The effect of cationic-anionic polyelectrolyte multilayer surface treatment on inkjet ink spreading and print quality

The focus of the work reported in this thesis was to study and to clarify the effect of polyelectrolyte multilayer surface treatment on inkjet ink spreading, absorption and print quality. Surface sizing with a size press, film press with a pilot scale coater, and spray coating, have been used to surface treat uncoated wood-free, experimental wood-free and pigmentcoated substrates. The role of the deposited cationic (polydiallydimethylammonium chloride, PDADMAC) and anionic (sodium carboxymethyl cellulose, NaCMC) polyelectrolyte layers with and without nanosilica, on liquid absorption and spreading was studied in terms of their interaction with water-based pigmented and dye-based inkjet inks. Contact angle measurements were made in attempt to explain the ink spreading and wetting behavior on the substrate. First, it was noticed that multilayer surface treatment decreased the contact angle of water, giving a hydrophilic character to the surface. The results showed that the number of cationic-anionic polyelectrolyte layers or the order of deposition of the polyelectrolytes had a significant effect on the print quality. This was seen for example as a higher print density on layers with a cationic polyelectrolyte in the outermost layer. The number of layers had an influence on the print quality; the print density increased with increasing number of layers, although the increase was strongly dependent on ink formulation and chemistry. The use of nanosilica clearly affected the rate of absorption of polar liquids, which also was seen as a higher density of the black dye-based print. Slightly unexpected, the use of nanosilica increased the tendency for lateral spreading of both the pigmented and dye-based inks. It was shown that the wetting behavior and wicking of the inks on the polyelectrolyte coatings was strongly affected by the hydrophobicity of the substrate, as well as by the composition or structure of the polyelectrolyte layers. Coating only with a cationic polyelectrolyte was not sufficient to improve dye fixation, but it was demonstrated that a cationic-anionic-complex structure led to good water fastness. A threelayered structure gave the same water fastness values as a five-layered structure. Interestingly, the water fastness values were strongly dependent not only on the formed cation-anion polyelectrolyte complexes but also on the tendency of the coating to dissolve during immersion in water. Results showed that by optimizing the chemistry of the layers, the ink-substrate interaction can be optimized.

Production of elastic Chitosan/Chondroitin sulphate multilayer films for tissue regeneration

Membrane-like scaffolds are suitable to induce regeneration in many and different anatomic sites, such as periodontal membrane, skin, liver and cardiac tissues. In some circumstances, the films should adapt to geometrical changes of the attached tissues, such as in cardiac or blood vessel tissue engineering applications. In this context, we developed stretchable two-dimensional multilayer constructs through the assembling of two natural-based polyelectrolytes, chitosan (CHT) and chondroitin sulphate (CS), using the layer-by-layer methodology. The morphology, topography and the transparency of the films were evaluated. The in- fluence of genipin, a natural-derived cross-linker agent, was also investigated in the control of the mechanical properties of the CHT/CS films. The water uptake ability can be tailored by changing the cross-linker concentration, which influenced the young modulus and ultimate tensile strength. The maximum extension tends to decrease with the increase of genipin concentration, compromising the elastic properties of CHT/CS films: nevertheless using lower cross-linker contents, the ultimate tensile stress is similar to the films not cross-linked but exhibiting a significant higher modulus. The in vitro biological assays showed better L929 cell adhesion and proliferation when using the crosslinked membranes and confirmed the non-cytotoxicity of the CHT/CS films. The developed free-standing biomimetic multilayer could be designed to fulfill specific therapeutic requirements by tuning properties such as swelling, mechanical and biological performances.

Electrochromic Properties of a Metallo-supramolecular Polymer Derived from Tetra(2-pyridyl-1,4-pyrazine) Ligands Integrated in Thin Multilayer Films

The electrochromic behavior of iron complexes derived from tetra-2-pyridyl-1,4-pyrazine (TPPZ) and a hexacyanoferrate species in polyelectrolytic multilayer adsorbed films is described for the first time. This complex macromolecule was deposited onto indium-tin oxide (ITO) substrates via self-assembly, and the morphology of the modified electrodes was studied using atomic force microscopy (AFM), which indicated that the hybrid film containing the polyelectrolyte multilayer and the iron complex was highly homogeneous and was approximately 50 nm thick. The modified electrodes exhibited excellent electrochromic behavior with both intense and persistent coloration as well as a chromatic contrast of approximately 70%. In addition, this system achieved high electrochromic efficiency (over 70 cm(2) C-1 at 630 nm) and a response time that could be measured in milliseconds. The electrode was cycled more than 10(3) times, indicating excellent stability.

