Marine silicon for biomedical sustainability

Abstract

Despite momentous divergence from oceanic origin, human beings and marine organisms exhibit elemental homology through silicon utilization. Notably, silicon serves as a critical constituent in multiple biomedical processes. Marine biosilicon, an abundant yet underutilized class of siliceous materials, represents a frontier in green and sustainable biomedical development. Enormous interest is garnered by the pursuit of intricate inorganic structures with superior properties involving hierarchical structure, mechanical performance, surface chemical activity, autofluorescent pigment, and intrinsic biosafety. These attractive features drive marine siliceous organisms toward widespread availability in diverse biomedical fields. Current challenges are thorough comparison of biogenic sources, scalable biomanufacturing, and long-term metabolism elucidation during biomedical translations. In this review, a brief overview of marine biosilicon sources is initially clarified. Advancements of engineered marine biosilicon are discussed with improved physicochemical attributes ranging from innovative strategies for tuning the sizes, surfaces, mechanics, and biosensors to fabricating sophisticated complex architectures through pioneering biofabrication designs. Advanced applications are comprehensively summarized on tissue engineering, aesthetic medicine, hemostasis, drug delivery, biosensing and bioimaging, tumor therapeutics as well as wearable devices. Further initiatives and perspectives are extensively delineated. As the first systematic assessment of marine biosilicon materials, this review offers a state-of-the-art framework and theoretical groundwork of biosilicon harnessing for sustainable biomedical applications. It endeavors to propel biosilicified resources and convert the biosiliceous gifts from marine sources to clinical biomedicines that benefit humanity.

Keywords

3D printing / diatoms / marine silicon / siliceous sponges / tissue engineering

References

[1] Y. Jiang, T. Cao, Y. Yang, H. Zhang, J. Zhang, X. Li, Science 2023, 382, 92.

[2] B. Mayzel, L. Aram, N. Varsano, S. G. Wolf, A. Gal, Nat. Commun. 2021, 12, 4639.

[3] C. Wu, W. Fan, J. Chang, Y. Xiao, J. Mater. Chem. 2011, 21, 18300.

[4] X. Yu, M. Gholipourmalekabadi, X. Wang, C. Yuan, K. Lin, Interdiscip. Mater. 2024, 3, 738.

[5] R. K. Kankala, Y.-H. Han, J. Na, C.-H. Lee, Z. Sun, S.-B. Wang, T. Kimura, Y. S. Ok, Y. Yamauchi, A.-Z. Chen, K. C.-W. Wu, Adv. Mater. 2020, 32, 1907035.

[6] C. Wu, J. Chang, W. Fan, J. Mater. Chem. 2012, 22, 16801.

[7] E. De Tommasi, J. Gielis, A. Rogato, Mar. Genomics 2017, 35, 1.

[8] J. Aizenberg, V. C. Sundar, A. D. Yablon, J. C. Weaver, G. Chen, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 3358.

[9] N. Llopis Monferrer, D. Boltovskoy, P. Tréguer, M. M. Sandin, F. Not, A. Leynaert, Global Biogeochem. Cycles 2020, 34, e2019GB006286.

[10] P. J. Tréguer, J. N. Sutton, M. Brzezinski, M. A. Charette, T. Devries, S. Dutkiewicz, C. Ehlert, J. Hawkings, A. Leynaert, S. M. Liu, N. Llopis Monferrer, M. López-Acosta, M. Maldonado, S. Rahman, L. Ran, O. Rouxel, Biogeosciences 2021, 18, 1269.

[11] A. Reid, F. Buchanan, M. Julius, P. J. Walsh, J. Mater. Chem. B 2021, 9, 6728.

[12] R. Nagao, K. Kato, K. Ifuku, T. Suzuki, M. Kumazawa, I. Uchiyama, Y. Kashino, N. Dohmae, S. Akimoto, J.-R. Shen, N. Miyazaki, F. Akita, Nat. Commun. 2020, 11, 2481.

[13] M. Diab, T. Mokari, Adv. Mater. 2018, 30, 1706349.

[14] Z. Yang, J. Xue, Z. Shi, H. Zhang, X. Yu, L. Du, Y. Zhu, Z. Huan, C. Wu, Matter 2024, 7, 1275.

[15] M. Li, J. Wu, N. Li, J. Zhou, W. Cheng, A. Wu, L. Liu, N. Jiao, Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2402333.

[16] P. Tréguer, C. Bowler, B. Moriceau, S. Dutkiewicz, M. Gehlen, O. Aumont, L. Bittner, R. Dugdale, Z. Finkel, D. Iudicone, O. Jahn, L. Guidi, M. Lasbleiz, K. Leblanc, M. Levy, P. Pondaven, Nat. Geosci. 2018, 11, 27.

