Continuous High-Throughput Fabrication of Architected Micromaterials via In-Air Photopolymerization.
in-air photopolymerization
liquid jets
microfibers
microparticles
shape control
Journal
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
ISSN: 1521-4095
Titre abrégé: Adv Mater
Pays: Germany
ID NLM: 9885358
Informations de publication
Date de publication:
Jan 2021
Jan 2021
Historique:
received:
16
09
2020
revised:
26
10
2020
pubmed:
5
12
2020
medline:
8
10
2021
entrez:
4
12
2020
Statut:
ppublish
Résumé
Recent advances in optical coding, drug delivery, diagnostics, tissue engineering, shear-induced gelation, and functionally engineered rheology crucially depend on microparticles and microfibers with tunable shape, size, and composition. However, scalable manufacturing of the required complex micromaterials remains a long-standing challenge. Here in-air polymerization of liquid jets is demonstrated as a novel platform to produce microparticles and microfibers with tunable size, shape, and composition at high throughput (>100 mL h
Identifiants
pubmed: 33274554
doi: 10.1002/adma.202006336
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2006336Subventions
Organisme : European Regional Development Fund
Organisme : NWO Rubicon
ID : 019.183EN.017
Informations de copyright
© 2020 The Authors. Advanced Materials published by Wiley-VCH GmbH.
Références
P. M. Reis, H. M. Jaeger, M. van Hecke, Extreme Mech. Lett. 2015, 5, 25.
C. Q. Zhang, D. A. McAdams, J. C. Grunlan, Adv. Mater. 2016, 28, 6292.
S. D. Gittard, A. Nguyen, K. Obata, A. Koroleva, R. J. Narayan, B. N. Chichkov, Biomed. Opt. Express 2011, 2, 3167.
a) D. M. Drotlef, M. Amjadi, M. Yunusa, M. Sitti, Adv. Mater. 2017, 29, 1701353;
b) E. Hennebert, R. Wattiez, M. Demeuldre, P. Ladurner, D. S. Hwang, J. H. Waite, P. Flammang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2014, 111, 6317.
a) Y. C. Kim, J. H. Park, M. R. Prausnitz, Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, 1547;
b) S. P. Sullivan, D. G. Koutsonanos, M. D. Martin, J. W. Lee, V. Zarnitsyn, S. O. Choi, N. Murthy, R. W. Compans, I. Skountzou, M. R. Prausnitz, Nat. Med. 2010, 16, 915.
K. H. Jeong, J. Kim, L. P. Lee, Science 2006, 312, 557.
X. A. Zhang, S. J. Yu, B. B. Xu, M. Li, Z. W. Peng, Y. X. Wang, S. L. Deng, X. J. Wu, Z. P. Wu, M. Ouyang, Y. H. Wang, Science 2019, 363, 619.
a) Y. K. Katare, T. Muthukumaran, A. K. Panda, Int. J. Pharm. 2005, 301, 149; .
b) H. Yue, G. H. Ma, Vaccine 2015, 33, 5927.
a) J. A. Champion, Y. K. Katare, S. Mitragotri, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 11901;
b) D. Dendukuri, P. S. Doyle, Adv. Mater. 2009, 21, 4071.
J. Hu, S. X. Zhou, Y. Y. Sun, X. S. Fang, L. M. Wu, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 4356.
D. H. Reneker, A. L. Yarin, E. Zussman, H. Xu, in Advances in Applied Mechanics, Vol. 41, Elsevier Academic Press Inc, San Diego 2007, p. 43.
