogels, Vol. 140, (Eds:, G. Sadowski, W. Richtering,), Springer Switzerland 2013, 15.
27. a) L. Wei, C. H. Cai, J. P. Lin, T. Chen, Biomaterials 2009, 30, 2606
28. b) D. Ma, H. B. Zhang, K. Tu, L. M. Zhang, Soft Matter 2012, 8, 3665.
29. a) P. Guillet, C. Mugemana, F. J. Stadler, U. S. Schubert, C. A. Fustin, C. Bailly, J. F. Gohy, Soft Matter 2009, 5, 3409
30. b) L. X. Xiao, J. H. Zhu, J. D. Londono, D. J. Pochan, X. Q. Jia, Soft Matter 2012, 8, 10233.
31. B. D. Olsen, J. A. Kornfield, D. A. Tirrell, Macromolecules 2010, 43, 9094.
32. J. D. Hartgerink, E. Beniash, S. I. Stupp, Science 2001, 294, 1684.
33. E. R. Wright, V. P. Conticello, R. P. Apkarian, Microsc. Microanal. 2003, 9, 171.
34. M. A. Meyers, P. Y. Chen, A. Y. M. Lin, Y. Seki, Prog. Mater Sci. 2008, 53, 1.
35. S. Bechtle, S. F. Ang, G. A. Schneider, Biomaterials 2010, 31, 6378.
36. M. Vanderrest, R. Garrone, FASEB J. 1991, 5, 2814.
37. a) A. J. Maniotis, C. S. Chen, D. E. Ingber, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 849
38. b) A. McGough, B. Pope, W. Chiu, A. Weeds, J. Cell Biol. 1997, 138, 771.
39. N. Mizuno, A. Narita, T. Kon, K. Sutoh, M. Kikkawa, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 20832.
40. a) I. Massova, L. P. Kotra, R. Fridman, S. Mobashery, FASEB J. 1998, 12, 1075
41. b) F. Loechel, U. M. Wewer, FEBS Lett. 2001, 506, 65.
42. J. H. Waite, X.-X. Qin, K. J. Coyne, Matrix Biol. 1998, 17, 93.
43. D. E. Meyer, A. Chilkoti, Biomacromolecules 2004, 5, 846.
44. A. Ghoorchian, N. B. Holland, Biomacromolecules 2011, 12, 4022.
45. D. W. Urry, T. L. Trapane, K. U. Prasad, Biopolymers 1985, 24, 2345.
46. a) D. E. Meyer, A. Chilkoti, Biomacromolecules 2002, 3, 357
47. b) Y. H. Cho, Y. J. Zhang, T. Christensen, L. B. Sagle, A. Chilkoti, P. S. Cremer, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13765.
48. a) D. E. Meyer, A. Chilkoti, Nat. Biotechnol. 1999, 17, 1112
49. b) D. T. McPherson, C. Morrow, D. S. Minehan, J. G. Wu, E. Hunter, D. W. Urry, Biotechnol. Prog. 1992, 8, 347.
50. a) M. R. Dreher, A. J. Simnick, K. Fischer, R. J. Smith, A. Patel, M. Schmidt, A. Chilkoti, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 687
51. b) J. R. McDaniel, S. R. MacEwan, X. H. Li, D. C. Radford, C. D. Landon, M. Dewhirst, A. Chilkoti, Nano Lett. 2014, 14, 2890
52. c) D. J. Callahan, W. E. Liu, X. H. Li, M. R. Dreher, W. Hassouneh, M. Kim, P. Marszalek, A. Chilkoti, Nano Lett. 2012, 12, 2165
53. d) A. J. Simnick, M. Amiram, W. G. Liu, G. Hanna, M. W. Dewhirst, C. D. Kontos, A. Chilkoti, J. Controlled Release 2011, 155, 144
54. e) W. Hassouneh, K. Fischer, S. R. MacEwan, R. Branscheid, C. L. Fu, R. H. Liu, M. Schmidt, A. Chilkoti, Biomacromolecules 2012, 13, 1598.