[17] D. de Haan, N.-H. Ramos, Y.-F. Meng, R. Rotkopf, Y. Addadi, I. Rosenhek-Goldian, A. Gal, New Phytol. 2024, 243, 258.

[18] M. J. Uriz, X. Turon, M. A. Becerro, G. Agell, Microsc. Res. Tech. 2003, 62, 279.

[19] K. McCartney, J. Witkowski, R. W. Jordan, K. Abe, A. Januszkiewicz, R. Wrobel, M. Bak, E. Soeding, Mar. Micropaleontol. 2022, 172, 102108.

[20] T. Biard, Environ. Microbiol. 2022, 24, 2179.

[21] M. Naskar, S. Bera, Nord. J. Bot. 2018, 36, njb.01695.

[22] T. Qin, T. Gutu, J. Jiao, C. H. Chang, G. L. Rorrer, J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 2392.

[23] S. Maher, M. Alsawat, T. Kumeria, D. Fathalla, G. Fetih, A. Santos, F. Habib, D. Losic, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 5107.

[24] V. Svetličić, V. Žutić, G. Pletikapić, T. M. Radić, Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 20064.

[25] R. W. Drum, R. Gordon, Trends Biotechnol. 2003, 21, 325.

[26] C. Zhou, Y. Feng, Z. Li, L. Shen, X. Li, Y. Wang, G. Han, T. Kuang, C. Liu, J.-R. Shen, W. Wang, Plant Commun. 2024, 5, 101041.

[27] D. W. Schwab, R. E. Shore, Nature 1971, 232, 501.

[28] R. Kirkpatrick, Nature 1910, 83, 338.

[29] H. R. Preisig, Protoplasma 1994, 181, 29.

[30] P. Dumitrica, Rev. Micropaleontol. 2014, 57, 57.

[31] D. Magyar, P. Dumitrica, A. Mura-Mészáros, Z. Medzihradszky, Á. Leelőssy, S. Saint Martin, Foods 2021, 10, 421.

[32] T. Sang, S. Li, H.-K. Ting, M. M. Stevens, C. R. Becer, J. R. Jones, Chem. Mater. 2018, 30, 3743.

[33] Y. Nakamura, I. Iwata, R. S. Hori, N. Uchiyama, A. Tuji, M. J. Fujita, D. Honda, H. Ohfuji, J. Struct. Biol. 2018, 204, 45.

[34] J. Sheng, S. Kachovich, J. C. Aitchison, J. Micropalaeontol, J. Micropalaeontol. 2020, 39, 61.

[35] Z. Li, Y. Wang, K. Yue, Y. Yang, Z. Song, Earth-Sci. Rev. 2025, 264, 105105.

[36] R. Xu, J. Huang, H. Guo, C. Wang, H. Zhan, Plant Signaling Behav. 2023, 18, 2198848.

[37] B. Rong, L. Zhang, Z. Liu, W. Bai, W. Gu, X. Wei, W. Hou, C. Ge, Estuarine, Coastal Shelf Sci. 2024, 301, 108751.

[38] I. Rashid, S. H. Mir, D. Zurro, R. A. Dar, Z. A. Reshi, Earth-Sci. Rev. 2019, 194, 234.

[39] Y. Churakova, A. Aguilera, E. Charalampous, D. J. Conley, D. Lundin, J. Pinhassi, H. Farnelid, Environ. Microbiol. Rep. 2023, 15, 282.

[40] B. Zhao, H. J. Lin, X. C. Jiang, W. S. Li, Y. L. Gao, M. H. Li, Y. A. Yu, N. G. Chen, J. Q. Gao, Theranostics 2024, 14, 4598.

[41] M. D. Langellotto, G. Rassu, C. Serri, S. Demartis, P. Giunchedi, E. Gavini, Drug Delivery Transl. Res. 2025, 15, 831.

[42] M. S. Whittingham, Solid State Ionics 1989, 34, 213.

[43] R. Roberta, R. C. Stefania, V. Danilo, M. F. Gianluca, Adv. Mater. 2017, 30, 1704289.

[44] M. A. Monn, K. Vijaykumar, S. Kochiyama, H. Kesari, Nat. Commun. 2020, 11, 373.

[45] G. Sriram, M. Kigga, U. T. Uthappa, R. M. Rego, V. Thendral, T. Kumeria, H.-Y. Jung, M. D. Kurkuri, Adv. Colloid Interface Sci. 2020, 282, 102198.

[46] B. Li, T. Wang, Q. Le, R. Qin, Y. Zhang, H. C. Zeng, Nano Mater. Sci. 2023, 5, 293.

[47] C. E. Hamm, R. Merkel, O. Springer, P. Jurkojc, C. Maier, K. Prechtel, V. Smetacek, Nature 2003, 421, 841.

