Skip to main content
Biointerphases

Journal for Biophysical Chemistry

Download PDF

Polymer brushes and self-assembled monolayers: Versatile platforms to control cell adhesion to biomaterials (Review)

Biointerphases volume 4, pages FA3–FA16 (2009)Cite this article

Abstract

This review focuses on the surface modification of substrates with self-assembled monolayers (SAMs) and polymer brushes to tailor interactions with biological systems and to thereby enhance their performance in bioapplications. Surface modification of biomedical implants promotes improved biocompatibility and enhanced implant integration with the host. While SAMs of alkanethiols on gold substrates successfully prevent nonspecific protein adsorption in vitro and can further be modified to tether ligands to control in vitro cell adhesion, extracellular matrix assembly, and cellular differentiation, this model system suffers from lack of stability in vivo. To overcome this limitation, highly tuned polymer brushes have been used as more robust coatings on a greater variety of biologically relevant substrates, including titanium, the current orthopedic clinical standard. In order to improve implant-bone integration, the authors modified titanium implants with a robust SAM on which surface-initiated atom transfer radical polymerization was performed, yielding oligo(ethylene glycol) methacrylate brushes. These brushes afforded the ability to tether bioactive ligands, which effectively promoted bone cell differentiation in vitro and supported significantly better in vivo functional implant integration.

References

  1. J. M. Anderson, Annu. Rev. Mater Res. 31, 81 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  2. N. P. Ziats, K. M. Miller, and J. M. Anderson, Biomaterials 9, 5 (1988).

    Article  CAS  Google Scholar 

  3. T. W. Bauer and J. Schils, Skeletal Radiol. 28, 483 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  4. T. Albrektsson, P. I. Branemark, H. A. Hansson, B. Kasemo, K. Larsson, I. Lundstrom, D. H. McQueen, and R. Skalak, Ann. Biomed. Eng. 11, 1 (1983).

    Article  CAS  Google Scholar 

  5. L. Ryd, B. E. Albrektsson, L. Carlsson, F. Dansgard, P. Herberts, A. Lindstrand, L. Regner, and S. Toksvig-Larsen, J. Bone Joint Surg.-, British Volume 77B, 377 (1995).

    Google Scholar 

  6. J. M. Anderson, A. Rodriguez, and D. T. Chang, Semin. Immunol. 20, 86 (2008).

    Article  CAS  Google Scholar 

  7. 7 S. E. Sakiyama-Elbert and J. A. Hubbell, Annu. Rev. Mater. Res. 31, 183 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  8. J. A. Hubbell, Curr. Opin. Biotechnol. 14, 551 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  9. M. P. Lutolf and J. A. Hubbell, Nat. Biotechnol. 23, 47 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  10. R. Langer and D. A. Tirrell, Nature (London) 428, 487 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  11. R. E. Baier and R. C. Dutton, J. Biomed. Mater. Res. 3, 191 (1969).

    Article  CAS  Google Scholar 

  12. J. D. Andrade and V. Hlady, Adv. Polym. Sci. 79, 1 (1986).

    CAS  Google Scholar 

  13. J. L. Brash, ACS Symp. Ser. 343, 490 (1987).

    Article  CAS  Google Scholar 

  14. J. M. Anderson, T. L. Bonfield, and N. P. Ziats, Int. J. Artif. Organs 13, 375 (1990).

    CAS  Google Scholar 

  15. M. Shen and T. A. Horbett, J. Biomed. Mater. Res. 57, 336 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  16. W. B. Tsai, J. M. Grunkemeier, and T. A. Horbett, J. Biomed. Mater. Res. 44, 130 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  17. F. Grinnell and M. K. Feld, J. Biomed. Mater. Res. 15, 363 (1981).

    Article  CAS  Google Scholar 

  18. K. L. Prime and G. M. Whitesides, Science 252, 1164 (1991).

    Article  CAS  Google Scholar 

  19. K. Lewandowska, E. Pergament, C. N. Sukenik, and L. A. Culp, J. Biomed. Mater. Res. 26, 1343 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  20. A. J. García and D. Boettiger, Biomaterials 20, 2427 (1999).