Incorporation of antimicrobial peptides on functionalized cotton gauzes for medical applications

A large group of low molecular weight natural compounds that exhibit antimicrobial activity has been isolated from animals and plants during the past two decades. Among them, peptides are the most widespread resulting in a new generation of antimicrobial agents with higher specific activity. In the present study we have developed a new strategy to obtain antimicrobial wound-dressings based on the incorporation of antimicrobial peptides into polyelectrolyte multilayer films built by the alternate deposition of polycation (chitosan) and polyanion (alginic acid sodium salt) over cotton gauzes. Energy dispersive X ray microanalysis technique was used to determine if antimicrobial peptides penetrated within the films. FTIR analysis was performed to assess the chemical linkages, and antimicrobial assays were performed with two strains: Staphylococcus aureus (Gram-positive bacterium) and Klebsiella pneumonia (Gram-negative bacterium). Results showed that all antimicrobial peptides used in this work have provided a higher antimicrobial effect (in the range of 4 log–6 log reduction) for both microorganisms, in comparison with the controls, and are non-cytotoxic to normal human dermal fibroblasts at the concentrations tested.

Controlled fabrication of gold nanoparticles biomediated by glucose oxidase immobilized on chitosan layer-by-layer films

The control of size and shape of metallic nanoparticles is a fundamental goal in nanochemistry, and crucial for applications exploiting nanoscale properties of materials. We present here an approach to the synthesis of gold nanoparticles mediated by glucose oxidase (GOD) immobilized on solid substrates using the Layer-by-Layer (LbL) technique. The LbL films contained four alternated layers of chitosan and poly(styrene sulfonate) (PSS), with GOD in the uppermost bilayer adsorbed on a fifth chitosan layer: (chitosan/PSS)(4)/(chitosan/GOD). The films were inserted into a solution containing gold salt and glucose, at various pHs. Optimum conditions were achieved at pH 9, producing gold nanoparticles of ca. 30 nm according to transmission electron microscopy. A comparative study with the enzyme in solution demonstrated that the synthesis of gold nanoparticles is more efficient using immobilized GOD. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Gene delivery using dendrimer/pDNA complexes immobilized in electrospun fibers using the layer-by-layer technique

Tissue engineering is an important branch of regenerative medicine that uses cells, materials (scaffolds), and suitable biochemical and physicochemical factors to improve or replace specific biological functions. In particular, the control of cell behavior (namely, of cell adhesion, proliferation and differentiation) is a key aspect for the design of successful therapeutical approaches. In this study, poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) fiber mats were prepared using the electrospinning technology (the fiber diameters were in the micrometer range). Furthermore, the electrospun fiber mats thus formed were functionalized using the layer-by- layer (LbL) technique with chitosan and alginate (natural and biodegradable polyelectrolytes having opposite charges) as a mean for the immobilization of pDNA/dendrimer complexes. The polyelectrolyte multilayer deposition was confirmed by fluorescence spectroscopy using fluorescent-labeled polyelectrolytes. The electrospun fiber mats coated with chitosan and alginate were successfully loaded with complexes of pDNA and poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimers (generation 5) and were able of releasing them in a controlled manner along time. In addition, these mats supported the adhesion and proliferation of NIH 3T3 cells and of human mesenchymal stem cells (hMSCs) in their surface. Transfection experiments using a pDNA encoding for luciferase showed the ability of the electrospun fiber mats to efficiently serve as gene delivery systems. When a pDNA encoding for bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) was used, the osteoblastic differentiation of hMSCs cultured on the surface of the mats was promoted. Taken together, the results revealed that merging the electrospinning technique with the LbL technique, can be a suitable methodology for the creation of biological active matrices for bone tissue engineering.