[48] A. J. Milligan, F. M. M. Morel, Science 2002, 297, 1848.

[49] J. Aizenberg, J. C. Weaver, M. S. Thanawala, V. C. Sundar, D. E. Morse, P. Fratzl, Science 2005, 309, 275.

[50] Y. H. Han, L. Du, J. F. Wu, H. J. Zhang, G. Z. Yang, Y. Zheng, C. T. Wu, Mater. Today 2025, 83, 64.

[51] S. R. Cicco, D. Vona, R. Gristina, E. Sardella, R. Ragni, M. Lo Presti, G. M. Farinola, Bioengineering 2016, 3, 35.

[52] Y. Luo, S. Li, K. Shen, Y. Song, J. Zhang, W. Su, X. Yang, Materials 2021, 14, 3752.

[53] X. Sun, M. Zhang, J. Liu, G. Hui, X. Chen, C. Feng, Adv. Sci. 2024, 11, 2304695.

[54] C. Su, X. Sun, Y. Mu, P. Li, J. Li, P. Fan, M. Zhang, M. Wang, X. Chen, C. Feng, Carbohydr. Polym. 2021, 256, 117603.

[55] S. Maher, T. Kumeria, M. S. Aw, D. Losic, Adv. Healthcare Mater. 2018, 7, 1800552.

[56] L. Beekrum, E. O. Amonsou, J. J. Mellem, Food Biosci. 2023, 53, 102577.

[57] J. Cvjetinovic, S. Y. Luchkin, E. S. Statnik, N. A. Davidovich, P. A. Somov, A. I. Salimon, A. M. Korsunsky, D. A. Gorin, Sci. Rep. 2023, 13, 5518.

[58] R. Boons, G. Siqueira, F. Grieder, S.-J. Kim, D. Giovanoli, T. Zimmermann, G. Nyström, F. B. Coulter, A. R. Studart, Small 2023, 19, 2300771.

[59] E. Topal, H. Rajendran, I. Zgłobicka, J. r. Gluch, Z. Liao, A. Clausner, K. J. Kurzydłowski, E. Zschech, Nanomaterials 2020, 10, 959.

[60] M. He, Y. Li, J. Yin, Q. Sun, W. Xiong, S. Li, L. Yang, L. Hao, Mater. Des. 2022, 214, 110396.

[61] M. C. Fernandes, J. Aizenberg, J. C. Weaver, K. Bertoldi, Nat. Mater. 2021, 20, 237.

[62] P. Wang, F. Yang, B. Zheng, P. Li, R. Wang, Y. Li, H. Fan, X. Li, Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2305978.

[63] H. Zhang, Y. Li, Z. Lin, Z. Zhang, D. Hu, Z. Yang, Mater. Des. 2025, 250, 113628.

[64] S. L. Walter, B. D. Flinn, G. Mayer, Mater. Sci. Eng., C 2007, 27, 570.

[65] M. A. Monn, H. Kesari, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2017, 76, 69.

[66] Z. Yang, J. Xue, T. Li, D. Zhai, X. Yu, Z. Huan, C. Wu, Biofabrication 2022, 14, 035009.

[67] B. Delalat, V. C. Sheppard, S. Rasi Ghaemi, S. Rao, C. A. Prestidge, G. McPhee, M.-L. Rogers, J. F. Donoghue, V. Pillay, T. G. Johns, N. Kröger, N. H. Voelcker, Nat. Commun. 2015, 6, 8791.

[68] M.-A. Shahbazi, H. Barbara Herranz, H. A. Santos, Biomatter 2012, 2, 296.

[69] L. M. Bimbo, E. Mäkilä, T. Laaksonen, V.-P. Lehto, J. Salonen, J. Hirvonen, H. A. Santos, Biomaterials 2011, 32, 2625.

[70] I. Ruggiero, M. Terracciano, N. M. Martucci, L. De Stefano, N. Migliaccio, R. Tatè, I. Rendina, P. Arcari, A. Lamberti, I. Rea, Nanoscale Res. Lett. 2014, 9, 329.

[71] F. Chen, H. Hong, Y. Zhang, H. F. Valdovinos, S. Shi, G. S. Kwon, C. P. Theuer, T. E. Barnhart, W. Cai, ACS Nano 2013, 7, 9027.

[72] M. Terracciano, M.-A. Shahbazi, A. Correia, I. Rea, A. Lamberti, L. De Stefano, H. A. Santos, Nanoscale 2015, 7, 20063.

[73] F. Chen, Z. Zhang, Y. Li, H. Jiang, Y. Zhou, H. Liu, K. Pan, J. Ma, Sci. Total Environ. 2023, 905, 167222.

[74] M. Li, D. Liu, D. Losic, S. Wang, Q. Tian, R. Yu, H. Li, Y. Shen, Y. Zhong, P. Yuan, Chem. Eng. J. 2024, 479, 147751.

