Abstract
The need and the growing interest in polymers as biomaterials have led to the synthesis of new polymers with a variety of physico-chemical properties. Biomedical application of such materials not only depends on their physical properties but also on biocompatibility and biodegradability. Polyphosphazenes are a family of ‘hybrid inorganic–organic polymers’ with inorganic elements in the backbone and organic side-groups. The polyphosphazenes constitute a family of greatly diverse performance materials with a broad spectrum of properties. The present review focuses on the biodegradable polyphosphazenes, their biocompatibility, and degradation behavior both in vitro and in vivo. This review also covers the use of biodegradable polyphosphazenes as controlled release devices.
Similar content being viewed by others
Explore related subjects
Discover the latest articles, news and stories from top researchers in related subjects.References
B. D. Ratner, S. J. Bryant, (2004) Annu. Rev. Biomed. Eng. 6: 41
E. Schacht, J. Vandorpe, S. Dejardin, Y. Lemmouchi, L. Seymour, Biotech. Bioeng. 52, 102 (1996)
S. Cohen, M. C. Bano, L. G. Cima, H. R. Allcock, J. P. Vacanti, C. A. Vacanti, R. Langer, Clin. Mater. 13: 3 (1993)
M. Heyde and E. Schacht, in Applicative Aspects of Poly(organophosphazenes), R. D. Jaeger and M. Gleria, eds. (Nova Publishers, New York, 2004), pp. 1–32
S. J. Huang, in Handbook of Polymer Synthesis, 2nd edition. H. R. Kricheldorf, O. Nuyken, and G. Swift, eds. (CRC Press, Florida, 2005), pp. 881–893
C. T. Laurencin and A. M. A. Ambrosio, in Biodegradable Polymers, Vol. 2, R. Arshady, eds. (PBM Series, London, 2003), pp.153–173
M. V Chaubal, A. S. Gupta, S. T. Lopina, D. F. Bruley, Crit. Rev. Therap. Drug Carrier Syst. 20, 295 (2003)
D. S. Katti and C. T. Laurencin, in Advanced Polymeric Materials, G. O. Shonaike and S. G. Advani, eds. (CRC Press, Florida, 2003), pp. 479–525
P. A. Gunatillake, R. Adhikari, Eur. Cells Mater. 5, 1 (2003)
K. Y. Lee, D. J. Mooney, Chem. Rev. 101, 1869 (2001)
S. J. Huang, in Comprehensive Polymer Science, G. Allen and J. C. Bevington, eds. (Pergamon Press, Oxford, 1989), Chapter 21
P. Jarrett, W. J. Cook, J. P. Bell, S. J. Huang, J. A. Cameron, Polym. Preprints 22, 351 (1981)
S. J. Huang, Encycl. Polym. Sci. Eng. 2, 220 (1985)
J. Kopecek, Prog. Polym. Sci. 9, 1 (1983)
D. F. Williams, Clin. Mater. 10, 9 (1992).
P. A. Gunatillake, R. Adhikari, Eur. Cells Mater. 5, 1 (2003).
U. S. Absorbable and Erodible Biomaterials Products Markets, Frost & Sullivan Report (Frost & Sullivan, Mountain View, CA, 1995), chap 10
J. P. Vacanti and Robert Langer, in Synthetic Biodegradable Polymer Scaffolds, A. Atala and D. J. Mooney Asso. eds. (Springer, Boston, Birkhäuser, 1997)