Functional polymer coatings — My-Patterning and My-Analysis

In dieser Arbeit werden Strukturen beschrieben, die mit Polymeren auf Oberflächen erzeugt wurden. Die Anwendungen reichen von PMMA und PNIPAM Polymerbürsten, über die Restrukturierung von Polystyrol durch Lösemittel bis zu 3D-Strukturen, die aus PAH/ PSS Polyelektrolytmultischichten bestehen. Im ersten Teil werden Polymethylmethacrylat (PMMA) Bürsten in der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-Methylimidazolium Hexafluorophospat ([Bmim][PF6]) durch kontrollierte radikalische Polymerisation (ATRP) hergestellt. Kinetische Untersuchungen zeigten ein lineares und dichtes Bürstenwachstum mit einer Wachstumsrate von 4600 g/mol pro nm. Die durchschnittliche Pfropfdichte betrug 0.36 µmol/m2. Als Anwendung wurden Mikrotropfen bestehend aus der ionischen Flüssigkeit, Dimethylformamid und dem ATRP-Katalysator benutzt, um in einer definierten Geometrie Polymerbürsten auf Silizium aufzubringen. Auf diese Weise lässt sich eine bis zu 13 nm dicke Beschichtung erzeugen. Dieses Konzept ist durch die Verdampfung des Monomers Methylmethacrylat (MMA) limitiert. Aus einem 1 µl großen Tropfen aus ionischer Flüssigkeit und MMA (1:1) verdampft MMA innerhalb von 100 s. Daher wurde das Monomer sequentiell zugegeben. Der zweite Teil konzentriert sich auf die Strukturierung von Oberflächen mit Hilfe einer neuen Methode: Tintendruck. Ein piezoelektrisch betriebenes „Drop-on-Demand“ Drucksystem wurde verwendet, um Polystyrol mit 0,4 nl Tropfen aus Toluol zu strukturieren. Die auf diese Art und Weise gebildeten Mikrokrater können Anwendung als Mikrolinsen finden. Die Brennweite der Mikrolinsen kann über die Anzahl an Tropfen, die für die Strukturierung verwendet werden, eingestellt werden. Theoretisch und experimentell wurde die Brennweite im Bereich von 4,5 mm bis 0,21 mm ermittelt. Der zweite Strukturierungsprozess nutzt die Polyelektrolyte Polyvinylamin-Hydrochlorid (PAH) und Polystyrolsulfonat (PSS), um 3D-Strukturen wie z.B. Linien, Schachbretter, Ringe, Stapel mit einer Schicht für Schicht Methode herzustellen. Die Schichtdicke für eine Doppelschicht (DS) liegt im Bereich von 0.6 bis 1.1 nm, wenn NaCl als Elektrolyt mit einer Konzentration von 0,5 mol/l eingesetzt wird. Die Breite der Strukturen beträgt im Mittel 230 µm. Der Prozess wurde erweitert, um Nanomechanische Cantilever Sensoren (NCS) zu beschichten. Auf einem Array bestehend aus acht Cantilevern wurden je zwei Cantilever mit fünf Doppelschichten PAH/ PSS und je zwei Cantilever mit zehn Doppelschichten PAH/ PSS schnell und reproduzierbar beschichtet. Die Massenänderung für die individuellen Cantilever war 0,55 ng für fünf Doppelschichten und 1,08 ng für zehn Doppelschichten. Der daraus resultierende Sensor wurde einer Umgebung mit definierter Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Die Cantilever verbiegen sich durch die Ausdehnung der Beschichtung, da Wasser in das Polymer diffundiert. Eine maximale Verbiegung von 442 nm bei 80% Luftfeuchtigkeit wurde für die mit zehn Doppelschichten beschichteten Cantilever gefunden. Dies entspricht einer Wasseraufnahme von 35%. Zusätzlich konnte aus den Verbiegungsdaten geschlossen werden, dass die Elastizität der Polyelektrolytmultischichten zunimmt, wenn das Polymer gequollen ist. Das thermische Verhalten in Wasser wurde im nächsten Teil an nanomechanischen Cantilever Sensoren, die mit Poly(N-isopropylacrylamid)bürsten (PNIPAM) und plasmapolymerisiertem N,N-Diethylacrylamid beschichtet waren, untersucht. Die Verbiegung des Cantilevers zeigte zwei Bereiche: Bei Temperaturen kleiner der niedrigsten kritischen Temperatur (LCST) ist die Verbiegung durch die Dehydration der Polymerschicht dominiert und bei Temperaturen größer der niedrigsten kritischen Temperatur (LCST) reagiert der Cantilever Sensor überwiegend auf Relaxationsprozesse innerhalb der kollabierten Polymerschicht. Es wurde gefunden, dass das Minimum in der differentiellen Verbiegung mit der niedrigsten kritischen Temperatur von 32°C und 44°C der ausgewählten Polymeren übereinstimmt. Im letzten Teil der Arbeit wurden µ-Reflektivitäts- und µ-GISAXS Experimente eingeführt als neue Methoden, um mikrostrukturierte Proben wie NCS oder PEM Linien mit Röntgenstreuung zu untersuchen. Die Dicke von jedem individuell mit PMMA Bürsten beschichtetem NCS ist im Bereich von 32,9 bis 35,2 nm, was mit Hilfe von µ-Reflektivitätsmessungen bestimmt wurde. Dieses Ergebnis kann mit abbildender Ellipsometrie als komplementäre Methode mit einer maximalen Abweichung von 7% bestätigt werden. Als zweites Beispiel wurde eine gedruckte Polyelektrolytmultischicht aus PAH/PSS untersucht. Die Herstellungsprozedur wurde so modifiziert, dass Goldnanopartikel in die Schichtstruktur eingebracht wurden. Durch Auswertung eines µ-GISAXS Experiments konnte der Einbau der Partikel identifiziert werden. Durch eine Anpassung mit einem Unified Fit Modell wurde herausgefunden, dass die Partikel nicht agglomeriert sind und von einer Polymermatrix umgeben sind.