[75] Y. Miao, H. Zhang, Q. Xie, N. Chen, L. Ma, Colloids Surf., A 2020, 598, 124856.

[76] C.-S. Wu, Addit. Manuf. 2018, 22, 13.

[77] P. Zahajská, S. Opfergelt, S. C. Fritz, J. Stadmark, D. J. Conley, Quat. Res. 2020, 96, 48.

[78] Y. Ouyang, R. Zhang, Q. Zhang, Y. Yan, Biomacromolecules 2025, 26, 3538.

[79] C.-S. Wu, D.-Y. Wu, S.-S. Wang, Mater. Sci. Eng., C 2020, 108, 110506.

[80] A. Agarwal, O. Levitan, H. Cruz de Carvalho, P. G. Falkowski, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2023, 120, e2216286120.

[81] O. Levitan, M. Chen, X. Kuang, K. Y. Cheong, J. Jiang, M. Banal, N. Nambiar, M. Y. Gorbunov, S. J. Ludtke, P. G. Falkowski, W. Dai, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2019, 116, 17316.

[82] J. Silva, Y. Sharon, R. Santos, S. Beer, Aquat. Biol. 2009, 7, 127.

[83] M. P. Adams, C. J. Collier, S. Uthicke, Y. X. Ow, L. Langlois, K. R. O’Brien, Sci. Rep. 2017, 7, 39930.

[84] H. Hwangbo, H. Lee, E.-J. Jin, Y. Jo, J. Son, H. M. Woo, D. Ryu, G. H. Kim, Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2209157.

[85] T. Liu, L. Qu, C. Zhu, M. Guo, X. Ma, H. Lei, D. Fan, Acta Biomater. 2024, 190, 95.

[86] T. L. Schenck, U. Hopfner, M. N. Chávez, H.-G. Machens, I. Somlai-Schweiger, R. E. Giunta, A. V. Bohne, J. Nickelsen, M. L. Allende, J. T. Egaña, Acta Biomater. 2015, 15, 39.

[87] S. Maharjan, J. Alva, C. Cámara, A. G. Rubio, D. Hernández, C. Delavaux, E. Correa, M. D. Romo, D. Bonilla, M. L. Santiago, W. Li, F. Cheng, G. Ying, Y. S. Zhang, Matter 2021, 4, 217.

[88] J. E. Cohen, A. B. Goldstone, M. J. Paulsen, Y. Shudo, A. N. Steele, B. B. Edwards, J. B. Patel, J. W. MacArthur, M. S. Hopkins, C. E. Burnett, K. J. Jaatinen, A. D. Thakore, J. M. Farry, V. N. Truong, A. T. Bourdillon, L. M. Stapleton, A. Eskandari, A. S. Fairman, W. Hiesinger, T. V. Esipova, W. L. Patrick, K. Ji, J. A. Shizuru, Y. J. Woo, Sci. Adv. 2017, 3, e1603078.

[89] Y. Han, L. Du, J. Wu, H. Zhang, G. Yang, Y. Zheng, C. Wu, Mater. Today 2025, 83, 64.

[90] Y. Guan, H. Niu, Z. Liu, Y. Dang, J. Shen, M. Zayed, L. Ma, J. Guan, Sci. Adv. 2021, 7, eabj0153.

[91] H. Sun, J. Xu, Y. Wang, S. Shen, X. Xu, L. Zhang, Q. Jiang, Bioact. Mater. 2023, 24, 477.

[92] I. Iatsenko, J.-P. Boquete, B. Lemaitre, Immunity 2018, 49, 929.

[93] M. Romero, K. Miller, A. Gelsomini, D. Garcia, K. Li, D. Suresh, D. Frasca, Nat. Commun. 2024, 15, 7515.

[94] Y. S. Zhang, G. Haghiashtiani, T. Hübscher, D. J. Kelly, J. M. Lee, M. Lutolf, M. C. McAlpine, W. Y. Yeong, M. Zenobi-Wong, J. Malda, Nat. Rev. Methods Primers 2021, 1, 75.

[95] A. Atala, Chem. Rev. 2020, 120, 10545.

[96] Y. Fang, Z. Xiong, Innovation Life 2024, 2, 100096.

[97] L. Musenich, D. Origo, F. Gallina, M. J. Buehler, F. Libonati, Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2407148.

[98] J. Ma, J. Wu, H. Zhang, L. Du, H. Z. huang, Z. Zhang, B. Ma, J. Chang, C. Wu, Int. J. Bioprint. 2022, 8, 580.

[99] H. Ravanbakhsh, V. Karamzadeh, G. Bao, L. Mongeau, D. Juncker, Y. S. Zhang, Adv. Mater. 2021, 33, 2104730.