    Article  Google Scholar 

  21. V. A. Tegoulia and S. L. Cooper, J. Biomed. Mater. Res. 50, 291 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  22. B. G. Keselowsky, D. M. Collard, and A. J. García, J. Biomed. Mater. Res. 66A, 247 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  23. M. Mrksich and G. M. Whitesides, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 25, 55 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  24. J. Staffan, Molecular Components and Interactions, 2nd ed. (Harwood Academic, Netherlands, 1996), pp. 68–94.

    Google Scholar 

  25. T. Sakai, M. Larsen, and K. M. Yamada, Nature (London) 423, 876 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  26. X. Y. Zhu, M. Ohtsubo, R. M. Bohmer, and J. M. Roberts, J. Cell Biol. 133, 391 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  27. N. Boudreau, C. Myers, and M. J. Bissell, Trends Cell Biol. 5, 1 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  28. J. Sottile, J. Schwarzbauer, J. Selegue, and D. F. Mosher, J. Biol. Chem. 266, 12840 (1991).

    CAS  Google Scholar 

  29. J. L. Sechler and J. E. Schwarzbauer, J. Biol. Chem. 273, 25533 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  30. S. Bourdoulous, G. Orend, D. A. MacKenna, R. Pasqualini, and E. Ruoslahti, J. Cell Biol. 143, 267 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  31. S. A. Corbett, C. L. Wilson, and J. E. Schwarzbauer, Blood 88, 158 (1996).

    CAS  Google Scholar 

  32. J. L. Sechler, S. A. Corbett, M. B. Wenk, and J. E. Schwarzbauer, Ann. N. Y. Acad. Sci. 857, 143 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  33. C. H. Streuli and M. J. Bissell, J. Cell Biol. 110, 1405 (1990).

    Article  CAS  Google Scholar 

  34. J. C. Adams and F. M. Watt, Development 117, 1183 (1993).

    CAS  Google Scholar 

  35. D. J. Mooney, R. Langer, and D. E. Ingber, J. Cell Sci. 108, 2311 (1995).

    CAS  Google Scholar 

  36. R. O. Hynes, J. E. Schwarzbauer, and J. W. Tamkun, Ciba Found Symp. 108, 75 (1984).

    CAS  Google Scholar 

  37. J. E. Schwarzbauer, R. S. Patel, D. Fonda, and R. O. Hynes, EMBO J. 6, 2573 (1987).

    CAS  Google Scholar 

  38. J. E. Schwarzbauer, J. I. Paul, and R. O. Hynes, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 82, 1424 (1985).

    Article  CAS  Google Scholar 

  39. M. W. Mosesson and R. A. Umfleet, J. Biol. Chem. 245, 5728 (1970).

    CAS  Google Scholar 

  40. I. Wierzbicka-Patynowski and J. E. Schwarzbauer, J. Cell Sci. 116, 3269 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  41. Y. Mao and J. E. Schwarzbauer, Matrix Biol. 24, 389 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  42. K. C. Ingham, S. A. Brew, and B. S. Isaacs, J. Biol. Chem. 263, 4624 (1988).

    CAS  Google Scholar 

  43. E. L. George, E. N. Georges-Labouesse, R. S. Patel-King, H. Rayburn, and R. O. Hynes, Development 119, 1079 (1993).

    CAS  Google Scholar 

  44. E. Ruoslahti and M. D. Pierschbacher, Science 238, 491 (1987).

    Article  CAS  Google Scholar 

  45. C. G. Knight, L. F. Morton, D. J. Onley, A. R. Peachey, A. J. Messent, P. A. Smethurst, D. S. Tuckwell, R. W. Farndale, and M. J. Barnes, J. Biol. Chem. 273, 33287 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  46. C. G. Knight, L. F. Morton, A. R. Peachey, D. S. Tuckwell, R. W. Farndale, and M. J. Barnes, J. Biol. Chem. 275, 35 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  47. C. D. Reyes and A. J. García, J. Biomed. Mater. Res. 69A, 591 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  48. J. A. Hubbell, Curr. Opin. Biotechnol. 10, 123 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  49. U. Hersel, C. Dahmen, and H. Kessler, Biomaterials 24, 4385 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  50. K. M. Yamada, J. Biol. Chem. 266, 12809 (1991).

