OALib Journal期刊
仿生超疏水性表面的生物应用
DOI: 10.6023/A12090676
Keywords: 超疏水 ,润湿 ,接触角 ,生物应用
Abstract:
自然给科学家和工程师带来仿生的灵感和启发.近年来,受自然界中荷叶的启发,在充分考虑表面形貌和化学组成协同效应的基础上,人们已经制备出许多仿生超疏水性表面,这些表面在抗结冰、微流体、生物相容性等领域具有很多潜在的应用价值.仿生超疏水性表面在生物领域的应用逐渐崭露头角,研究发现,超疏水性表面所俘获的空气能够减缓药物释放的速率,因此利用此类表面作为药物的载体有望实现长期供药.超疏水特性能在一定程度改善和提高生物体与材料表面之间的相互作用,例如,血小板几乎不在超疏水表面上进行粘附和活化避免了造成血栓和血凝,因此仿生超疏水性表面可用于制备人造血管和与血液相接触的仪器.细胞和生物分子在不同特殊润湿性表面具有不同的行为和现象,如粘附、繁殖、吸附等差异,这有助于进一步探索研究细胞和生物分子的信息功能,是当前仿生超疏水性表面应用的重要研究方向之一.本综述简单介绍了经典的润湿模型,重点总结了仿生超疏水表面在生物领域的应用,其主要包括控制药物释放、提高血液相容性、蛋白质吸附研究、细胞行为研究、生物分子和细胞微图案化等.最后,对仿生超疏水性表面在生物领域研究应用进行了展望.
References
[1] He, M.; Wang, J. X.; Li, H. L.; Jin, X. L.; Wang, J. J.; Liu, B. Q.; Song, Y. L. Soft Matter 2010, 6, 2396. [2] Sarkar, D. K.; Farzaneh, M. J. Adhes. Sci. Technol. 2009, 23, 1215. [3] Gao, X. F.; Jiang, L. Nature 2004, 432, 36. [4] Zheng, Y. M.; Gao, X. F.; Jiang, L. Soft Matter 2007, 3, 178. [5] Liu, K. S.; Du, J. X.; Wu, J. T.; Jiang, L. Nanoscale 2012, 4, 768. [6] Parker, A. R.; Lawrence, C. R. Nature 2001, 414, 33. [7] Liu, J. L.; Feng, X. Q.; Wang, G. F.; Yu, S. W. J. Phys. Condens. Matter 2007, 19, 356002. [8] Whyman, G.; Bormashenko, E. Langmuir 2011, 27, 8171. [9] Young, T. Philos. Trans. R. Soc. 1805, 95, 65. [10] Wenzel, R. N. Indust. Eng. Chem. 1936, 28, 988. [11] Cassie, A. B. D.; Baxter, S. Trans. Faraday Soc. 1944, 40, 546. [12] Guo, Z. G.; Su, B. L. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 082106. [13] Lafuma, A.; Qu閞?, D. Nat. Mater. 2003, 2, 457. [14] Marmur, A. Langmuir 2004, 20, 3517. [15] Dupuis, A.; Yeomans, J. M. Langmuir 2005, 21, 2624. [16] Patankar, N. A. Langmuir 2003, 19, 1249. [17] Hu, S. H.; Liu, T. Y.; Huang, H. Y.; Liu, D. M.; Chen, S. Y. Langmuir 2008, 24, 239. [18] Leibner, E. S.; Barnthip, N.; Chen, W. N.; Baumrucher, C. R.; Badding, J. V.; Pishko, M.; Vogler, E. A. Acta Biomater. 2009, 5, 1389. [19] Rhee, S. W.; Taylar, A. M.; Tu, C. H.; Cribbs, D. H.; Cotman, C. W.; Jeon, N. L. Lab Chip 2005, 5, 102. [20] Chiara, N. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 149. [21] Zhang, X. T.; Jin, M.; Liu, Z. Y.; Tryk, D. A.; Nishimoto, S.; Murakami, T.; Fujishima, A. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14521. [22] Piret, G.; Coffinier, Y.; Roux, C.; Melnyk, O.; Boukherroub, R. Langmuir 2008, 24, 1670. [23] Shiu, J. Y.; Chen, P. L. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2680. [24] Ishizaki, T.; Saito, N.; Takai, O. Langmuir 2010, 26, 8147. [25] Piret, G.; Galopin, E.; Coffinier, Y.; Boukherroub, R.; Legrand, D.; Slomianny, C. Soft Matter 2011, 7, 8642. [26] Geyer, F. L.; Ueda, E.; Liebel, U.; Grau, N.; Levkin, P. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8424. [27] Shiu, J. Y.; Kuo, C. W.; Whang, W. T.; Chen, P. L. Lab Chip 2010, 10, 556. [28] Neto, A. I.; Cust骴io, C. A.; Song, W. L.; Mano, J. F. Soft Matter 2011, 7, 4147. [29] MacBeath, G.; Schreiber, S. L. Science 2000, 289, 1760. [30] Kononen, J.; Bubendorf, L.; Kallionimeni, A.; B鋜lund, M.; Schraml, P.; Leighton, S.; Torhorst, J.; Mihatsch, M. J.; Sauter, G.; Kallionimeni, O. Nat. Med. 1998, 4, 844. [31] Crick, C. R.; Ismail, S.; Pratten, J.; Parkin, I. P. Thin Solid Films 2011, 519, 3722. [32] Fadeeva, E.; Truong, V. K.; Stiesch, M.; Chichkov, B. N.; Crawford, R. J.; Wang, J.; Ivanova, E. P. Langmuir 2011, 27, 3012. [33] Berendjchi, A.; Khajavi, R.; Yazdanshenas, M. E. Nanoscale Res. Lett. 2011, 6, 594. [34] Privett, B. J.; Youn, J.; Hong, S. A.; Lee, J.; Han, J.; Shin, J. H.; Schoenfisch, M. H. Langmuir 2011, 27, 9597. [35] Kumar, R.; M黱stedt, H. Biomaterials 2005, 26, 2081. [36] Chung, J. S.; Kim, B. G.; Shim, S.; Kim, S. E.; Sohn, E. H.; Yoon, J.; Lee, J. C. J. Colloid Interface Sci. 2012, 366, 64. [37] Xue, C. H.; Chen, J.; Yin, W.; Jia, S. T.; Ma, J. Z. Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 2468. [38] Khalil-Abad, M. S.; Yazdanshenas, M. E. J. Colloid Interface Sci. 2010, 351, 293. [39] Choi, C. H.; Kim, C. J. Langmuir 2009, 25, 7561. [40] Accardo, A.; Gentile, F.; Mecarini, F.; Angelis, F. D.; Burghammer, M.; Fabrizio, E. D.; Riekel, C. Langmuir 2010, 26, 15057. Salgado, C. L.; Oliveira, M. B.; Mano, J. F. Integr. Biol. 2012, 4, 318. [41] Barthlott, W.; Neinhuis, C. Planta 1997, 202, 1. [42] Guo, Z. G.; Liu, W. M.; Su, B. L. J. Colloid Interface Sci. 2011, 353, 335. [43] Xin, B. W.; Hao, J. C. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 769. [44] Yao, X.; Song, Y. L.; Jiang, L. Adv. Mater. 2011, 23, 719. [45] Garrod, R. P.; Harris, L. G.; Schofield, W. C. E.; McGettrick, J.; Ward, L. J.; Teare, D. O. H.; Badyal, J. P. S. Langmuir 2007, 23, 689. [46] Dorrer, C.; Ruhe, J. Adv. Mater. 2008, 20, 159. [47] Lee, C. C.; Sui, G. D.; Elizarov, A.; Shu, C. Y. J.; Shin, Y. S.; Dooley, A. N.; Huang, J.; Daridon, A.; Wyatt, P.; Stout, D.; Kolb, H. C.; Witte, O. N.; Satyamurthy, N.; Heath, J. R.; Philps, M. E.; Quake, S. R.; Tseng, H. R. Science 2005, 310, 1793. [48] Matosevitc, S.; Szita, N.; Baganz, F. Adv. Mater. 2011, 86, 325. [49] Gao, X. F.; Yan, X.; Yao, X.; Xu, L.; Zhang, K.; Zhang, J. H.; Yang, B.; Jiang, L. Adv. Mater. 2007, 19, 2213. [50] Darmanin, T.; Nicolas, M.; Guittard, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 4322. [51] Darmanin, T.; Guittard, F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15627. [52] Fresnais, J.; Chapel, J. P.; Poncin-Epaillard, F. Surf. Coat. Tech. 2006, 200, 5296. [53] Wohl, C. J.; Belcher, M. A.; Chen, L.; Connell, J. W. Langmuir 2010, 26, 11469. [54] Ji, J.; Fu, J. H.; Shen, J. C. Adv. Mater. 