Please wait a minute...
Frontiers of Chemical Science and Engineering

ISSN 2095-0179

ISSN 2095-0187(Online)

CN 11-5981/TQ

Postal Subscription Code 80-969

2018 Impact Factor: 2.809

Front. Chem. Sci. Eng.    2015, Vol. 9 Issue (3) : 324-335    https://doi.org/10.1007/s11705-015-1529-z
REVIEW ARTICLE
Strategies on designing multifunctional surfaces to prevent biofilm formation? ?
Yang Lu,Zhanguo Yue,Wei Wang,Zhiqiang Cao()
Department of Chemical Engineering and Materials Science, Wayne State University, Detroit, MI 48202, USA
 Download: PDF(591 KB)   HTML
 Export: BibTeX | EndNote | Reference Manager | ProCite | RefWorks
Abstract

Bacteria adhesion and biofilm formation have raised severe problems on public health, food industry and many other areas. A variety of reagents and surface coatings have been developed to kill bacteria and/or limit their interaction with surfaces. It has also attracted many efforts to integrate different bactericidal elements together and maximize antibacterial efficiency. Herein, we review mechanisms for both passive and active approaches to resist and kill bacteria respectively, and discuss integrated strategies based on these two approaches. We also offer perspective on future research direction.

Keywords antimicrobial      surface      multifunctional     
Corresponding Author(s): Zhiqiang Cao   
Online First Date: 09 September 2015    Issue Date: 30 September 2015
 Cite this article:   
Yang Lu,Zhanguo Yue,Wei Wang, et al. Strategies on designing multifunctional surfaces to prevent biofilm formation? ?[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2015, 9(3): 324-335.
 URL:  
https://academic.hep.com.cn/fcse/EN/10.1007/s11705-015-1529-z
https://academic.hep.com.cn/fcse/EN/Y2015/V9/I3/324
Fig.1  (a) Chemical structure of PEG; (b) Chemical structure of typical zwitterionic polymers: MPC, CBMA and SBMA; (c) Chemical structure of novel monomer identified from combinatorial high throughput assay
Fig.2  A convenient strategy to achieving antimicrobial and anti-adhesive purposes using a silver-zwitterion nanocomposite [38]. Copyright © 2013, American Chemical Society
Fig.3  A surface switches from an antimicrobial status to a nonfouling one upon hydrolysis [93]. Copyright © 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
Fig.4  A smart polymer coating repeatedly switches between the bacterial attacking function (ester precursor) and bacterial defending function (zwitterionic form) [106]. Copyright © 2012 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
1 Khoo  X, Grinstaff  M W. Novel infection-resistant surface coatings: A bioengineering approach. MRS Bulletin, 2011, 36: 357–366
2 Costerton  J W, Lewandowski  Z, Caldwell  D E, Korber  D R, Lappin-Scott  H M. Microbial biofilms. Annual Review of Microbiology, 1995, 49: 711–745
3 Donlan  R M. Biofilm formation: A clinically relevant microbiological process. Clinical Infectious Diseases, 2001, 33: 1387–1392
4 Srey  S, Jahid  I K, Ha  S D. Biofilm formation in food industries: A food safety concern. Food Control, 2013, 31: 572–585
5 Cheng  G, Li  G, Xue  H, Chen  S, Bryers  J D, Jiang  S. Zwitterionic carboxybetaine polymer surfaces and their resistance to long-term biofilm formation. Biomaterials, 2009, 30: 5234–5240
6 Cheng  G, Zhang  Z, Chen  S, Bryers  J D, Jiang  S. Inhibition of bacterial adhesion and biofilm formation on zwitterionic surfaces. Biomaterials, 2007, 28: 4192–4199