Near-field mediated enhancement effects on plasmonic nanostructures

In dieser Arbeit wird eine detaillierte Untersuchung und Charakterisierung der Zwei-Photonen-induzierten Fluoreszenzverstärkung von organischen Farbstoffen auf plasmonischen Nanostrukturen vorgestellt. Diese Fluoreszenzverstärkung ist insbesondere für hochaufgelöste Fluoreszenzmikroskopie und Einzelmolekülspektroskopie von großer Bedeutung. Durch die Zwei-Photonen-Anregung resultiert eine Begrenzung des Absorptionsprozesses auf das fokale Volumen. In Kombination mit dem elektrischen Nahfeld der Nanostrukturen als Anregungsquelle entsteht eine noch stärkere Verringerung des Anregungsvolumens auf eine Größe unterhalb der Beugungsgrenze. Dies erlaubt die selektive Messung ausgewählter Farbstoffe. Durch die Herstellung der Nanopartikel mittels Kolloidlithografie wird eine definierte, reproduzierbare Geometrie erhalten. Polymermultischichten dienen als Abstandshalter, um die Farbstoffe an einer exakten Distanz zum Metall zu positionieren. Durch die kovalente Anbindung des Farbstoffs an die oberste Schicht wird eine gleichmäßige Verteilung des Farbstoffs in geringer Konzentration erhalten. rnEs wird eine Verstärkung der Fluoreszenz um den Faktor 30 für Farbstoffe auf Goldellipsen detektiert, verglichen mit Farbstoffen außerhalb des Nahfelds. Sichelförmige Nanostrukturen erzeugen eine Verstärkung von 120. Dies belegt, dass das Ausmaß der Fluoreszenzverstärkung entscheidend von der Stärke des elektrischen Nahfelds der Nanostruktur abhängt. Auch das Material der Nanostruktur ist hierbei von Bedeutung. So erzeugen Silberellipsen eine 1,5-fach höhere Fluoreszenzverstärkung als identische Goldellipsen. Distanzabhängige Fluoreszenzmessungen zeigen, dass die Zwei-Photonen-angeregte Fluoreszenzverstärkung an strukturspezifischen Abständen zum Metall maximiert wird. Elliptische Strukturen zeigen ein Maximum bei einem Abstand von 8 nm zum Metall, wohingegen bei sichelförmigen Nanostrukturen die höchste Fluoreszenzintensität bei 12 nm gemessen wird. Bei kleineren Abständen unterliegt der Farbstoff einem starken Löschprozess, sogenanntes Quenching. Dieses konkurriert mit dem Verstärkungsprozess, wodurch es zu einer geringen Nettoverstärkung kommt. Hat die untersuchte Struktur Dimensionen größer als das Auflösungsvermögen des Mikroskops, ist eine direkte Visualisierung des elektrischen Nahfelds der Nanostruktur möglich. rnrnEin weiterer Fokus dieser Arbeit lag auf der Herstellung neuartiger Nanostrukturen durch kolloidlithografische Methoden. Gestapelte Dimere sichelförmiger Nanostrukturen mit exakter vertikaler Ausrichtung und einem Separationsabstand von etwa 10 nm wurden hergestellt. Die räumliche Nähe der beiden Strukturen führt zu einem Kopplungsprozess, der neue optische Resonanzen hervorruft. Diese können als Superpositionen der Plasmonenmoden der einzelnen Sicheln beschrieben werden. Ein Hybridisierungsmodell wird angewandt, um die spektralen Unterschiede zu erklären. Computersimulationen belegen die zugrunde liegende Theorie und erweitern das Modell um experimentell nicht aufgelöste Resonanzen. rnWeiterhin wird ein neuer Herstellungsprozess für sichelförmige Nanostrukturen vorgestellt, der eine präzise Formanpassung ermöglicht. Hierdurch kann die Lage der Plasmonenresonanz exakt justiert werden. Korrelationen der geometrischen Daten mit den Resonanzwellenlängen tragen zum grundlegenden Verständnis der Plasmonenresonanzen bei. Die vorgestellten Resultate wurden mittels Computersimulationen verifiziert. Der Fabrikationsprozess erlaubt die Herstellung von Dimeren sichelförmiger Nanostrukturen in einer Ebene. Durch die räumliche Nähe überlappen die elektrischen Nahfelder, wodurch es zu kopplungs-induzierten Shifts der Plasmonenresonanzen kommt. Der Unterschied zu theoretisch berechneten ungekoppelten Nanosicheln kann auch bei den gegenüberliegenden sichelförmigen Nanostrukturen mit Hilfe des Plasmonenhybridisierungsmodells erklärt werden.