2006, 18, 1441. [55] Buck, M. E.; Schwartz, S. C.; Lynn, D. M. Chem. Mater. 2010, 22, 6319. [56] Han, D.; Steckl, A. J. Langmuir 2009, 25, 9454. [57] Asmatulu, R.; Ceylan, M.; Nuraje, N. Langmuir 2011, 27, 504. [58] Tian, W.; Xu, Y.; Huang, L. B.; Yung, K. L.; Xie, Y. C.; Chen, W. Nanoscale 2011, 3, 5147. [59] Sun, M. H.; Luo, C. X.; Xu, L. P.; Ji, H.; Ouyang, Q.; Yu, D. P.; Chen, Y. Langmuir 2005, 21, 8978. [60] Li, Z. X.; Xing, Y. J.; Dai, J. J. J. Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 2131. [61] Mikos, A. G.; Lyman, M. D.; Freed, L. E.; Langer, R. Biomaterials 1994, 15, 55. [62] Laurencin, C. T.; El-Amin, S. F.; Ambrosio, A. A. J. Biomed. Mater. Res. 1996, 30, 133. [63] Attawia, M. A.; Uhrich, K. E.; Botchwey, E.; Fan, M.; Langer, R.; Laurencin, C. T. J. Biomed. Mater. Res. 1995, 29, 1233. [64] Kaito, T.; Myoui, A.; Takaoka, K.; Saito, N.; Nishikawa, M.; Tamai, N.; Ohgushi, H.; Yoshikawa, H. Biomaterials 2005, 26, 73. [65] Gao, C. G.; Gao, J. P.; You, X. D.; Huo, S. J.; Li, X. L.; Zhang, Y.; Zhang, W. H. J. Biomed. Mater. Res. 2005, 73A, 244. [66] Xu, P. S.; Kirk, A. V.; Zhan, Y. H.; Murdoch, W. J.; Radosz, M.; Shen, Y. Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4999. [67] Zhang, W. Q.; Shi, L. Q.; Ma, R. J.; An, Y. L.; Xu, Y. L.; Wu, K. Macromolecules 2005, 38, 8850. [68] Schilli, C. M.; Zhang, M. F.; Rizzardo, E.; Thang, S. H.; Chong, Y. K.; Edwards, K.; Karlsson, C.; M黮ler, A. H. E. Macromolecules 2004, 37, 7861. [69] Berg, M. C.; Zhai, L.; Cohen, R. E.; Rubner, M. F. Biomacromolecules 2006, 7, 357. [70] Lecomte, F.; Siepmann, J.; Walther, M.; MacRae, R. J.; Bodmeier, R. Biomacromolecules 2005, 6, 2074. [71] Yohe, S. T.; Colson, Y. L.; Grinstaff, M. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2016. [72] Yohe, S. T.; Herrera, V. L. M.; Colson, Y. L.; Grinstaff, M. W. J. Controlled Release 2012, 162, 92. [73] Chen, S. F.; Zheng, J.; Li, L. Y.; Jiang, S. Y. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14473. [74] Sethuraman, A.; Han, M.; Kane, R. S.; Belfort, G. Langmuir 2004, 20, 7779. [75] Kumar, N.; Parajuli, O.; Gupta, A.; Hahm, J. Langmuir 2008, 24, 2688. [76] Wang, X.; Gan, H.; Sun, T. L. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 3276. [77] Sigal, G. B.; Mrksich, M.