M. Schlechter, Business Communications Company Market Study – (2005) http://www.biz-lib.com/ZBUP175.html
M. S. Taylor, A. U. Daniels, K. P. Andriano, J. Heller, J. Appl. Biomat. 5, 151 (1994)
O. M. Bostman, H. K. Pihlajamaki, J. Bone Joint Surg. Am. 80, 1791 (1998)
H. R. Allcock, Academic Press, New York, N.Y. 1972.
H. R. Allcock, Chem. Rev. 72, 315 (1972).
H. R. Allcock, Wiley Interscience, New Jersey, N.J. 2004.
L. S. Nair, D. A. Lee, and C. T. Laurencin, in Handbook of Biodegradable Polymeric Materials and Their Applications, S. Mallapragada, B. Narasimhan, eds. (American Scientific Publishers, California, CA, 2005)
S. Lakshmi, D. S. Katti, C. T. Laurencin Adv. Drug Deliv. Rev. 55, 467 (2003)
A. Singh, N. R. Krogman, S. Sethuraman, L. S. Nair, J. L. Sturgeon, P. W. Brown, C. T. Laurencin, H. R. Allcock, Biomacromolecules, 7, 914 (2006)
H. R. Allcock, J. Fuller, D. P. Mack, K. Matsumura, K. M. Smeltz, Macromolecules 10, 824 (1977)
H. R. Allcock, S. R. Pucher, A. G. Scopelianos, Macromolecules, 27, 1071 (1994).
A. Singh, N. Krogman, S. Sethuraman, L. S. Nair, J. L Sturgeon, P. W. Brown, C. T. Laurencin, and H. R. Allcock, Abstracts of Papers, 230th ACS National Meeting, Washington, DC, United States, POLY-340 (2005)
A. K. Andrianov, A. Marin, Biomacromolecules, 7, 1581(2006)
L. Y. Qiu, K. J. Zhu, J. Appl. Polym. Sci. 77, 2987 (2000)
J. H. Crommen, E. H. Schacht, E. H. Mense, Biomaterials, 13, 511 (1992).
J. H. Crommen, E. H. Schacht, E. H. Mense, Biomaterials, 13, 601 (1992).
A. K. Andrianov, A. Marin, P. Peterson, Macromolecules, 38, 7972 (2005).
H. R. Allcock, S. R. Pucher, Macromolecules, 24, 23 (1991).
H. R. Allcock, T. J. Fuller, Macromolecules, 13, 1338 (1980).
J. Crommen, J. Vandorpe, E. Schacht, J. Control. Rel. 24, 167 (1993).
W. Yuan, Q. Song, L. Zhu, X. Huang, S. Zheng, X. Tang, Polym. Int. 54, 1262 (2005)
Y. Cui, X. Zhao, X. Tang, Y. Luo, Biomaterials 25, 451 (2004)
L. S. Nair, D. A. Lee, J. D. Bender, E. W. Barrett, Y. E. Greish, P. W. Brown, H. R. Allcock, C.T. Laurencin, J. Biomed. Mater. Res. 76A, 206 (2006)
E. W. Barrett, M. V. B. Phelps, R. J. Silva, R. P. Gaumond, H. R. Allcock, Biomacromolecules, 6, 1689, (2005).
M. T. Conconi, S. Lora, S. Baiguera, E. Boscolo, M. Folin, R. Scienza, P. Rebuffat, P. P. Parnigotto, G. G. Nussdorfer, J. Biomed. Mater. Res. 71A, 669, (2004)
C. T. Laurencin, M. E. Norman, H. M. Elgendy, S. F. El-Amin, H. R. Allcock, S. R. Pucher, A. A. Ambrosio, J. Biomed. Mater. Res. 27, 963 (1993)
C. T. Laurencin, S. F. El-Amin, S. E. Ibim, D. A. Willoughby, M. A. Attawia, H. R. Allcock, A. A. Ambrosia, J. Biomed. Mater. Res. 30, 133 (1996)
M. Gumusderelioglu, A. Gur, React. Funct. Polym. 52, 71 (2002)
L. S. Nair, S. Bhattacharyya, J. D. Bender, Y. E. Greish, P. W Brown, H. R. Allcock, C. T. Laurencin, Biomacromolecules, 5, 2212 (2004).