    CAS  Google Scholar 

  51. A. K. Dillow and M. Tirrell, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 3, 252 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  52. H. Shin, S. Jo, and A. G. Mikos, J. Biomed. Mater. Res. 61, 169 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  53. S. M. Sagnella, F. Kligman, E. H. Anderson, J. E. King, G. Murugesan, R. E. Marchant, and K. Kottke-Marchant, Biomaterials 25, 1249 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  54. G. Maheshwari, G. Brown, D. A. Lauffenburger, A. Well, and L. G. Griffith, J. Cell Sci. 113, 1677 (2000).

    CAS  Google Scholar 

  55. A. Rezania and K. E. Healy, J. Biomed. Mater. Res. 52, 595 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  56. T. A. Barber, S. L. Golledge, D. G. Castner, and K. E. Healy, J. Biomed. Mater. Res. 64A, 38 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  57. S. E. Ochsenhirt, E. Kokkoli, J. B. McCarthy, and M. Tirrell, Biomaterials 27, 3863 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  58. S. Aota, M. Nomizu, and K. M. Yamada, J. Biol. Chem. 269, 24756 (1994).

    CAS  Google Scholar 

  59. A. K. Dillow, S. E. Ochsenhirt, J. B. McCarthy, G. B. Fields, and M. Tirrell, Biomaterials 22, 1493 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  60. H. D. Maynard, S. Y. Okada, and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 123, 1257 (2001).

    Google Scholar 

  61. A. Mardilovich and E. Kokkoli, Biomacromolecules 5, 950 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  62. Y. Z. Feng and M. Mrksich, Biochemistry 43, 15811 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  63. D. S. W. Benoit and K. S. Anseth, Biomaterials 26, 5209 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  64. M. Pierschbacher, E. G. Hayman, and E. Ruoslahti, Proct. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80, 1224 (1983).

    Article  CAS  Google Scholar 

  65. S. K. Akiyama, K. Olden, and K. M. Yamada, Cancer Metastasis. Rev. 14, 173 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  66. B. K. Mann, A. T. Tsai, T. Scott-Burden, and J. L. West, Biomaterials 20, 2281 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  67. J. Lahiri, L. Isaacs, B. Grzybowski, J. D. Carbeck, and G. M. Whitesides, Langmuir 15, 2055 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  68. N. T. Flynn, T. N. T. Tran, M. J. Cima, and R. Langer, Langmuir 19, 10909 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  69. C. M. Nelson, S. Raghavan, J. L. Tan, and C. S. Chen, Langmuir 19, 1493 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  70. H. Ma, M. Wells, T. P. Beebe, Jr., and A. Chilkoti, Adv. Funct. Mater. 16, 640 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  71. M. Mrksich, L. E. Dike, J. Tien, D. E. Ingber, and G. M. Whitesides, Exp. Cell Res. 235, 305 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  72. G. K. Jennings and P. E. Laibinis, Langmuir 12, 6173 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  73. C. Amato, S. Devillers, P. Calas, J. Delhalle, and Z. Mekhalif, Langmuir 24, 10879 (2008).