[100] Y. Wang, H. Yue, A. Liu, Y. Cui, Y. Hou, X. Ni, R. F. Pereira, B. Huang, C. Vyas, P. Bartolo, Mater. Today 2025.

[101] J. Hao, C. Qin, C. Wu, Interdiscip. Mater. 2023, 2, 714.

[102] P. Wang, H. Rui, C. Gao, C. Wen, H. Pan, W. Liu, C. Ruan, W. W. Lu, Innovation Life 2023, 1, 100019.

[103] C. Deng, C. Qin, Z. Li, L. Lu, Y. Tong, J. Yuan, F. Yin, Y. Cheng, C. Wu, Bioact. Mater. 2024, 38, 305.

[104] M. Terracciano, I. Rea, J. Politi, L. De Stefano, J. Eur. Opt. Soc.-Rapid 2013, 8, 13075.

[105] L. De Stefano, G. Oliviero, J. Amato, N. Borbone, G. Piccialli, L. Mayol, I. Rendina, M. Terracciano, I. Rea, J. R. Soc. Interface 2013, 10, 20130160.

[106] D. Losic, Y. Yu, M. S. Aw, S. Simovic, B. Thierry, J. Addai-Mensah, Chem. Commun. 2010, 46, 6323.

[107] M. R. Weatherspoon, M. B. Dickerson, G. Wang, Y. Cai, S. Shian, S. C. Jones, S. R. Marder, K. H. Sandhage, Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 5724.

[108] Y. X. Zhang, F. Li, M. Huang, Y. Xing, X. Gao, B. Li, Z. Y. Guo, Y. M. Guan, Mater. Lett. 2014, 120, 263.

[109] Y. Yu, J. Addai-Mensah, D. Losic, Langmuir 2010, 26, 14068.

[110] X. Wen, W. Feng, X. Li, J. Yang, R. Du, P. Wang, H. Li, L. Song, Y. Wang, M. Cheng, J. He, J. Shi, Adv. Mater. 2023, 35, 2211690.

[111] G. Bayramoglu, A. Akbulut, M. Y. Arica, J. Hazard. Mater. 2013, 244, 528.

[112] Y. Zhou, C. Wu, J. Chang, Mater. Today 2019, 24, 41.

[113] Z. Cai, C. Qu, W. Song, H. Wang, S. Chen, C. Zhou, C. Fan, Adv. Mater. 2024, 36, 2404842.

[114] R. Q. Li, C. Zhang, B. R. Xie, W. Y. Yu, W. X. Qiu, H. Cheng, X. Z. Zhang, Biomaterials 2019, 194, 84.

[115] C. J. Li, J.-H. Park, G. S. Jin, N. Mandakhbayar, D. Yeo, J. H. Lee, J.-H. Lee, H. S. Kim, H.-W. Kim, Adv. Healthcare Mater. 2024, 13, 2400154.

[116] A. F. Dericioglu, P. E. Naumov, Y. Tanaka, J. Mater. Res. 2012, 27, 2851.

[117] R. K. Kankala, Y.-H. Han, J. Na, C.-H. Lee, Z. Sun, S.-B. Wang, T. Kimura, Y. S. Ok, Y. Yamauchi, A.-Z. Chen, K. C. W. Wu, Adv. Mater. 2020, 32, 1907035.

[118] Y. Li, L. Deng, E. J. L. Walker, B. J. Karas, T. Mock, Plant J. 2025, 121, e70102.

[119] W. Yin, H. Hu, Algal Res. 2021, 55, 102274.

[120] T. Qiao, L. Wang, Y. Zhao, Y. Li, G. Yang, B. Zhu, K. Pan, (Preprint) bioRxiv: 2024.12.20.629074, posted: Dec 2024.

[121] M. S. Aw, S. Simovic, Y. Yu, J. Addai-Mensah, D. Losic, Powder Technol. 2012, 223, 52.

[122] J. Esfandyari, B. Shojaedin-Givi, H. Hashemzadeh, M. Mozafari-Nia, Z. Vaezi, H. Naderi-Manesh, Photodiagn. Photodyn. Ther. 2020, 30, 101753.

[123] C. Gao, J. Xu, S. Xie, W. Zhang, D. Gong, G. Peng, Z. Du, J. Rong, X. Li, C. Liang, B. Gu, W. Xu, J. Cai, ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 24807.

[124] T. Todd, Z. Zhen, W. Tang, H. Chen, G. Wang, Y.-J. Chuang, K. Deaton, Z. Pan, J. Xie, Nanoscale 2014, 6, 2073.

[125] M. Terracciano, F. Fontana, A. P. Falanga, S. D'Errico, G. Torrieri, F. Greco, C. Tramontano, I. Rea, G. Piccialli, L. De Stefano, G. Oliviero, H. A. Santos, N. Borbone, Small 2022, 18, 2204732.