7 Saldarriaga  F I C, van der Mei  H C, Lochhead  M J, Grainger  D W, Busscher  H J. The inhibition of the adhesion of clinically isolated bacterial strains on multi-component cross-linked poly(ethylene glycol)-based polymer coatings. Biomaterials, 2007, 28: 4105–4112
8 Samal  S K, Dash  M, van Vlierberghe  S, Kaplan  D L, Chiellini  E, van Blitterswijk  C, Moroni  L, Dubruel  P. Cationic polymers and their therapeutic potential. Chemical Society Reviews, 2012, 41: 7147–7194
9 Vinsova  J, Vavrikova  E. Recent advances in drugs and prodrugs design of chitosan. Current Pharmaceutical Design, 2008, 14: 1311–1326
10 Liu  H, Du  Y, Wang  X, Sun  L. Chitosan kills bacteria through cell membrane damage. International Journal of Food Microbiology, 2004, 95: 147–155
11 Li  P, Poon  Y F, Li  W, Zhu  H Y, Yeap  S H, Cao  Y, Qi  X, Zhou  C, Lamrani  M, Beuerman  R W, Kang  E T, Mu  Y, Li  C M, Chang  M W, Jan L  S S, Chan-Park  M B. A polycationic antimicrobial and biocompatible hydrogel with microbe membrane suctioning ability. Nature Materials, 2011, 10: 149–156
12 Milović  N M, Wang  J, Lewis  K, Klibanov  A M. Immobilized n-alkylated polyethylenimine avidly kills bacteria by rupturing cell membranes with no resistance developed. Biotechnology and Bioengineering, 2005, 90: 715–722
13 Tiller  J C, Liao  C J, Lewis  K, Klibanov  A M. Designing surfaces that kill bacteria on contact. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2001, 98: 5981–5985
14 Lin  J, Qiu  S, Lewis  K, Klibanov  A M. Mechanism of bactericidal and fungicidal activities of textiles covalently modified with alkylated polyethylenimine. Biotechnology and Bioengineering, 2003, 83: 168–172
15 Vaara  M. Agents that increase the permeability of the outer membrane. Microbiological Reviews, 1992, 56: 395–411
16 Helander  I M, Alakomi  H L, Latva-Kala  K, Koski  P. Polyethyleneimine is an effective permeabilizer of gram-negative bacteria. Microbiology, 1997, 143(Pt 10): 3193–3199
17 Khalil  H, Chen  T, Riffon  R, Wang  R, Wang  Z. Synergy between polyethylenimine and different families of antibiotics against a resistant clinical isolate of Pseudomonas aeruginosa. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2008, 52: 1635–1641
18 Reddy  K V R, Yedery  R D, Aranha  C. Antimicrobial peptides: Premises and promises. International Journal of Antimicrobial Agents, 2004, 24: 536–547
19 Oren  Z, Shai  Y. Mode of action of linear amphipathic α-helical antimicrobial peptides. Peptide Science, 1998, 47: 451–463
20 Boman  H G, Marsh  J, Goode  J A. Antimicrobial Peptides. John Wiley & Sons, 1994
21 Cudic  M, Otvos  L Jr. Intracellular targets of antibacterial peptides. Current Drug Targets, 2002, 3: 101–106
22 Rapsch  K, Bier  F F, Tadros  M, von Nickisch-Rosenegk  M. Identification of antimicrobial peptides and immobilization strategy suitable for a covalent surface coating with biocompatible properties. Bioconjugate Chemistry, 2014, 25: 308–319
23 Webb  J, Spencer  R. The role of polymethylmethacrylate bone cement in modern orthopaedic surgery. Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume, 2007, 89: 851–857
24 Jaeblon  T. Polymethylmethacrylate: Properties and contemporary uses in orthopaedics. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons, 2010, 18: 297–305
25 Schwalbe  R, Steele-Moore  L, Goodwin  A C. Antimicrobial Susceptibility Testing Protocols. Abingdon: CRC Press, 2007