    Article  CAS  Google Scholar 

  74. J. J. Stapleton, T. A. Daniel, S. Uppili, O. M. Cabarcos, J. Naciri, R. Shashidhar, and D. L. Allara, Langmuir 21, 11061 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  75. T. Laiho, J. Lukkari, M. Meretoja, K. Laajalehto, J. Kankare, and J. A. Leiro, Surf. Sci. 584, 83 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  76. W. Tu, K. Takai, K.-I. Fukui, A. Miyazaki, and T. Enoki, J. Phys. Chem. B 107, 10134 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  77. D. Appelhans, D. Ferse, H.-J. P. Adler, W. Plieth, A. Fikus, D. Grundke, F.-J. Schmitt, T. Bayer, and B. Adolphi, Colloids Surf., A 161, 203 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  78. M. B. Smith, K. Efimenko, D. A. Fischer, S. E. Lappi, P. K. Kilpatrick, and J. Genzer, Langmuir 23, 673 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  79. E. Hoque, J. DeRose, P. Hoffmann, B. Bhushan, and H. J. Mathieu, J. Phys. Chem. C 111, 3956 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  80. J. E. Raynor, T. A. Petrie, A. J. García, and D. M. Collard, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 19, 1724 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  81. M. Gnauck, E. Jaehne, T. Blaettler, S. Tosatti, M. Textor, and H.-J. P. Adler, Langmuir 23, 377 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  82. H.-B. Liu, N. V. Venkataraman, N. D. Spencer, M. Textor, and S.-J. Xiao, ChemPhysChem 9, 1979 (2008).

    Article  CAS  Google Scholar 

  83. K. Fan, L. Lin, J. L. Dalsin, and P. B. Messersmith, J. Am. Chem. Soc. 127, 15843 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  84. N. Tillman, A. Ulman, J. S. Schildkraut, and T. L. Penner, J. Am. Chem. Soc. 110, 6136 (1988).

    Article  CAS  Google Scholar 

  85. H. Ma, D. Li, T. Sheng, B. Zhao, and A. Chilkoti, Langmuir 22, 3751 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  86. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y. T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 111, 321 (1989).

    Article  CAS  Google Scholar 

  87. C. D. Bain, J. Evall, and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 111, 7155 (1989).

    Article  CAS  Google Scholar 

  88. C. D. Bain and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 111, 7164 (1989).

    Article  CAS  Google Scholar 

  89. M. C. L. Martins, B. D. Ratner, and M. A. Barbosa, J. Biomed. Mater. Res. 67A, 158 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  90. M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Am. Chem. Soc. 109, 3559 (1987).

    Article  CAS  Google Scholar 

  91. G. E. Poirier and E. D. Pylant, Science 272, 1145 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  92. R. G. Nuzzo, B. R. Zegarski, and L. H. Dubois, J. Am. Chem. Soc. 109, 733 (1987).

    Article  CAS  Google Scholar 

  93. A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 96, 1533 (1996).

    CAS  Google Scholar 

  94. L. H. Dubois and R. G. Nuzzo, Annu. Rev. Phys. Chem. 43, 437 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  95. A. Ulman, J. F. Kang, Y. Shnidman, S. Liao, R. Jordan, G. Y. Choi, J. Zaccaro, A. S. Myerson, M. Rafailovich, J. Sokolov, and C. Fleischer, J. Biotechnol. 74, 175 (2000).

    CAS  Google Scholar 

  96. P. E. Laibinis, G. M. Whitesides, D. L. Allara, Y. T. Tao, A. N. Parikh, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 113, 7152 (1991).