C. T. Laurencin, L. S. Nair, S. Bhattacharyya, H. R. Allcock, J. D. Bender, P. W Brown, and Y. E. Greish, US. 2005025630 (2005)
H. R. Allcock, R. L. Kugel, J. Am. Chem. Soc. 87, 4216 (1965)
H. R. Allcock, S. Kwon, S. R. Pucher, Polym. Preprints 31, 180 (1990)
H. R. Allcock, R. W. Allen, J. P. O’Brien, J. Am. Chem. Soc. 99, 3984 (1977)
H. R. Allcock, P. E. Austin, and S. Kwon, U.S. 19891114 (1989)
H. R. Allcock, S. R. Pucher, R. J. Fitzpatrick, K. Rashid, Biomaterials 13, 857 (1992)
C. T. Laurencin, A. M. A. Ambrosio, T. W. Bauer, H. R. Allcock, M. A. Attawia, M. D. Borden, W. J. Gorum, and D. Frank, Proceedings of the Society for Biomaterials 24th Annual Meeting in Conjunction with the 30th International Symposium, San Diego, United States (1998)
H. R. Allcock, R. J. Fitzpatrick, K. Visscher, L. Salvati, Chem. Mater. 4, 775 (1992)
S. Cohen, M. C. Bano, K. B. Visscher, M. Chow, H. R. Allcock, R. Langer, J. Am. Chem. Soc. 112, 7832 (1990)
A. K. Andrianov, S. Cohen, K. B. Visscher, L. G. Payne, H. R. Allcock, R. Langer, J. Control. Rel. 27, 69 (1993)
H. R. Allcock, S. Kwon, Macromolecules 22, 75 (1989)
S. Cohen, H. R. Allcock, and R. Langer, Recent Adv. Pharm. Ind. Biotechnol. Minutes Int. Pharm. Technol. Symp. 6th, 36 (1993)
H. R. Allcock and S. Kwon, U.S. 19911001 (1991)
K. Andrianov, L. G. Payne, K. B. Visscher, H. R. Allcock, R. Langer, J. Appl. Polym. Sci. 53, 1573 (1994)
H. R. Allcock, S. Kwon, Macromolecules 21, 1980 (1988)
H. R. Allcock, S. R. Pucher, M. L. Turner, R. J. Fitzpatrick, Macromolecules 25, 5573 (1992)
H. R. Allcock, G. K. Dudley, Macromolecules 29, 1313 (1996)
H. R. Allcock, A. M. A. Ambrosio, Biomaterials 17, 2295 (1996)
H. R. Allcock and A. M. A. Ambrosio, US. 19990427 (1999)
Y. Chang, E. S. Powell, H. R. Allcock, S. M. Park, C. Kim, Macromolecules 36, 2568 (2003)
Y. Chang, H. R. Allcock, Advanced Materials 15, 537 (2003)
Y. Chang, E. S. Powell, H. R. Allcock, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 43, 2912, (2005)
H. R. Allcock, E. S. Powell, Y. Chang, C. Kim, Macromolecules 37, 7163 (2004)
Y. Chang, R. Prange, H. R. Allcock, S. C. Lee, C. Kim, Macromolecules 35, 8556 (2002)
S. E. M. Ibim, S. F. El-Amin, M. E. P. Goad, A. M. A. Ambrosio, H. R. Allcock, C. T. Laurencin, Pharm. Dev. Technol. 3, 55 (1998)
S. E. M. Ibim, S. F. El-Amin, A. Ambrosia, H. Allcock, and C. T. Laurencin, Proc. Int. Symp. Control. Rel. Bioact. Mater. 21, 266 (1994)
C. T. Laurencin, R. S. Langer, H. R. Allcock, and T. X. Neenan, PCT Int. Appl. 19881215 (1988)
S. M. Ibim, A. M. A. Ambrosio, D. Larrier, H. R. Allcock, C. T. Laurencin, J. Control. Rel. 40, 31 (1996)
C. T. Laurencin, S. E. M. Ibim, H. R. Allcock, A. M. A. Ambrosio, S. El-Amin, M. S. Kwon, Proc. Inter. Symp. Control. Rel. Bioact. Mater. 24, 971 (1997)
C. T. Laurencin, M. D. Borden, A. M. A. Ambrosio, M. A. Attawia, F. K. Ko, H. R. Allcock, and G. M. Morrill, ACS National Meeting, Boston, 216, POLY 246 (1998)
A. M. A. Ambrosio, J. S. Sahota, C. Runge, S. M. Kurtz, S. Lakshmi, H. R. Allcock, C. T. Laurencin, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 22, 18 (2003)
S. Bhattacharyya, S. Lakshmi, J. Bender, Y. E. Greish, P. W. Brown, H. R. Allcock, and C. T. Laurencin, Mater. Res. Soc. Symp. Pro. EXS-1, 157 (2004)
Y. E. Greish, J. D. Bender, S. Lakshmi, P. W. Brown, H. R. Allcock, C. T. Laurencin, Biomaterials, 26, 1 (2004)
S. Sethuraman, L. S. Nair, A. Singh, J. D. Bender, Y. E. Greish, P. W. Brown, H. R. Allcock, C. T. Laurencin Eng. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 845, 291 (2005).