26 Finberg  R W, Moellering  R C, Tally  F P, Craig  W A, Pankey  G A, Dellinger  E P, West  M A, Joshi  M, Linden  P K, Rolston  K V, Rotschafer  J C, Rybak  M J. The importance of bactericidal drugs: Future directions in infectious disease. Clinical Infectious Diseases, 2004, 39: 1314–1320
27 Høiby  N, Bjarnsholt  T, Givskov  M, Molin  S, Ciofu  O. Antibiotic resistance of bacterial biofilms. International Journal of Antimicrobial Agents, 2010, 35: 322–332
28 Stewart  P S, William Costerton  J. Antibiotic resistance of bacteria in biofilms. Lancet, 2001, 358: 135–138
29 Nemoto  K, Hirota  K, Ono  T, Murakami  K, Murakami  K, Nagao  D, Miyake  Y. Effect of varidase (streptokinase) on biofilm formed by Staphylococcus aureus. Chemotherapy, 2000, 46: 111–115
30 Yasuda  H, Ajiki  Y, Koga  T, Kawada  H, Yokota  T. Interaction between biofilms formed by Pseudomonas aeruginosa and clarithromycin. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1993, 37: 1749–1755
31 Belly  R, Kydd  G. Silver resistance in microorganisms. Developments in Industrial Microbiology, 1982, 23: 567–578
32 Bragg  P, Rainnie  D. The effect of silver ions on the respiratory chain of Escherichia coli. Canadian Journal of Microbiology, 1974, 20: 883–889
33 Siddhartha  S, Tanmay  B, Arnab  R, Gajendra  S, Ramachandrarao  P, Debabrata  D. Characterization of enhanced antibacterial effects of novel silver nanoparticles. Nanotechnology, 2007, 18: 225103
34 Prabhu  S, Poulose  E. Silver nanoparticles: Mechanism of antimicrobial action, synthesis, medical applications, and toxicity effects. International Nano Letters, 2012, 2: 1–10
35 Russell  A D, Hugo  W B. Antimicrobial activity and action of silver. Progress in Medicinal Chemistry, 1994, 31: 351–370
36 Ip  M, Lui  S L, Poon  V K, Lung  I, Burd  A. Antimicrobial activities of silver dressings: An in vitro comparison. Journal of Medical Microbiology, 2006, 55: 59–63
37 Gupta  A, Silver  S. Silver as a biocide: Will resistance become a problem?  Nature Biotechnology, 1998, 16: 888
38 Hu  R, Li  G, Jiang  Y, Zhang  Y, Zou  J J, Wang  L, Zhang  X. Silver-zwitterion organic-inorganic nanocomposite with antimicrobial and antiadhesive capabilities. Langmuir, 2013, 29: 3773–3779
39 Kim  J S, Kuk  E, Yu  K N, Kim  J H, Park  S J, Lee  H J, Kim  S H, Park  Y K, Park  Y H, Hwang  C Y, Kim  Y K, Lee  Y S, Jeong  D H, Cho  M H. Antimicrobial effects of silver nanoparticles. Nanomedicine; Nanotechnology, Biology, and Medicine, 2007, 3: 95–101
40 Li  P, Li  J, Wu  C, Wu  Q, Li  J. Synergistic antibacterial effects of β-lactam antibiotic combined with silver nanoparticles. Nanotechnology, 2005, 16: 1912
41 Ruparelia  J P, Chatterjee  A K, Duttagupta  S P, Mukherji  S. Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles. Acta Biomaterialia, 2008, 4: 707–716
42 Kim  Y H. Choi Y, Kim K M, Choi S Y. Evaluation of copper ion of antibacterial effect on Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhimurium and Helicobacter pylori and optical, mechanical properties. Applied Surface Science, 2012, 258: 3823–3828
43 Solioz  M, Stoyanov  J V. Copper homeostasis in enterococcus hirae. FEMS Microbiology Reviews, 2003, 27: 183–195
44 Parker  A, Paul  R, Power  G. Electrochemistry of the oxidative leaching of copper from chalcopyrite. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry, 1981, 118: 305–316
45 Kitching  R, Chapman  H, Hughes  J. Levels of activity as indicators of sublethal impacts of copper contamination and salinity reduction in the intertidal gastropod, polinices incei philippi. Marine Environmental Research, 1987, 23: 79–87