    Article  CAS  Google Scholar 

  97. L. Pardo and T. Boland, J. Colloid Interface Sci. 257, 116 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  98. Y. Jiang, Z. Wang, X. Yu, F. Shi, H. Yu, and X. Zhang, Langmuir 21, 1986 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  99. M. Mrksich, J. R. Grunwell, and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 117, 12009 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  100. C. D. Hodneland, Y. S. Lee, D. H. Min, and M. Mrksich, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 5048 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  101. K. E. Nelson, L. Gamble, L. S. Jung, M. S. Boeckl, E. Naeemi, S. L. Golledge, T. Sasaki, D. G. Castner, C. T. Campbell, and P. S. Stayton, Langmuir 17, 2807 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  102. M. Kato and M. Mrksich, J. Am. Chem. Soc. 126, 6504 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  103. J. Lahann, S. Mitragotri, T. N. Tran, H. Kaido, J. Sundaram, I. S. Choi, S. Hoffer, G. A. Somorjai, and R. Langer, Science 299, 371 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  104. C. D. Hodneland and M. Mrksich, J. Am. Chem. Soc. 122, 4235 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  105. Y.-Y. Luk, M. Kato, and M. Mrksich, Langmuir 16, 9604 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  106. G. B. Sigal, M. Mrksich, and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 120, 3464 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  107. J. R. Capadona, D. M. Collard, and A. J. García, Langmuir 19, 1847 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  108. E. Ostuni, R. G. Chapman, M. N. Liang, G. Meluleni, G. Pier, D. E. Ingber, and G. M. Whitesides, Langmuir 17, 6336 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  109. L. Deng, M. Mrksich, and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 118, 5136 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  110. K. M. Evans-Nguyen and M. H. Schoenfisch, Langmuir 21, 1691 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  111. C. S. Chen, M. Mrksich, S. Huang, G. M. Whitesides, and D. E. Ingber, Science 276, 1425 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  112. C. S. Chen, M. Mrksich, S. Huang, G. M. Whitesides, and D. E. Ingber, Biotechnol. Prog. 14, 356 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  113. J. Lahiri, E. Ostuni, and G. M. Whitesides, Langmuir 15, 2055 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  114. J. C. Love, D. B. Wolfe, K. E. Paul, M. L. Chabinyc, R. G. Nuzzo, and G. M. Whitesides, Abstr. Pap. — Am. Chem. Soc. 224, U431 (2002).

    Google Scholar 

  115. N. D. Gallant, J. R. Capadona, A. B. Frazier, D. M. Collard, and A. J. García, Langmuir 18, 5579 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  116. T. A. Petrie, J. R. Capadona, C. D. Reyes, and A. J. García, Biomaterials 27, 5459 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  117. K. L. Prime and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 115, 10714 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

  118. C. Pale-Grosdemange, E. S. Simon, K. L. Prime, and G. M. Whitesides, J. Am. Chem. Soc. 113, 12 (1991).

    Article  CAS  Google Scholar 

  119. R. L. C. Wang, H. J. Kreuzer, and M. Grunze, J. Phys. Chem. 101, 9767 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  120. B. Zhu, T. Eurell, R. Gunawan, and D. Leckband, J. Biomed. Mater. Res. 56, 406 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  121. J. R. Capadona, T. A. Petrie, K. P. Fears, R. A. Latour, D. M. Collard, and A. J. García, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 17, 2604 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  122. M. Colombi, N. Zoppi, G. De Petro, E. Marchina, R. Gardella, D. Tavian, S. Ferraboli, and S. Barlati, J. Biol. Chem. 278, 14346 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  123. B. G. Keselowsky, D. M. Collard, and A. J. García, J. Biomed. Mater. Res. 39, 61 (2003).

    Google Scholar 

  124. B. G. Keselowsky, D. M. Collard, and A. J. García, Biomaterials 25, 5947 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  125. J. Emsley, C. G. Knight, R. W. Farndale, M. J. Barnes, and R. C. Liddington, Cell 101, 47 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  126. A. J. García, J. E. Schwarzbauer, and D. Boettiger, Biochemistry 41, 9063 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  127. A. J. García, F. Huber, and D. Boettiger, J. Biol. Chem. 273, 10988 (1998).