C. T. Laurencin, J. L. Brown, and L. S. Nair, US Provisional Patent Appl. # o 60/808,994
C. T. Laurencin, H. J. Koh, T. X. Neenan, H. R. Allcock, R. Langer, J. Biomed. Mater. Res. 21, 1231 (1987)
F. Langone, S. Lora, F. M. Veronese, P. Caliceti, P. P. Parnigotto, F. Valenti, G. Palma, Biomaterials, 16, 347 (1995)
N. N. Aldini, M. Fini, M. Rocca, L. Martini, R. Giardino, P. Caliceti, F. M. Veronese, S. Lora, M. C. Maltarello, J. Bioact. Compat. Polym. 12, 3 (1997)
F. M. Veronese, F. Marsilioa, S. Lora, P. Caliceti, P. Passi, P. Orsolini, Biomaterials, 20, 91 (1999)
C. T. Laurencin, H. R. Allcock, S. E. M. Ibim, A. M. A. Ambrosio, and M. S. Kwon, U.S. 6077916 (2000)
S. E. M. Ibim, A. M. A. Ambrosio, M. S. Kwon, S. F. Al-Amin, H. R. Allcock, C. T. Laurencin, Biomaterials, 18, 1565 (1997)
L. S. Nair, J. D. Bender, A. Singh, S. Sethuraman, Y. E. Greish, P. W. Brown, H. R. Allcock, C. T. Laurencin, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 844, 319 (2005)
A. M. A. Ambrosio, H. R. Allcock, D. S. Katti, C. T. Laurencin, Biomaterials, 23, 1667 (2002).
L. Y Qiu, K. J. Zhu, Polym. Int. 49, 1283 (2000)
L. Y. Qiu, Polym. Int. 51, 481 (2002)
L. Qiu, Shengwu Yixue Gongchengxue Zazhi, 19, 191 (2002)
Y. Lemmouchi, E. Schacht, S. Dejardin, J. Bioact. Compat. Polym. 13, 4 (1998)
B. H. Lee, S. C. Song, Macromolecules, 37, 4533 (2004)
S. B. Lee, S.C. Song, J. I. Jin, Y. S. Sohn, Macromolecules 32, 7820 (1999)
S. C. Song, S. B. Lee, J. Jin, Y. S. Sohn, Macromolecules 32, 2188 (1999)
S. B. Lee, S. C. Song, Polym. Int. 54, 1225 (2005)
J. X. Zhang, L. Y. Qiu, Y. Jina, K. J. Zhub, Coll. Surf. B: Biointerfaces, 43, 123 (2005)
H. R. Allcock, A. Singh, A. M. A. Ambrosio, W. R. Laredo, Biomacromolecules, 4, 1646 (2003)
http://www.vido.org/research/vaccine_fd/index.php#polyphos
J. H. Goedemoed, K. De Groot, Makromol. Chem. Macromol. Symp. 19, 341 (1988)
Y. Lemmouchi, E. Schacht, S. Dejardin, J. Vandorpe, L. Seymour, Macromol. Symp. 123, 103 (1997)
C. T. Laurencin, C. D. Morris, H. P. Jacques, E. R. Schwartz, A. R. Keaton, L. Zou, Polym. Adv .Technol. 3, 359 (1992)
C. T. Laurencin, Ph.D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA (1987)
S. Sethuraman, L. S. Nair, S. El-Amin, R. Farrar, M. N. Nguyen, A. Singh, H. R. Allcock, Y. E. Greish, P. W. Brown, C. T. Laurencin, J. Biomed. Mater. Res. Part A, 7A, 679 (2006)