J. C. Love, D. B. Wolfe, H. O. Jacobs, G. M. Whitesides, Langmuir 2001, 17, 6005.
K. J. McHugh, T. D. Nguyen, A. R. Linehan, D. Yang, A. M. Behrens, S. Rose, Z. L. Tochka, S. Y. Tzeng, J. J. Norman, A. C. Anselmo, X. Xu, S. Tomasic, M. A. Taylor, J. Lu, R. Guarecuco, R. Langer, A. Jaklenec, Science 2017, 357, 1138.
a) J. L. Perry, K. P. Herlihy, M. E. Napier, J. M. Desimone, Acc. Chem. Res. 2011, 44, 990;
b) J. L. Perry, K. G. Reuter, M. P. Kai, K. P. Herlihy, S. W. Jones, J. C. Luft, M. Napier, J. E. Bear, J. M. DeSimone, Nano Lett. 2012, 12, 5304.
a) Y. Cheng, F. Y. Zheng, J. Lu, L. R. Shang, Z. Y. Xie, Y. J. Zhao, Y. P. Chen, Z. Z. Gu, Adv. Mater. 2014, 26, 5184;
b) S. Y. Teh, R. Lin, L. H. Hung, A. P. Lee, Lab Chip 2008, 8, 198;
c) S. Q. Xu, Z. H. Nie, M. Seo, P. Lewis, E. Kumacheva, H. A. Stone, P. Garstecki, D. B. Weibel, I. Gitlin, G. M. Whitesides, Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 724;
d) D. Dendukuri, K. Tsoi, T. A. Hatton, P. S. Doyle, Langmuir 2005, 21, 2113;
e) Q. W. Cai, X. J. Ju, C. Chen, Y. Faraj, Z. H. Jia, J. Q. Hu, R. Xie, W. Wang, Z. Liu, L. Y. Chu, Chem. Eng. J. 2019, 370, 925;
f) P. F. Dong, J. H. Xu, H. Zhao, G. S. Luo, Chem. Eng. J. 2013, 214, 106.
D. Dendukuri, S. S. Gu, D. C. Pregibon, T. A. Hatton, P. S. Doyle, Lab Chip 2007, 7, 818.
G. C. Le Goff, J. Lee, A. Gupta, W. A. Hill, P. S. Doyle, Adv. Sci. 2015, 2, 1500149.
D. Dendukuri, D. C. Pregibon, J. Collins, T. A. Hatton, P. S. Doyle, Nat. Mater. 2006, 5, 365.
A. J. D. Kruger, O. Bakirman, L. P. B. Guerzoni, A. Jans, D. B. Gehlen, D. Rommel, T. Haraszti, A. J. C. Kuehne, L. De Laporte, Adv. Mater. 2019, 31, 1903668.
W. Li, L. Y. Zhang, X. H. Ge, B. Y. Xu, W. X. Zhang, L. L. Qu, C. H. Choi, J. H. Xu, A. Zhang, H. M. Lee, D. A. Weitz, Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 5646.
C. W. Visser, T. Kamperman, L. P. Karbaat, D. Lohse, M. Karperien, Sci. Adv. 2018, 4, eaao1175.
A. S. Utada, A. Fernandez-Nieves, H. A. Stone, D. A. Weitz, Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 094502.
a) C. Esen, G. Schweiger, J. Colloid Interface Sci. 1996, 179, 276;
b) U. Prusse, J. Dalluhn, J. Breford, K. D. Vorlop, Chem. Eng. Technol. 2000, 23, 1105.
T. Kamperman, V. D. Trikalitis, M. Karperien, C. W. Visser, J. Leijten, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 23433.
A. Choi, K. D. Seo, D. W. Kim, B. C. Kim, D. S. Kim, Lab Chip 2017, 17, 591.
a) G. M. Whitesides, Lab Chip 2011, 11, 191; .
b) N. B. Cramer, S. K. Reddy, A. K. O'Brien, C. N. Bowman, Macromolecules 2003, 36, 7964.
J. Eggers, Rev. Mod. Phys. 1997, 69, 865.
I. Mironi-Harpaz, D. Y. Wang, S. Venkatraman, D. Seliktar, Acta Biomater. 2012, 8, 1838.
a) K. T. Nguyen, J. L. West, Biomaterials 2002, 23, 4307;
b) Y. Gao, M. M. Hou, R. H. Yang, L. Zhang, Z. G. Xu, Y. J. Kang, P. Xue, Biomacromolecules 2019, 20, 1334;
c) C. W. Visser, D. N. Amato, J. Mueller, J. A. Lewis, Adv. Mater. 2019, 31, 1904668;
d) H. Kathuria, M. H. M. Fong, L. F. Kang, Drug Delivery Transl. Res. 2015, 5, 438;
e) K. Hou, Z. X. Hu, I. T. Mugaanire, C. Q. Li, G. Y. Chen, M. F. Zhu, Polymer 2019, 183, 121903.