[126] H. A. Hussein, M. A. Abdullah, Mar. Drugs 2020, 18, 356.

[127] L. De Stefano, L. Rotiroti, M. De Stefano, A. Lamberti, S. Lettieri, A. Setaro, P. Maddalena, Biosens. Bioelectron. 2009, 24, 1580.

[128] S. Viji, M. Anbazhagi, N. Ponpandian, D. Mangalaraj, S. Jeyanthi, P. Santhanam, A. S. Devi, C. Viswanathan, Appl. Biochem. Biotechnol. 2014, 174, 1166.

[129] A. Kamińska, M. Sprynskyy, K. Winkler, T. Szymborski, Anal. Bioanal. Chem. 2017, 409, 6337.

[130] K.-C. Lin, V. Kunduru, M. Bothara, K. Rege, S. Prasad, B. L. Ramakrishna, Biosens. Bioelectron. 2010, 25, 2336.

[131] X. Kong, K. Squire, E. Li, P. LeDuff, G. L. Rorrer, S. Tang, B. Chen, C. P. McKay, R. Navarro-Gonzalez, A. X. Wang, IEEE Trans. NanoBiosci. 2016, 15, 828.

[132] K. J. Squire, Y. Zhao, A. Tan, K. Sivashanmugan, J. A. Kraai, G. L. Rorrer, A. X. Wang, Sens. Actuators, B 2019, 290, 118.

[133] W. E. G. Müller, M. Kasueske, X. Wang, H. C. Schröder, Y. Wang, D. Pisignano, M. Wiens, Cell. Mol. Life Sci. 2008, 66, 537.

[134] T. D. H. Le, W. Bonani, G. Speranza, V. Sglavo, R. Ceccato, D. Maniglio, A. Motta, C. Migliaresi, Mater. Sci. Eng., C 2016, 59, 471.

[135] S. Tamburaci, F. Tihminlioglu, Mater. Sci. Eng., C 2017, 80, 222.

[136] S. Tamburaci, C. Kimna, F. Tihminlioglu, Mater. Sci. Eng., C 2019, 100, 196.

[137] E. Olăreț, S. Dinescu, A.-E. Dobranici, R.-E. Ginghină, G. Voicu, M. Mihăilescu, F. Curti, D. D. Banciu, B. Sava, S. Amarie, A. Lungu, I.-C. Stancu, B. S. M. Mastalier, Biomater. Adv. 2024, 161, 213894.

[138] B. Aslanbay Guler, Z. G. L. Morçimen, Å. Taşdemir, Z. Demirel, E. Turunç, A. Åžendemir, E. Imamoglu, Sci. Rep. 2024, 14, 13764.

[139] L. Wang, K. Pan, J. Li, Y. Li, B. Zhu, Y. Wang, C. Feng, J. Han, Biomater. Sci. 2019, 7, 1833.

[140] C. Su, Z. Cao, J. Liu, X. Sun, K. Qiu, Y. Mu, X. Cong, X. Wang, X. Chen, N. Jia, C. Feng, J. Colloid Interface Sci. 2023, 651, 544.

[141] C. Su, Y. Mu, H. Zhan, G. Chen, K. Yang, Q. Fu, X. Sun, X. Chen, K. Shao, C. Feng, ACS Nano 2025, 19, 26673.

[142] C. Feng, J. Li, G. S. Wu, Y. Z. Mu, M. Kong, C. Q. Jiang, X. J. Cheng, Y. Liu, X. G. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 34234.

[143] K. Zhang, J. Li, Y. Wang, Y. Mu, X. Sun, C. Su, Y. Dong, J. Pang, L. Huang, X. Chen, C. Feng, Carbohydr. Polym. 2020, 236, 116051.

[144] J. Li, X. Sun, K. Zhang, G. Yang, Y. Mu, C. Su, J. Pang, T. Chen, X. Chen, C. Feng, Adv. Healthcare Mater. 2020, 9, 2000951.

[145] X. Sun, N. Li, C. Su, Y. Mu, X. Cong, Z. Cao, X. Wang, X. Yang, X. Chen, C. Feng, ACS Nano 2023, 17, 19121.

[146] K. H. Min, D. H. Kim, J. W. Shin, M.-R. Ki, S. P. Pack, Process. Biochem. 2024, 146, 204.

[147] J. Sremac, M. Bošnjak, K. F. Firi, A. Šimičević, Š. Aščić, AIMS Microbiol. 2024, 10, 644.

[148] C. P. G. Santos, J. P. S. Prado, K. R. Fernandes, H. W. Kido, B. P. Dorileo, J. R. Parisi, J. A. Silva, M. A. Cruz, M. R. Custódio, A. C. M. Rennó, R. N. Granito, J. Funct. Biomater. 2023, 14, 122.