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3464. [78] Arima, Y.; Iwata, H. Biomaterials 2007, 28, 3074. [79] Stallard, C. P.; McDonnell, K. A.; Onayemi, O. D.; O'Gara, J. P.; Dowling, D. P. Biointerphases 2012, 7, 31. [80] Koc, Y.; Mello, J. D.; Mchale, G.; Newton, M. I.; Roach, P.; Shirtcliffe, N. J. Lab Chip 2008, 8, 582. [81] Pernites, R. B.; Santos, C. M.; Maldonado, M.; Ponnapati, R. R.; Rodrigues, D. F.; Advincula, R. C. Chem. Mater. 2012, 24, 870. [82] Ballester-Beltrán, J.; Rico, P.; Moratal, D.; Song, W. L.; Mano, J. F.; Salmer髇-Sánchez, M. Soft Matter 2011, 7, 10803. [83] Fisher, O. Z.; Khademhosseini, A.; Langer, R.; Peppas, N. A. Acc. Chem. Res. 2009, 43, 419. [84] Intranuovo, F.; Favia, P.; Sardella, E.; Ingrosso, C.; Nardulli, M.; Agostino, R.; Gristina, R. Biomacromolecules 2011, 12, 380. [85] Qi, S. J.; Yi, C. Q.; Ji, S. L.; Fong, C. C.; Yang, M. S. Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 30. [86] Wang, H. Y.; Kwok, D. T. K.; Xu, M.; Shi, H. G.; Wu, Z. W.; Zhang, W.; Chu, P. K. Adv. Mater. 2012, 25, 3315. [87] Alves, N. M.; Shi, J.; Oramas, E.; Santos, J. L.; Tomás, H.; Mano, J. F. J. Biomed. Mater. Res. Part A 2009, 91A, 480. [88] Lobo, A. O.; Marciano, F. R.; Ramos, S. C.; Machado, M. M.; Corat, E. J.; Corat, M. A. F. Mater. Sci. Eng., C 2011, 31, 1505. [89] Luo, S. C.; Liour, S. S.; Yu, H. H. Chem. Commun. 2010, 46, 4731. [90] Mundo, R. D.; Nardulli, M.; Milella, A.; Favia, P.; D'Agostino, R.; Gristina, R. Langmuir 2011, 27, 4914. [91] Oliveira, S. M.; Song, W. L.; Alves, N. M.; Mano, J. F. Soft Matter 2011, 7, 8932. [92] Implantation Biology: the Host Response and Biomedical Devices, Ed.: Greco, R. S., CRC Press, Boca Raton, 1994. [93] Peppas, N. A.; Langer, R. Science 1994, 263, 1715. [94] Langer, R.; Tirrell, D. A. Nature 2004, 428, 487. [95] Fan, H. L.; Chen, P. P.; Qi, R. M.; Zhai, J.; Wang, J. X.; Chen, L.; Chen, L.; Sun, Q. M.; Song, Y. L.; Han, D.; Jiang, L. Small 2009, 5, 2144. [96] Rekha, M. R.; Sharma, C. P. Biomaterials 2009, 30, 6655. [97] Zhang, Z.; Zhang, M.; Chen, S. F.; Horbett, T. A.; Ratner, B. D.; Jiang, S. Y. Biomaterials 2008, 29, 4285. [98] Shen, F.; Zhang, E.; Wei, Z. J. Mater. Sci. Eng. 2010, 30, 369. [99] Sun, T. L.; Tan, H.; Han, D.; Fu, Q.; Jiang, L. Small 2005, 1, 959. [100] Hou, X. M.; Wang, X. B.; Zhu, Q. S.; Bao, J. C.; Mao, C.; Jiang, L. C.; Shen, J. Colloids Surf. B 2010, 80, 247. [101] Chen, L.; Liu, M. J.; Bai, H.; Chen, P. P.; Xia, F.; Han, D.; Jiang, L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10467. [102] Khorasani, M. T.; Mirzadeh, H. J. Appl. Polym. Sci. 2004, 91, 2042. [103] Toes, G. J.; Musiwinkel, K. W.; Suurmeijer, A. J. H.; Timens, W.; Stokroos, I.; Dungen, J. J. A. M. Biomaterials 2002, 23, 255. [104] Elisa, M.; Dario, P. Prog. Mol. Subcell Biol. 2009, 47, 341.
Full-Text
Contact Us
service@oalib.com
QQ:3279437679
WhatsApp +8615387084133