S. Nagel and M. Boxberger, Eur. Pat. Appl. 9 pp. EPXXDW EP 1179353 A1 20020213 (2002)
S. Cohen, A. K. Andrianov, M. Wheatley, H. R. Allcock, and R. S. Langer, U.S. 19961008 (1996)
S. Cohen, A. K. Andrianov, M. Wheatley, H. R. Allcock, and R. S. Langer, U.S. 12 pp., A19960130 (1996)
A. K. Andrianov, A. Marin, J. Chen, Biomacromolecules 7, 394 (2006)
A. K. Andrianov, Y. Y. Svirkin, M. P. LeGolvan, Biomacromolecules, 5, 1999 (2004)
B. H. Lee, Y. M. Lee, Y. S. Sohn, S.C. Song, Polym. Int. 51, 658 (2002)
M. V. B. Phelps, H. R. Allcock, PMSE Preprints, 91, 550 (2004)
K. Andrianov, L. G. Payne, K. B. Visscher, H. R. Allcock, R. Langer, Polym. Preprints, 34, 233 (1993)
H. R. Allcock, W. R. Laredo, J. D. Bender, A. M. A. Ambrosio, Polym. Preprints, 43, 654 (2002)
J. Luten, J. H. van Steenis, R. van Someren, J. Kemmink, N. M. E. Schuurmans-Nieuwenbroek, G. A. Koning, D. J. A. Crommelin, C. F. van Nostrum, W. E. Hennink, J. Control. Rel. 89, 483 (2003)
M. A. E. M. van der Aa, G. A. Koning, C. d’Oliveira, R. S. Oosting, K. J. Wilschut, W. E. Hennink, D. J. A. Crommelin, J. Gene. Med. 7, 208 (2005)
H. K. de Wolf, J. Luten, C. J. Snel, C. Oussoren, W. E. Hennink, G. Storm, J. Control. Rel. 109, 275 (2005)
Y. J. Jun, J. I. Kim, M. J. Jun, Y. S. Sohn, J. Inorg. Biochem. 99, 1593 (2005)
S. Conforti, S. Bertani, S. Lussignoli, L. Grigolini, M. Terzi, S. Lora, P. Caliceti, F. Marsilio, F. M. Veronese, J. Pharm. Pharmacol. 48, 468 (1996)
S. Lora, M. Carenza, G. Palma, G. Pezzin, P. CaJicetit, P. Battagliaz, A. Lora, Bomaterials, 12, 275 (1991).
H. R Allcock, S. R. Pucher, A. G. Scopelianos, Biomaterials, 15, 563 (1994)
Y. Chang, J. D. Bender, M. V. B. Phelps, H. R. Allcock, Biomacromolecules 3, 1364 (2002)
Acknowledgments
The authors gratefully acknowledge funding from the NIH (R01 EB004051 and R01 AR052536). Dr. Laurencin was the recipient of a Presidential Faculty Fellow Award from the National Science Foundation.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Kumbar, S.G., Bhattacharyya, S., Nukavarapu, S.P. et al. In Vitro and In Vivo Characterization of Biodegradable Poly(organophosphazenes) for Biomedical Applications. J Inorg Organomet Polym 16, 365–385 (2006). https://doi.org/10.1007/s10904-006-9071-6
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s10904-006-9071-6