[149] T. G. Kim, Y. Lee, M. S. Kim, J. Lim, J. Cosmet. Dermatol. 2022, 21, 4754.

[150] S. Zhang, H. Ou, C. Liu, Y. Zhang, S. Mitragotri, D. Wang, M. Chen, Mol. Pharm. 2017, 14, 3188.

[151] X. Liang, J. Zhang, H. Ou, J. Chen, S. Mitragotri, M. Chen, Mol. Ther.--Nucleic Acids 2020, 20, 639.

[152] X. Zhang, G. Chen, Y. Liu, L. Sun, L. Sun, Y. Zhao, ACS Nano 2020, 14, 5901.

[153] W. He, C. Zhang, H. Lai, G. Wu, M. Xiong, H. Peng, M. Chen, K.-J. Wang, Drug Delivery Transl. Res. 2025, 15, 1411.

[154] J. W. Gyun, J. W. Hyun, KR102270816, 2021.

[155] M. A. Monn, J. C. Weaver, T. Zhang, J. Aizenberg, H. Kesari, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2015, 112, 4976.

[156] X. Wang, L. Gan, K. P. Jochum, H. C. Schröder, W. E. G. Müller, Evidence Based Complementary Alternat. Med. 2011, 2011, 540987.

[157] W. E. G. Müller, K. P. Jochum, B. Stoll, X. Wang, Chem. Mater. 2008, 20, 4703.

[158] H. Tsutsui, R. W. Jordan, J. Micropalaeontol. 2018, 37, 249.

[159] M. S. Afanasieva, E. O. Amon, Paleontol. J. 2014, 48, 1473.

[160] A. O. Marron, H. Chappell, S. Ratcliffe, R. E. Goldstein, J. R. Soc. Interface 2016, 13, 20160485.

[161] P. A. Díaz-Palma, A. Alucema, G. Hayashida, N. I. Maidana, Forensic Sci. Int. 2009, 184, 37.

[162] I. E. Pamirsky, G. Chung, S. A. Gutnikov, K. S. Golokhvast, in Proc. SPIE, Vol. 10176, Khabarovsk, Russia2016, 101760R.

[163] S. B. Qadri, E. P. Gorzkowski, B. B. Rath, C. R. Feng, R. Amarasinghe, J. A. Freitas, J. C. Culbertson, J. A. Wollmershauser, J. Cryst. Growth 2017, 476, 25.

[164] W. K. Setiawan, K.-Y. Chiang, Waste Biomass Valorization 2021, 12, 2207.

[165] C. Qian, X. E. Li, X. Zhao, D. Liu, L. Wang, Chin. J. Eco-Agric. 2022, 30, 1762.

[166] H. Li, K. Xue, N. Kong, K. Liu, J. Chang, Biomaterials 2014, 35, 3803.

[167] J. Guan, J. Zhang, S. Guo, H. Zhu, Z. Zhu, H. Li, Y. Wang, C. Zhang, J. Chang, Biomaterials 2015, 55, 1.

[168] R. Ramezanifard, E. Seyedjafari, A. Ardeshirylajimi, M. Soleimani, Mater. Sci. Eng., C 2016, 62, 398.

[169] J. Huang, J. Xue, J. Huang, X. Zhang, H. Zhang, L. Du, D. Zhai, Z. Huan, Y. Zhu, C. Wu, Bioact. Mater. 2025, 44, 256.

[170] L. Du, J. Wu, Y. Han, C. Wu, Sci. Adv. 2024, 10, eadk6610.

[171] B. Yu, H. Li, Z. Zhang, P. Chen, L. Wang, X. Fan, X. Ning, Y. Pan, F. Zhou, X. Hu, J. Chang, C. Ou, Nat. Commun. 2023, 14, 2094.

[172] S. A. Eming, P. Martin, M. Tomic-Canic, Sci. Transl. Med. 2014, 6, 265sr6.

[173] S. Gong, L. W. Yap, B. Zhu, W. Cheng, Adv. Mater. 2020, 32, 1902278.

[174] Y. Fang, X. Yang, Y. Lin, J. Shi, A. Prominski, C. Clayton, E. Ostroff, B. Tian, Chem. Rev. 2022, 122, 5233.

[175] A. J. Lausch, L. C. Chong, H. Uludag, E. D. Sone, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1804730.

[176] Y. Liu, L. Peng, L. Li, C. Huang, K. Shi, X. Meng, P. Wang, M. Wu, L. Li, H. Cao, K. Wu, Q. Zeng, H. Pan, W. W. Lu, L. Qin, C. Ruan, X. Wang, Biomaterials 2021, 279, 121216.