    Article  Google Scholar 

  128. A. J. García, P. Ducheyne, and D. Boettiger, Biomaterials 18, 1091 (1997).

    Article  Google Scholar 

  129. N. D. Gallant, K. E. Michael, and A. J. García, Mol. Biol. Cell 16, 4329 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  130. B. Zhao and W. J. Brittain, Prog. Polym. Sci. 25, 677 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  131. T. A. Barber, G. M. Hurbers, S. Park, M. Gilbert, and K. E. Healy, Biomaterials 26, 6897 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  132. L. Andruzzi, W. Senaratne, A. Hexemer, E. D. Sheets, B. Ilic, E. J. Kramer, B. Baird, and C. K. Ober, Langmuir 21, 2495 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  133. J. L. Dalsin, L. Lin, S. Tosatti, J. Voros, M. Textor, and P. B. Messersmith, Langmuir 21, 640 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  134. Z. Yang, J. A. Galloway, and H. Yu, Langmuir 15, 8405 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  135. D. Bozukova, C. Pagnoulle, M.-C. De Pauw-Gillet, S. Desbief, R. Lazzaroni, N. Ruth, R. Jerome, and C. Jerome, Biomacromolecules 8, 2379 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  136. P. Ferreira, A. F. M. Silva, M. I. Pinto, and M. H. Gil, J. Mater. Sci.: Mater. Med. 19, 111 (2008).

    Article  CAS  Google Scholar 

  137. R. Quirk and R. Mathers, Polym. Bull. 45, 471 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  138. M. D. K. Ingall, C. H. Honeyman, J. V. Mercure, P. A. Bianconi, and R. R. Kunz, J. Am. Chem. Soc. 121, 3607 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  139. X. Fan, Q. Zhou, C. Xia, W. Cristofoli, J. Mays, and R. Advincula, Langmuir 18, 4511 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  140. Q. Zhou, X. Fan, C. Xia, J. Mays, and R. Advincula, Chem. Mater. 13, 2465 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  141. M. Wirth, R. Fairbank, and H. Fatunmbi, Science 275, 44 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  142. R. Advincula, Adv. Polym. Sci. 197, 107 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  143. N. Tsubokawa and T. Yoshihara, Polym. J. (Tokyo, Jpn.) 23, 177 (1991).

    Article  CAS  Google Scholar 

  144. R. Jordan and A. Ulman, J. Am. Chem. Soc. 120, 243 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  145. B. Zhao and W. J. Brittain, Macromolecules 33, 342 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  146. S. Edmondson, V. L. Osborne, and W. T. S. Huck, Chem. Soc. Rev. 33, 14 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  147. M. D. Rowe-Konopacki and S. G. Boyes, Macromolecules 40, 879 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  148. Y. F. Zhou, M. L. Bruening, D. E. Bergbreiter, R. M. Crooks, and M. Wells, J. Am. Chem. Soc. 118, 3773 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  149. T. S. Kim, R. M. Crooks, M. Tsen, and L. Sun, J. Am. Chem. Soc. 117, 3963 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  150. M. Ejaz, S. Yamamoto, K. Ohno, Y. Tsujii, and T. Fukuda, Macromolecules 31, 5934 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  151. M. Husseman, E. E. Malmstrom, M. McNamara, M. Mate, O. Mecerreyes, D. G. Benoit, J. L. Hedrick, P. Mansky, E. Huang, T. P. Russell, and C. J. Hawker, Macromolecules 32, 1424 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  152. Y. Nakayama and T. Matsuda, Macromolecules 29, 8622 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  153. B. de Boer, H. K. Simon, M. P. L. Werts, E. W. van der Vegte, and I. Hadziioannou, Macromolecules 33, 349 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  154. K. Matyjaszewski, P. J. Miller, N. Shukla, B. Immaraporn, A. Gelman, B. B. Luokala, T. M. Siclovan, G. Lickelbick, T. Vallant, H. Hoffmann, and T. Pakula, Macromolecules 32, 8716 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  155. S. J. Lord, S. S. Sheiko, I. LaRue, H.-I. Lee, and K. Matyjaszewski, Macromolecules 37, 4235 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  156. B. P. Harris, J. K. Kutty, E. W. Fritz,. K. Webb, K. J. L. Burg, and A. T. Metters, Langmuir 22, 4467 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  157. X. Wang and P. W. Bohn, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 19, 515 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  158. M. Husemann, D. Merreceyes, C. J. Hawker, J. L. Hedrick, R. Shah, and N. L. Abbott, Angew. Chem., Int. Ed. 38, 647 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  159. N. L. Jeon, I. S. Choi, G. M. Whitesides, N. Y. Kim, P. E. Laibinis, Y. Harada, K. R. Finnie, G. S. Girolami, and R. G. Nuzzo, Appl. Phys. Lett. 75, 4201 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  160. R. R. Shah, D. Merreceyes, M. Husemann, I. Rees, N. L. Abbott, C. J. Hawker, and J. L. Hedrick, Macromolecules 33, 597 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  161. B. Zhao, W. J. Brittain, W. Zhou, and S. Z. D. Cheng, J. Am. Chem. Soc. 122, 2407 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  162. R. A. Sedjo, B. K. Mirous, and W. J. Brittain, Macromolecules 33, 1492 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  163. B. Zhao and W. J. Brittain, J. Am. Chem. Soc. 121, 3557 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  164. H. Ma, J. Hyun, P. Stiller, and A. Chilkoti, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 16, 338 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  165. T. W. Bauer and J. Schils, Skeletal Radiol. 28, 483 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  166. R. M. Pilliar, Orthop. Clin. North Am. 36, 113 (2005).