55. E. Hadler-Olsen, B. Fadnes, I. Sylte, L. Uhlin-Hansen, J. O. Winberg, FEBS J. 2011, 278, 28.
56. W. Bode, F. X. Gomisruth, W. Stockler, FEBS Lett. 1993, 331, 134.
57. K. Kasperek, L. E. Feinendegen, I. Lombeck, H. J. Bremer, Eur. J. Pediatr. 1977, 126, 199.
58. P. Trumbo, A. A. Yates, S. Schlicker, M. Poos, J. Am. Diet. Assoc. 2001, 101, 294.
59. a) J. Danielsson, J. Jarvet, P. Damberg, A. Graslund, Magn. Reson. Chem. 2002, 40, S89
60. b) A. Ghoorchian, K. Vandemark, K. Freeman, S. Kambow, N. B. Holland, K. A. Streletzky, J. Phys. Chem. B 2013, 117, 8865
61. c) A. Ghoorchian, J. T. Cole, N. B. Holland, Macromolecules 2010, 43, 4340.
62. J. R. McDaniel, J. Bhattacharyya, K. B. Vargo, W. Hassouneh, D. A. Hammer, A. Chilkoti, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 1683.
63. W. Brown, Dynamic Light Scattering: The Method and Some Applications, Clarendon Press, Oxford 1993.
64. H. Kumari, S. R. Kline, J. L. Atwood, Chem. Sci. 2014, 5, 2554.
65. B. Bharti, J. Meissner, G. H. Findenegg, Langmuir 2011, 27, 9823.
66. J. S. Pedersen, C. Svaneborg, K. Almdal, I. W. Hamley, R. N. Young, Macromolecules 2003, 36, 416.
67. S. Chandrasekhar, Rev. Mod. Phys. 1943, 15, 0001.
68. a) K. J. Jeong, A. Panitch, Biomacromolecules 2009, 10, 1090
69. b) C. Q. Yan, D. J. Pochan, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3528
70. c) J. T. Cirulis, F. W. Keeley, D. F. James, J. Rheol. 2009, 53, 1215
71. d) D. Asai, D. H. Xu, W. G. Liu, F. G. Quiroz, D. J. Callahan, M. R. Zalutsky, S. L. Craig, A. Chilkoti, Biomaterials 2012, 33, 5451
72. e) D. H. Xu, D. Asai, A. Chilkoti, S. L. Craig, Biomacromolecules 2012, 13, 2315
73. f) D. G. Abebe, T. Fujiwara, Biomacromolecules 2012, 13, 1828
74. g) V. Breedveld, A. P. Nowak, J. Sato, T. J. Deming, D. J. Pine, Macromolecules 2004, 37, 3943.
75. T. Saito, T. Uematsu, S. Kimura, T. Enomae, A. Isogai, Soft Matter 2011, 7, 8804.
76. C. R. Rubinstein, M, Polymer Physics, Oxford University Press, UK 2012.
77. L. H. Beun, I. M. Storm, M. W. T. Werten, F. A. de Wolf, M. A. C. Stuart, R. de Vries, Biomacromolecules 2014, 15, 3349.
78. a) D. G. Barrett, D. E. Fullenkamp, L. H. He, N. Holten-Andersen, K. Y. C. Lee, P. B. Messersmith, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1111
79. b) D. E. Fullenkamp, L. He, D. G. Barrett, W. R. Burghardt, P. B. Messersmith, Macromolecules 2013, 46, 1167.
80. a) M. Guvendiren, H. D. Lu, J. A. Burdick, Soft Matter 2012, 8, 260
81. b) N. Holten-Andersen, M. J. Harrington, H. Birkedal, B. P. Lee, P. B. Messersmith, K. Y. C. Lee, J. H. Waite, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 2651
82. c) M. Nakahata, Y. Takashima, H. Yamaguchi, A. Harada, Nat. Commun. 2011, 2
83. d) M. M. C. Bastings, S. Koudstaal, R. E. Kieltyka, Y. Nakano, A. C. H. Pape, D. A. M. Feyen, F. J. van Slochteren, P. A. Doevendans, J. P. G. Sluijter, E. W. Meijer, S. A. J. Chamuleau, P. Y. W. Dankers, Adv. Healthcare Mater. 2014, 3, 70.
84. J. R. McDaniel, J. A. MacKay, F. G. Quiroz, A. Chilkoti, Biomacromolecules 2010, 11, 944.
85. W. Hassouneh, S. R. MacEwan, A. Chilkoti, Methods in Enzymalogy 2012, 502, 215.