46 Cioffi  N, Torsi  L, Ditaranto  N, Tantillo  G, Ghibelli  L, Sabbatini  L, Bleve-Zacheo  T, D’Alessio  M, Zambonin  P G, Traversa  E. Copper nanoparticle/polymer composites with antifungal and bacteriostatic properties. Chemistry of Materials, 2005, 17: 5255–5262
47 Vaseashta  A, Dimova-Malinovska  D. Nanostructured and nanoscale devices, sensors and detectors. Science and Technology of Advanced Materials, 2005, 6: 312–318
48 Comini  E. Metal oxide nano-crystals for gas sensing. Analytica Chimica Acta, 2006, 568: 28–40
49 Yoon  K Y, Hoon Byeon  J, Park  J H, Hwang  J. Susceptibility constants of Escherichia coli and Bacillus subtilis to silver and copper nanoparticles. Science of the Total Environment, 2007, 373: 572–575
50 Chatterjee  A K, Chakraborty  R, Basu  T. Mechanism of antibacterial activity of copper nanoparticles. Nanotechnology, 2014, 25: 135101
51 Liaudet  L, Soriano  F G, Szabó  C. Biology of nitric oxide signaling. Critical Care Medicine, 2000, 28(37): 52
52 Tarr  H L A. Bacteriostatic action of nitrates. Nature, 1941, 147: 417–418
53 Zumft  W G. The biological role of nitric oxide in bacteria. Archives of Microbiology, 1993, 160: 253–264
54 Mancinelli  R L. Mckay C P. Effects of nitric oxide and nitrogen dioxide on bacterial growth. Applied and Environmental Microbiology, 1983, 46: 198–202
55 Wink  D A, Mitchell  J B. Chemical biology of nitric oxide: Insights into regulatory, cytotoxic, and cytoprotective mechanisms of nitric oxide. Free Radical Biology & Medicine, 1998, 25: 434–456
56 Kono  Y, Shibata  H, Adachi  K, Tanaka  K. Lactate-dependent killing of Escherichia coli by nitrite plus hydrogen-peroxide: A possible role of nitrogen dioxide. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1994, 311: 153–159
57 Nablo  B J, Schoenfisch  M H. Antibacterial properties of nitric oxide-releasing sol-gels. Journal of Biomedical Materials Research. Part A, 2003, 67: 1276–1283
58 Major  T C, Brisbois  E J, Jones  A M, Zanetti  M E, Annich  G M, Bartlett  R H, Handa  H. The effect of a polyurethane coating incorporating both a thrombin inhibitor and nitric oxide on hemocompatibility in extracorporeal circulation. Biomaterials, 2014, 35: 7271–7285
59 Gupta  S, Amoako  K A, Suhaib  A, Cook  K E. Multi-modal, surface-focused anticoagulation using poly-2-methoxyethylacrylate polymer grafts and surface nitric oxide release. Advanced Materials Interfaces, 2014, 1, DOI:10.1002/admi.201400012
60 Amoako  K A, Montoya  P J, Major  T C, Suhaib  A B, Handa  H, Brant  D O, Meyerhoff  M E, Bartlett  R H, Cook  K E. Fabrication and in vivo thrombogenicity testing of nitric oxide generating artificial lungs. Journal of Biomedical Materials Research. Part A, 2013, 101: 3511–3519
61 Zwischenberger  J B, Anderson  C M, Cook  K E, Lick  S D, Mockros  L F, Bartlett  R H. Development of an implantable artificial lung: Challenges and progress. ASAIO Journal (American Society for Artificial Internal Organs), 2001, 47: 316–320
62 Chapman  R G, Ostuni  E, Liang  M N, Meluleni  G, Kim  E, Yan  L, Pier  G, Warren  H S, Whitesides  G M. Polymeric thin films that resist the adsorption of proteins and the adhesion of bacteria. Langmuir, 2001, 17: 1225–1233
63 Ista  L K, Fan  H, Baca  O, López  G P. Attachment of bacteria to model solid surfaces’ oligo(ethylene glycol) surfaces inhibit bacterial attachment. FEMS Microbiology Letters, 1996, 142: 59–63