    Article  Google Scholar 

  167. P. Ducheyne and J. M. Cuckler, Clin. Orthop. Relat. Res. 276, 102 (1992).

    Google Scholar 

  168. A. J. García and C. D. Reyes, J. Dent. Res. 84, 407 (2005).

    Article  Google Scholar 

  169. D. K. Hanks, L. Ryzhova, N. Y. Shin, and J. Brabek, Front. Biosci. 8, 982 (2003).

    Article  Google Scholar 

  170. Y. Tamura, Y. Takeuchi, M. Suzawa, S. Fukumoto, M. Kato, K. Miyazono, and T. Fujita, J. Bone Miner. Res. 16, 1772 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  171. P. Ducy, R. Zhang, V. Geoffroy, A. L. Ridall, and G. Karsenty, Cell 89, 747 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  172. X. Sun, J. Liu, and M. L. Lee, Anal. Chem. 80, 856 (2008).

    Article  CAS  Google Scholar 

  173. Y. Yao, Y.-Z. Ma, M. Qin, X.-J. Ma, C. Wang, and X.-Z. Feng, Colloids Surf., B 66, 233 (2008).

    Article  CAS  Google Scholar 

  174. F. J. Xu, H. Z. Li, J. Li, Y. H. Eric Teo, C. X. Zhu, E. T. Kang, and K. G. Neoh, Biosens. Bioelectron. 24, 779 (2008).

    CAS  Google Scholar 

  175. J. E. Raynor, T. A. Petrie, K. P. Fears, R. A. Latour, A. J. García, and D. M. Collard, Biomacromolecules (in press).

  176. Timothy A. Petrie, Jenny E. Raynor, Catherine D. Reyes, Kellie L. Burns, David M. Collard, and Andrés J. García, Biomaterials 29, 2849 (2008).

    Article  CAS  Google Scholar 

Download references

Author information

Author notes

  1. Jeffrey R. Capadona

    Present address: Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland DVA Medical Center, 10701 East Boulevard, 44106, Cleveland, OH

Authors and Affiliations

  1. School of Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of Technology, 30332, Atlanta, Georgia

    Jenny E. Raynor, Jeffrey R. Capadona & David M. Collard

  2. Woodruff School of Mechanical Engineering and Petit Institute for Bioengineering and Bioscience, Georgia Institute of Technology, 30332, Atlanta, Georgia

    Timothy A. Petrie & Andrés J. García

Authors
  1. Jenny E. Raynor
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Jeffrey R. Capadona
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. David M. Collard
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Timothy A. Petrie
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  5. Andrés J. García
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Raynor, J.E., Capadona, J.R., Collard, D.M. et al. Polymer brushes and self-assembled monolayers: Versatile platforms to control cell adhesion to biomaterials (Review). Biointerphases 4, FA3–FA16 (2009). https://doi.org/10.1116/1.3089252

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1116/1.3089252