C. Clanet, J. C. Lasheras, J. Fluid Mech. 1999, 383, 307.
A. A. Pawar, G. Saada, I. Cooperstein, L. Larush, J. A. Jackman, S. R. Tabaei, N. J. Cho, S. Magdassi, Sci. Adv. 2016, 2, 1501381.
a) G. Odian, in Principles of Polymerization, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey 2004, p. 206;
b) D. S. Achilias, P. I. Siafaka, Processes 2017, 5, 21.
a) E. Andrzejewska, Prog. Polym. Sci. 2001, 26, 605;
b) D. Dendukuri, P. Panda, R. Haghgooie, J. M. Kim, T. A. Hatton, P. S. Doyle, Macromolecules 2008, 41, 8547.
J. M. Zhu, R. E. Marchant, Expert Rev. Med. Devices 2011, 8, 607.
F. Sharifi, B. B. Patel, M. C. McNamara, P. J. Meis, M. N. Roghair, M. C. Lu, R. Montazami, D. S. Sakaguchi, N. N. Hashemi, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 18797.
M. J. Kade, D. J. Burke, C. J. Hawker, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2010, 48, 743.
a) L. M. Campos, I. Meinel, R. G. Guino, M. Schierhorn, N. Gupta, G. D. Stucky, C. J. Hawker, Adv. Mater. 2008, 20, 3728;
b) T. A. Truong, L. M. Campos, E. Matioli, I. Meinel, C. J. Hawker, C. Weisbuch, P. M. Petroff, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 023101.
W. H. Sun, X. Yan, X. Zhu, J. Appl. Polym. Sci. 2011, 122, 2359.
D. F. Williams, Biomaterials 2008, 29, 2941.
M. Christophersen, B. Shapiro, E. Smela, Sens. Actuators, B 2006, 115, 596.
a) L. Li, A. Y. Yi, Opt. Express 2010, 18, 18125;
b) D. L. Macfarlane, V. Narayan, J. A. Tatum, W. R. Cox, T. Chen, D. J. Hayes, IEEE Photonics Technol. Lett. 1994, 6, 1112.
a) J. Y. Kim, N. B. Brauer, V. Fakhfouri, D. L. Boiko, E. Charbon, G. Grutzner, J. Brugger, Opt. Mater. Express 2011, 1, 259;
b) J. Y. Kim, K. Pfeiffer, A. Voigt, G. Gruetzner, J. Brugger, J. Mater. Chem. 2012, 22, 3053;
c) M. X. Kuang, J. X. Wang, B. Bao, F. Y. Li, L. B. Wang, L. Jiang, Y. L. Song, Adv. Opt. Mater. 2014, 2, 34.
M. Nam, K. Kim, J. Lee, K. K. Lee, S. S. Yang, Sol. Energy 2013, 91, 374.
A. Salehi, X. Y. Fu, D. H. Shin, F. So, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808803.
C. W. Visser, P. E. Frommhold, S. Wildeman, R. Mettin, D. Lohse, C. Sun, Soft Matter 2015, 11, 1708.
a) X. H. Liu, T. F. Zhou, L. Zhang, W. C. Zhou, J. F. Yu, L. J. Lee, A. Y. Yi, Microsyst. Technol. 2019, 25, 361;
b) J. W. Bae, E. J. Shin, J. Jeong, D. S. Choi, J. E. Lee, B. U. Nam, L. Lin, S. Y. Kim, Sci. Rep. 2017, 7, 2068;
c) D. Kang, C. Pang, S. M. Kim, H. S. Cho, H. S. Um, Y. W. Choi, K. Y. Suh, Adv. Mater. 2012, 24, 1709;
d) M. X. Kuang, L. B. Wang, Y. L. Song, Adv. Mater. 2014, 26, 6950.