64 Jeon  S I, Lee  J H, Andrade  J D, De Gennes  P G. Protein—surface interactions in the presence of polyethylene oxide. I. Simplified theory. Journal of Colloid and Interface Science, 1991, 142: 149–158
65 Zhao  C, Li  L, Wang  Q, Yu  Q, Zheng  J. Effect of film thickness on the antifouling performance of poly (hydroxy-functional methacrylates) grafted surfaces. Langmuir, 2011, 27: 4906–4913
66 Lin  N J, Yang  H S, Chang  Y, Tung  K L, Chen  W H, Cheng  H W, Hsiao  S W, Aimar  P, Yamamoto  K, Lai  J Y. Surface self-assembled pegylation of fluoro-based pvdf membranes via hydrophobic-driven copolymer anchoring for ultra-stable biofouling resistance. Langmuir, 2013, 29: 10183–10193
67 Li  M, Neoh  K G, Xu  L Q, Wang  R, Kang  E T, Lau  T, Olszyna  D P, Chiong  E. Surface modification of silicone for biomedical applications requiring long-term antibacterial, antifouling, and hemocompatible properties. Langmuir, 2012, 28: 16408–16422
68 Yang  W J, Cai  T, Neoh  K G, Kang  E T, Teo  S L M, Rittschof  D. Barnacle cement as surface anchor for “clicking” of antifouling and antimicrobial polymer brushes on stainless steel. Biomacromolecules, 2013, 14: 2041–2051
69 Weber  T, Bechthold  M, Winkler  T, Dauselt  J, Terfort  A. Direct grafting of anti-fouling polyglycerol layers to steel and other technically relevant materials. Colloids and Surfaces. B, Biointerfaces, 2013, 111: 360–366
70 Kuroki  H, Tokarev  I, Nykypanchuk  D, Zhulina  E, Minko  S. Stimuli-responsive materials with self-healing antifouling surface via 3d polymer grafting. Advanced Functional Materials, 2013, 23: 4593–4600
71 Ekblad  T, Bergstrm  G, Ederth  T, Conlan  S L, Mutton  R, Clare  A S, Wang  S, Liu  Y, Zhao  Q, D’Souza  F. Poly (ethylene glycol)-containing hydrogel surfaces for antifouling applications in marine and freshwater environments. Biomacromolecules, 2008, 9: 2775–2783
72 Mi  L, Jiang  S. Integrated antimicrobial and nonfouling zwitterionic polymers. Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53: 1746–1754
73 Ishihara  K, Fukumoto  K, Iwasaki  Y, Nakabayashi  N. Modification of polysulfone with phospholipid polymer for improvement of the blood compatibility. Part 2. Protein adsorption and platelet adhesion. Biomaterials, 1999, 20: 1553–1559
74 Iwasaki  Y, Sawada  S, Ishihara  K, Khang  G, Lee  H B. Reduction of surface-induced inflammatory reaction on plga/mpc polymer blend. Biomaterials, 2002, 23: 3897–3903
75 Chang  Y, Liao  S C, Higuchi  A, Ruaan  R C, Chu  C W, Chen  W Y. A highly stable nonbiofouling surface with well-packed grafted zwitterionic polysulfobetaine for plasma protein repulsion. Langmuir, 2008, 24: 5453–5458
76 West  S L, Salvage  J P, Lobb  E J, Armes  S P, Billingham  N C, Lewis  A L, Hanlon  G W, Lloyd  A W. The biocompatibility of crosslinkable copolymer coatings containing sulfobetaines and phosphobetaines. Biomaterials, 2004, 25: 1195–1204
77 Zhang  Z, Zhang  M, Chen  S, Horbett  T A, Ratner  B D, Jiang  S. Blood compatibility of surfaces with superlow protein adsorption. Biomaterials, 2008, 29: 4285–4291
78 Holmlin  R E, Chen  X, Chapman  R G, Takayama  S, Whitesides  G M. Zwitterionic sams that resist nonspecific adsorption of protein from aqueous buffer. Langmuir, 2001, 17: 2841–2850
79 Shengfu Chen  Z C, Jiang  S. Ultra-low fouling peptide surfaces derived from natural amino acids. Biomaterials, 2009, 30: 5892–5896
80 Chen  S, Li  L, Zhao  C, Zheng  J. Surface hydration. Principles and applications toward low-fouling/nonfouling biomaterials. Polymer, 2010, 51: 5283–5293