Capacitive electrolyte-insulator-semiconductor structures functionalised with a polyelectrolyte/enzyme multilayer: New strategy for enhanced field-effect biosensing

A novel strategy for enhanced field-effect biosensing using capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) structures functionalised with pH-responsive weak polyelectrolyte/enzyme or dendrimer/enzyme multilayers is presented. The feasibility of the proposed approach is exemplarily demonstrated by realising a penicillin biosensor based on a capacitive p-Si-SiO(2) EIS structure functionalised with a poly(allylamine hydrochloride) (PAH)/penicillinase and a poly(amidoamine) dendrimer/penicillinase multilayer. The developed sensors response to changes in both the local pH value near the gate surface and the charge of macromolecules induced via enzymatic reaction, resulting in a higher sensitivity. For comparison, an EIS penicillin biosensor with adsorptively immobilised penicillinase has been also studied. The highest penicillin sensitivity of 100 mV/dec has been observed for the EIS sensor functionalised with the PAH/penicillinase multilayer. The lower and upper detection limit was around 20 mu M and 10 mM, respectively. In addition, an incorporation of enzymes in a multilayer prepared by layer-by-layer technique provides a larger amount of immobilised enzymes per sensor area, reduces enzyme leaching effects and thus, enhances the biosensor lifetime (the loss of penicillin sensitivity after 2 months was 10-12%). (C) 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Surface modification of metals by calcium carbonate thin films on a layer-by-layer polyelectrolyte matrix

A multilayer organic film containing poly(acrylic acid) and chitosan was fabricated on a metallic support by means of the layer-by-layer technique. This film was used as a template for calcium carbonate crystallization and presents two possible binding sites where the nucleation may be initiated, either calcium ions acting as counterions of the polyelectrolyte or those trapped in the template gel network formed by the polyelectrolyte chains. Calcium carbonate formation was carried out by carbon dioxide diffusion, where CO, was generated from ammonium carbonate decomposition. The CaCO3 nanocrystals obtained, formed a dense, homogeneous, and continuous film. Vaterite and calcite CaCO3 crystalline forms were detected. (c) 2007 Elsevier B.V All rights reserved.

Molecular Ordering of Layer-by-Layer Polyelectrolyte Films Studied by Sum-Frequency Vibrational Spectroscopy

The molecular arrangement in organic thin films is crucial for their increasing technological applications. Here, we use vibrational spectroscopy by sum-frequency generation (SFG) to study the ordering of polyelectrolyte layers adsorbed on silica for all steps of layer-by-layer (LbL) self-assembly. In situ measurements during adsorption and rinsing showed that the adsorbed polymer has a disordered conformation and confirmed surface charge overcompensation upon polyelectrolyte adsorption by probing the interfacial electric field. In dry films, the polymer chains acquired a net orientational ordering, which was affected, however, by the adsorption of subsequent layers. Such a detailed characterization may allow the control of LbL film structure and functionality with unprecedented power.