[177] X. Xie, J. Cai, D. Li, Y. Chen, C. Wang, G. Hou, T. Steinberg, B. Rolauffs, M. El-Newehy, H. El-Hamshary, J. Jiang, X. Mo, J. Zhao, J. Wu, Bioact. Mater. 2024, 31, 178.

[178] S. R. Goldring, M. B. Goldring, Nat. Rev. Rheumatol. 2016, 12, 632.

[179] V. Bunpetch, X. Zhang, T. Li, J. Lin, E. P. Maswikiti, Y. Wu, D. Cai, J. Li, S. Zhang, C. Wu, H. Ouyang, Biomaterials 2019, 192, 323.

[180] S. F. Tellado, E. R. Balmayor, M. Van Griensven, Adv. Drug Delivery Rev. 2015, 94, 126.

[181] B. S. Heidari, R. Ruan, E. Vahabli, P. L. Chen, E. M. De-Juan-Pardo, M. H. Zheng, B. Doyle, Bioact. Mater. 2023, 19, 179.

[182] C. Li, L. Ouyang, I. J. Pence, A. C. Moore, Y. Lin, C. W. Winter, J. P. K. Armstrong, M. M. Stevens, Adv. Mater. 2019, 31, 1900291.

[183] X.-F. Li, P. Lu, H.-R. Jia, G. Li, B. Zhu, X. Wang, F.-G. Wu, Coord. Chem. Rev. 2023, 475, 214823.

[184] B. Guo, R. Dong, Y. Liang, M. Li, Nat. Rev. Chem. 2021, 5, 773.

[185] L. Yu, X. Shang, H. Chen, L. Xiao, Y. Zhu, J. Fan, Nat. Commun. 2019, 10, 1932.

[186] S. Zhang, X. Lei, Y. Lv, L. Wang, L.-N. Wang, Carbohydr. Polym. 2024, 327, 121673.

[187] M. A. Beach, U. Nayanathara, Y. Gao, C. Zhang, Y. Xiong, Y. Wang, G. K. Such, Chem. Rev. 2024, 124, 5505.

[188] T. Liu, Q. Lu, H. Zhang, F. Dong, Z. He, J. Sun, B. Sun, Coord. Chem. Rev. 2025, 524, 216328.

[189] A. R. Parker, H. E. Townley, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 347.

[190] N. Rabiee, M. Khatami, G. Jamalipour Soufi, Y. Fatahi, S. Iravani, R. S. Varma, ACS Biomater. Sci. Eng. 2021, 7, 3053.

[191] J. K. Herr, J. E. Smith, C. D. Medley, D. Shangguan, W. Tan, Anal. Chem. 2006, 78, 2918.

[192] B. Xu, S. Li, R. Shi, H. Liu, Signal Transduction Targeted Ther. 2023, 8, 435.

[193] V. Gubala, G. Giovannini, F. Kunc, M. P. Monopoli, C. J. Moore, Cancer Nanotechnol. 2020, 11, 1.

[194] E. Gaino, M. Sarà, Mar. Ecol.: Prog. Ser. 1994, 108, 147.

[195] W. E. G. Müller, K. Wendt, C. Geppert, M. Wiens, A. Reiber, H. C. Schröder, Biosens. Bioelectron. 2006, 21, 1149.

[196] A. Gerges, U. Canning, ChemMedChem 2024, 19, e202300535.

[197] M. J. Behrenfeld, K. H. Halsey, E. Boss, L. Karp-Boss, A. J. Milligan, G. Peers, Ecol. Monogr. 2021, 91, e01457.

[198] C. Sansone, L. Pistelli, L. Calabrone, A. Del Mondo, A. Fontana, M. Festa, D. M. Noonan, A. Albini, C. Brunet, Antioxidants 2023, 12, 359.

[199] D. Vela, Front. Oncol. 2018, 8, 547.

[200] L. J. Martin, Mar. Drugs 2015, 13, 4784.

[201] T.-Y. Lau, H.-Y. Kwan, Mar. Drugs 2022, 20, 370.

[202] L. Huang, Z. Chen, Z. Yang, W. Huang, BME Front. 2024, 5, 0062.

[203] L. Kołodziej, O. Iwasińska-Kowalska, G. Wróblewski, M. Jakubowska, A. Duszczyk, K. Z. Milowska, A. Lekawa-Raus, Cellulose 2025, 32, 3941.

[204] T.-R. Cui, D. Li, X.-R. Huang, A.-Z. Yan, Y. Dong, J.-D. Xu, Y.-Z. Guo, Y. Wang, Z.-K. Chen, W.-C. Shao, Z.-Y. Tang, H. Tian, Y. Yang, T.-L. Ren, Appl. Sci. 2022, 12, 4526.

Rights & permissions

2025 The Author(s). BMEMat published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Shandong University.