81 Jiang  S, Cao  Z. Ultralow-fouling, functionalizable, and hydrolyzable zwitterionic materials and their derivatives for biological applications. Advanced Materials, 2010, 22: 920–932
82 Cao  Z, Jiang  S. Super-hydrophilic zwitterionic poly(carboxybetaine) and amphiphilic non-ionic poly(ethylene glycol) for stealth nanoparticles. Nano Today, 2012, 7: 404–413
83 Keefe  A J, Jiang  S. Poly(zwitterionic)protein conjugates offer increased stability without sacrificing binding affinity or bioactivity. Nature Chemistry, 2012, 4: 59–63
84 Ji  J, Zhu  H, Shen  J. Surface tailoring of poly(dl-lactic acid) by ligand-tethered amphiphilic polymer for promoting chondrocyte attachment and growth. Biomaterials, 2004, 25: 1859–1867
85 Leng  C, Han  X, Shao  Q, Zhu  Y, Li  Y, Jiang  S, Chen  Z. In situ probing of the surface hydration of zwitterionic polymer brushes: Structural and environmental effects. Journal of Physical Chemistry C, 2014, 118: 15840–15845
86 McRae Page  S, Henchey  E, Chen  X, Schneider  S, Emrick  T. Efficacy of polympc-dox prodrugs in 4t1 tumor-bearing mice. Molecular Pharmaceutics, 2014, 11: 1715–1720
87 Disabb-Miller  M L, Zha  Y, DeCarlo  A J, Pawar  M, Tew  G N, Hickner  M A. Water uptake and ion mobility in cross-linked bis(terpyridine)ruthenium-based anion exchange membranes. Macromolecules, 2013, 46: 9279–9287
88 Ye  S H, Hong  Y, Sakaguchi  H, Shankarraman  V, Luketich  S K, D'Amore  A, Wagner  W R. Nonthrombogenic, biodegradable elastomeric polyurethanes with variable sulfobetaine content. ACS Applied Materials & Interfaces, 2014, 6: 22796–22806
89 Hook  A L, Chang  C Y, Yang  J, Luckett  J, Cockayne  A, Atkinson  S, Mei  Y, Bayston  R, Irvine  D J, Langer  R. Combinatorial discovery of polymers resistant to bacterial attachment. Nature Biotechnology, 2012, 30: 868–875
90 Hook  A L, Chang  C Y, Yang  J, Atkinson  S, Langer  R, Anderson  D G, Davies  M C, Williams  P, Alexander  M R. Discovery of novel materials with broad resistance to bacterial attachment using combinatorial polymer microarrays. Advanced Materials, 2013, 25: 2542–2547
91 Bjarnsholt  T, Ciofu  O, Molin  S, Givskov  M, Hoiby  N. Applying insights from biofilm biology to drug development—Can a new approach be developed? Nature Reviews. Drug Discovery, 2013, 12: 791–808
92 Klibanov  A M. Permanently microbicidal materials coatings. Journal of Materials Chemistry, 2007, 17: 2479–2482
93 Zou  P, Hartleb  W, Lienkamp  K. It takes walls and knights to defend a castle—synthesis of surface coatings from antimicrobial and antibiofouling polymers. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22: 19579–19589
94 Brogden  K A. Antimicrobial peptides: Pore formers or metabolic inhibitors in bacteria? Nature Reviews. Microbiology, 2005, 3: 238–250
95 Arciola  C R, Montanaro  L, Caramazza  R, Sassoli  V, Cavedagna  D. Inhibition of bacterial adherence to a high-water-content polymer by a water-soluble, nonsteroidal, anti-inflammatory drug. Journal of Biomedical Materials Research, 1998, 42: 1–5
96 Cheng  G, Xue  H, Li  G, Jiang  S. Integrated antimicrobial and nonfouling hydrogels to inhibit the growth of planktonic bacterial cells and keep the surface clean. Langmuir, 2010, 26: 10425–10428
97 Ratte  H T. Bioaccumulation and toxicity of silver compounds: A review. Environmental Toxicology and Chemistry, 1999, 18: 89–108