Immobilization of Poly(propylene imine) Dendrimer/Nickel Phtalocyanine as Nanostructured Multilayer Films To Be Used as Gate Membranes for SEGFET pH Sensors

We describe the assembly of layer-by-layer films based on the poly(propylene imine) dendrimer (PPID) generation 3 and nickel tetrasulfonated phthalocyanine (NiTsPc) for application as chemically sensitive membranes in sepal alive extended-gate field effect transistor (SEGFET) pH sensors PPID/NiTsPc films wet e adsorbed on quartz, glass. indium tin oxide. or gold (Au)-covered glass substrates Multilayer formation was monitored via UV-vis absorption upon following the increment in the Q-band intensity (615 nm) of NiTsPc The nanostructured membranes were very stable in a pH range of 4-10 and displayed a good sensitivity toward H(+), ca 30 mV/pH for PPID/N(1)TsPc films deposited on Au-covered substrates For films deposited on ITO, the sensitivity was ca 52 4 mV/pH. close to the expected theoretical value for ton-sensitive membranes. The use of chemically stable PPID/NiTsPc films as gate membranes in SEGFETs, as introduced here, may represent an alternative for the fabrication of nanostructured, porous platforms for enzyme immobilization to be used in enzymatic biosensors.

Protein Adsorption onto Polyelectrolyte Layers: Effects of Protein Hydrophobicity and Charge Anisotropy

Ellipsometry was used to investigate the influence of ionic strength (I) and pH on the adsorption of bovine serum albumin (BSA) or beta-lactoglobulin (BLG) onto preabsorbed layers of two polycations: poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC) or poly(4-vinylpyridine bromide) quaternized with linear aliphatic chains of two (QPVP-C2) or five (QPVP-C5) carbons. Comparisons among results for the three polycations reveal hydrophobic interactions, while comparisons between BSA and BLG-proteins of very similar isoelectric points (pI)-indicate the importance of protein charge anisotropy. At pH close to pI, the ionic strength dependence of the adsorbed amount of protein (Gamma) displayed maxima in the range 10 < I < 25 mM corresponding to Debye lengths close to the protein radii. Visualization of protein charge by Delphi suggested that these ionic strength conditions corresponded to suppression of long-range repulsion between polycations and protein positive domains, without diminution of short-range attraction between polycation segments and locally negative protein domains, in a manner similar to the behavior of PE-protein complexes in solution.(1-4) This description was consistent with the disappearance of the maxima at pH either above or below pI. In the former case, Gamma values decrease exponentially with I(1/2), due to screening of attractions, while in the latter case adsorption of both proteins decreased at low I due to strong repulsion. Close to or below pI both proteins adsorbed more strongly onto QPVP-C5 than onto QPVP-C2 or PDADMAC due to hydrophobic interactions with the longer alkyl group. Above pI, the adsorption was more pronounced with PDADMAC because these chains may assume more loosely bound layers due to lower linear charge density.

Polyelectrolyte-protein complexation driven by charge regulation

The interplay between the biocolloidal characteristics (especially size and charge), pH, salt concentration and the thermal energy results in a unique collection of mesoscopic forces of importance to the molecular organization and function in biological systems. By means of Monte Carlo simulations and semi-quantitative analysis in terms of perturbation theory, we describe a general electrostatic mechanism that gives attraction at low electrolyte concentrations. This charge regulation mechanism due to titrating amino acid residues is discussed in a purely electrostatic framework. The complexation data reported here for interaction between a polyelectrolyte chain and the proteins albumin, goat and bovine alpha-lactalbumin, beta-lactoglobulin, insulin, k-casein, lysozyme and pectin methylesterase illustrate the importance of the charge regulation mechanism. Special attention is given to pH congruent to pI where ion-dipole and charge regulation interactions could overcome the repulsive ion-ion interaction. By means of protein mutations, we confirm the importance of the charge regulation mechanism, and quantify when the complexation is dominated either by charge regulation or by the ion-dipole term.