98 Follmann  H D M, Martins  A F, Gerola  A P, Burgo  T A L, Nakamura  C V, Rubira  A F, Muniz  E C. Antiadhesive and antibacterial multilayer films via layer-by-layer assembly of tmc/heparin complexes. Biomacromolecules, 2012, 13: 3711–3722
99 Wong  S Y, Han  L, Timachova  K, Veselinovic  J, Hyder  M N, Ortiz  C, Klibanov  A M, Hammond  P T. Drastically lowered protein adsorption on microbicidal hydrophobic/hydrophilic polyelectrolyte multilayers. Biomacromolecules, 2012, 13: 719–726
100 Zhuk  I, Jariwala  F, Attygalle  A B, Wu  Y, Libera  M R, Sukhishvili  S A. Self-defensive layer-by-layer films with bacteria-triggered antibiotic release. ACS Nano, 2014, 8: 7733–7745
101 Shukla  A, Fleming  K E, Chuang  H F, Chau  T M, Loose  C R, Stephanopoulos  G N, Hammond  P T. Controlling the release of peptide antimicrobial agents from surfaces. Biomaterials, 2010, 31: 2348–2357
102 Fu  J, Ji  J, Yuan  W, Shen  J. Construction of anti-adhesive and antibacterial multilayer films via layer-by-layer assembly of heparin and chitosan. Biomaterials, 2005, 26: 6684–6692
103 Cheng  G, Xue  H, Zhang  Z, Chen  S, Jiang  S. A switchable biocompatible polymer surface with self-sterilizing and nonfouling capabilities. Angewandte Chemie International Edition, 2008, 47: 8831–8834
104 Wang  B L, Ren  K F, Chang  H, Wang  J L, Ji  J. Construction of degradable multilayer films for enhanced antibacterial properties. ACS Applied Materials & Interfaces, 2013, 5: 4136–4143
105 Cao  Z, Brault  N, Xue  H, Keefe  A, Jiang  S. Manipulating sticky and non-sticky properties in a single material. Angewandte Chemie, 2011, 50: 6102–6104
106 Cao  Z, Mi  L, Mendiola  J, Ella-Menye  J R, Zhang  L, Xue  H, Jiang  S. Reversibly switching the function of a surface between attacking and defending against bacteria. Angewandte Chemie, 2012, 51: 2602–2605
107 Cao  B, Tang  Q, Li  L, Humble  J, Wu  H, Liu  L, Cheng  G. Switchable antimicrobial and antifouling hydrogels with enhanced mechanical properties. Advanced Healthcare Materials, 2013, 2: 1096–1102
108 Cao  B, Li  L, Tang  Q, Cheng  G. The impact of structure on elasticity, switchability, stability and functionality of an all-in-one carboxybetaine elastomer. Biomaterials, 2013, 34: 7592–7600
109 Yu  Q, Cho  J, Shivapooja  P, Ista  L K, López  G P. Nanopatterned smart polymer surfaces for controlled attachment, killing, and release of bacteria. ACS Applied Materials & Interfaces, 2013, 5: 9295–9304
110 Azzaroni  O, Moya  S, Farhan  T, Brown  A A, Huck  W T S. Switching the properties of polyelectrolyte brushes via “hydrophobic collapse”. Macromolecules, 2005, 38: 10192–10199
111 Shen  Y, Zhang  Y, Zhang  Q, Niu  L, You  T, Ivaska  A. Immobilization of ionic liquid with polyelectrolyte as carrier. Chemical Communications, 2005, 2005: 4193–4195
112 Wang  L, Lin  Y, Su  Z. Counterion exchange at the surface of polyelectrolyte multilayer film for wettability modulation. Soft Matter, 2009, 5: 2072–2078
113 Wei  Q, Cai  M, Zhou  F, Liu  W. Dramatically tuning friction using responsive polyelectrolyte brushes. Macromolecules, 2013, 46: 9368–9379
114 Huang  C J, Chen  Y S, Chang  Y. Counterion-activated nanoactuator: Reversibly switchable killing/releasing bacteria on polycation brushes. ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7: 2415–2423
[1] Wenqian Chen, Vikram Karde, Thomas N. H. Cheng, Siti S. Ramli, Jerry Y. Y. Heng. Surface hydrophobicity: effect of alkyl chain length and network homogeneity[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2021, 15(1): 90-98.
[2] Alireza Hadi, Javad Karimi-Sabet, Abolfazl Dastbaz. Parametric study on the mixed solvent synthesis of ZIF-8 nano- and micro-particles for CO adsorption: A response surface study[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2020, 14(4): 579-594.
[3] Daniil Marinov. Kinetic Monte Carlo simulations of plasma-surface reactions on heterogeneous surfaces[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2019, 13(4): 815-822.
[4] Ali Akbari, Nasser Arsalani, Bagher Eftekhari-Sis, Mojtaba Amini, Gholamreza Gohari, Esmaiel Jabbari. Cube-octameric silsesquioxane (POSS)-capped magnetic iron oxide nanoparticles for the efficient removal of methylene blue[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2019, 13(3): 563-573.
[5] Michael Bonitz, Alexey Filinov, Jan-Willem Abraham, Karsten Balzer, Hanno Kählert, Eckhard Pehlke, Franz X. Bronold, Matthias Pamperin, Markus Becker, Dettlef Loffhagen, Holger Fehske. Towards an integrated modeling of the plasma-solid interface[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2019, 13(2): 201-237.
[6] Hong Xu, Yulin Dai, Honghai Cao, Jinglei Liu, Li Zhang, Mingjie Xu, Jun Cao, Peng Xu, Jianshu Liu. Tubes with coated and sintered porous surface for highly efficient heat exchangers[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2018, 12(3): 367-375.
[7] Shoshan T. Abrahami, John M. M. de Kok, Herman Terryn, Johannes M. C. Mol. Towards Cr(VI)-free anodization of aluminum alloys for aerospace adhesive bonding applications: A review[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2017, 11(3): 465-482.
[8] Hajime Nakatani,Katsutoshi Hori. Cell surface protein engineering for high-performance whole-cell catalysts[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2017, 11(1): 46-57.
[9] Qingxin Li. Rhamnolipid synthesis and production with diverse resources[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2017, 11(1): 27-36.
[10] Baozhen An,Mingjie Li,Jialin Wang,Chaoxu Li. Shape/size controlling syntheses, properties and applications of two-dimensional noble metal nanocrystals[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2016, 10(3): 360-382.
[11] Yunling Gao,Ying Hu,Kejian Yao. Surface molecularly imprinted polymers for solid-phase extraction of (--)-epigallocatechin gallate from toothpaste[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2015, 9(4): 467-478.
[12] Han-Wen Cheng,Jin Luo,Chuan-Jian Zhong. SERS nanoprobes for bio-application[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2015, 9(4): 428-441.
[13] Jing YANG,Juan LV,Bin GAO,Li ZHANG,Dazhi YANG,Changcan SHI,Jintang GUO,Wenzhong LI,Yakai FENG. Modification of polycarbonateurethane surface with poly(ethylene glycol) monoacrylate and phosphorylcholine glyceraldehyde for anti-platelet adhesion[J]. Front. Chem. Sci. Eng., 2014, 8(2): 188-196.
[14] Huan GU, Dacheng REN. Materials and surface engineering to control bacterial adhesion and biofilm formation: A review of recent advances[J]. Front Chem Sci Eng, 2014, 8(1): 20-33.
[15] T. G. YUDINA, Danyang GUO, N. F. PISKUNKOVA, I. B. PAVLOVA, L. L. ZAVALOVA, I. P. BASKOVA. Antifungal and antibacterial functions of medicinal leech recombinant destabilase-lysozyme and its heated-up derivative[J]. Front Chem Sci Eng, 2012, 6(2): 203-209.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed