Silver bromide nanoparticle/polymer composites: Dual action tunable antimicrobial materials

Journal of the American Chemical Society

Volumn 128, Issue 30, 2006, Pages 9798-9808

  Sambhy, Varun ^a   MacBride, Megan M ^a   Peterson, Blake R ^a   Sen, Ayusman ^a  

^a PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIA; BIOFILMS; BIOMEDICAL ENGINEERING; BROMINE COMPOUNDS; COMPOSITE MATERIALS; PROTECTIVE COATINGS; SILVER;

ANTIMICROBIAL MATERIALS; BIOCIDAL AG+ IONS; GRAM-NEGATIVE BACTERIA; SILVER SALT NANOPARTICLES;

NANOSTRUCTURED MATERIALS;

BIOCIDE; BROMIDE; NANOPARTICLE; POLYMER; SILVER; SILVER BROMIDE; UNCLASSIFIED DRUG;

ANTIMICROBIAL ACTIVITY; ARTICLE; BACTERIAL COLONIZATION; BIOFILM; GRAM NEGATIVE BACTERIUM; GRAM POSITIVE BACTERIUM; MATERIAL STATE; POLYMERIZATION; PRECIPITATION; TECHNIQUE;

ANTI-BACTERIAL AGENTS; BROMIDES; MOLECULAR STRUCTURE; NANOPARTICLES; POLYMERS; SILVER COMPOUNDS;

EID: 33746602684     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja061442z     Document Type: Article

References (104)

1. (a) Costerton, W.; Stewart, P. S.; Greenberg, E. P. Science 1999, 284, 1318-1322.
2. (b) O'Toole, G. A.; Stewart, P. S. Nat. Biotechnol. 2005, 23, 1378-1379.
3. (c) Hoffman, L. R.; Lucas R.; D'Argenio, D. A.; MacCoss, M. J.; Zhang, Z.; Jones, R. A.; Miller, S. I. Nature 2005, 436, 1171-1175.
4. (d) Mah, T. F.; Pitts, B.; Pellock, B.; Walker, G. C.; Stewart, P. S.; O'Toole, G. A. Nature 2003, 426, 306-310.
5. (a) Barth, E.; Myrvik, Q. M.; Wagner, W.; Gristina, A. G. Biomaterials 1989, 10, 325-328.
6. (b) Raad, I. I.; Hanna, H. A.; Boktour, M.; Chaiban, G.; Hachem, R. Y.; Dvorak, T.; Lewis, R.; Murray, B. E. Antimicrob. Agents Chemother. 2005, 49, 5046-5050.
7. (c) Jones, G. L.; Muller, C. T.; O'Reilly, M.; Stickler, D. J. J. Antimicrob. Chemother. 2006, 57, 266-272.
8. (d) Millsap, K. W.; Reid, G.; van der Mei, H. C.; Busscher, H. J. Biomaterials 1997, 18, 87-91.
9. (e) Arciola, C. R.; Campoccia, D.; Gamberini, S.; Donati, M. E.; Pirini, V.; Visai, L.; Speziale, P.; Montanaro, L. Biomaterials 2005, 26, 6530-6535.
10. (a) Nuzzo, R. G. Nat. Mater. 2003, 2, 207-208.
11. (b) Greenberg, C. B.; Steffek, C. Thin Solid Films 2005, 484, 324-327.
12. (a) Tashiro, T. Macromol. Mater. Eng. 2001, 286, 63-87.
13. (b) Ilker, M. F.; Nüsslein, K.; Tew, G. N.; Coughlin, B. E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15870-15875.
14. (c) Kuroda, K.; DeGrado, W. F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4128-4129.
15. (d) Lee, S. B.; Koepsel, R. R.; Morley, S. W.; Matyjaszewski, K.; Sun, Y.; Russell, A. J. Biomacromolecules 2004, 5, 877-882.
16. (e) Ilker, M. F.; Schule, H.; Coughlin, E. B. Macromolecules 2004, 37, 694-700.
17. (f) Dizman, B.; Elasri, M. O.; Mathias, L. J. Appl. Polym. Sci. 2004, 94, 635-642.
18. (g) Alasino, R. V.; Ausar, S. F.; Bianco, I. D.; Castagna, L. F.; Contigiani, M.; Beltramo, D. M. Macromol. Biosci. 2005, 5, 207-213.
19. (a) Tang, H.; Doerksen, R. J.; Tew, G. N. Chem. Commun. 2005, 12, 1537-1539.
20. (b) Tew, G. N.; Liu, D.; Chen, Bi.; Doerksen, R. J.; Kaplan, J.; Carroll, P. J.; Klein, M. L.; DeGrado, W. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 5110-5114.
21. (c) Liu, D.; DeGrado W. F. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7553-7559.
22. (a) Desai, N. P.; Hossainy, S. F.; Hubbell, J. A. Biomaterials 1992, 12, 417-420.
23. (b) Ignatova, M.; Voccia, S.; Gilbert, B.; Markova, N.; Cossement, D.; Gouttebaron, R.; Jerome, R.; Jerome, C. Langmuir 2006, 22, 255-262.
24. (c) Lin, J.; Murthy, S. K.; Olsen, B. D.; Gleason, K. K.; Klibanov, A. M. Biotechnol. Lett. 2003, 25, 1661-1665.
25. (a) Ho, C. H.; Tobis, J.; Christina, S.; Thoman R.; Tiller, J. C. Adv. Mater. 2004, 16, 957-961.
26. (b) Cioffi, N.; Torsi, L.; Ditaranto, N.; Tantillo, G.; Ghibelli, L.; Sabbatini, L.; Bleve-Zacheo, T.; D'Alessio, M.; Zambonin, P. G.; Traversa, E. Chem. Mater. 2005, 17, 5255-5262.
27. (c) Weickmann, H.; Tiller, J. C.; Thomann, R.; Muelhaupt, R. Macromol. Mater. Eng. 2005, 290, 875-883.
28. (d) Tsukada, M.; Arai, T.; Colonna, G. M.; Boschi, A.; Freddi, G. J. Appl. Polym. Sci. 2003, 89, 638-644.
29. (e) McDonnell, A. M. P.; Beving, D.; Wang, A.; Chen, W.; Van, Y. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 336-340.
30. (a) Kohnen, W.; Kolbenschlag, C.; Keiser, S. T.; Jansen, B. Biomaterials 2003, 24, 4865-4869.
31. (b) Maeyama, R.; Kwon, I. K.; Mizunoe, Y.; Andersen, J. M.; Tanaka, M.; Matsuda, T. J. Biomed. Mater. Res. 2005, 75A, 146-155.
32. (c) Changez, M.; Koul, V.; Dinda, A. Biomaterials 2004, 26, 2095-2104.
33. (d) Dizman, B.; Elasri, M. O.; Mathias, L. J. Biomacromolecules 2005, 6, 514-520.
34. (a) Gerrard, J. J.; Annable, J. A.; Moore, J. Surf. Coat. Int., Part B 2005, 88, 83-91.
35. (b) Iconomopoulou, S. M.; Voyiatzis, G. A. J. Controlled Release 2005, 103, 451-464.
36. (a) Chen, Y.; Worley, S. D.; Kim, J.; Wei, C. I.; Chen, T. Y.; Santiago, J. I.; Williams, J. F.; Sun, G. Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42, 280-284.
37. (b) Sun, Y.; Sun, G. Macromolecules 2002, 35, 8909-8912.
38. (e) Sun, Y.; Sun, G. Ind. Eng. Chem. Rex. 2004, 43, 5015-5020.
39. (a) Nablo, B. J.; Chen, T. Y.; Schoenfisch, M. H. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9712-9713.
40. (b) Nablo, B. J.; Rothrock, A. R.; Schoenfisch, M. H. Biomaterials 2004, 26, 917-924.
41. (c) Robbins, M. E.; Hopper, E. D.; Schoenfisch, M. H. Langmuir 2004, 20, 10296-10302.
42. (a) Russel, A. D.; Hugo, W. B. Prog. Med. Chem. 1994, 31, 351-370.
43. (b) Zachariadis, C. P.; Hadjikakou, S. K.; Hadjiliadis, N.; Skoulika, S.; Michaelides, A.; Balzarini, J.; De Clercq, E. Eur. J. Inorg. Chem. 2004, 7, 1420-1426.
44. (a) Feng, G. L.; Wu, J.; Chen, G. Q.; Cui, F. Z.; Kim, T. M.; Kim, J. O. J. Biomed. Mater. Res. 2000, 52, 662-668.
45. (b) Holt, K. B.; Bard, A. J. Biochemistry 2005, 44, 13214-13223.
46. Sondi, I.; Salopek-Sondi, B. J. Colloid Interface Sci. 2004, 275, 177-182.
47. (a) Hollinger, M. A. Crit. Rev. Toxicol. 1996, 26, 255-260.
48. (b) Gosheger, G.; Harden, J.; Ahrens, H.; Streitburger, A.; Buerger, H.; Erren, M.; Gunsel, A.; Kemper, F. H.; Winkelmann, W.; von Eiff. C. Biomaterials 2004, 25, 5547-5556.
49. (a) Percival, S. L.; Bowler, P. G.; Russell, D. J. Hosp. Infect. 2005, 60, 1-7.
50. (b) Brady, M. J.; Lisay, C. M.; Yurkovetskiy, A. V.; Sawan, S. P. Am. J. Infect. Control 2003, 3l, 208-214.
51. (a) Rosato, A. E.; Tallent, S. M.; Edmond, M. B.; Bearman, G. M. Am. J. Infect. Control 2004, 32, 486-488.
52. (b) Rupp, M. E.; Fitzgerald, T.; Marion, N.; Helget, V.; Puumala, S.; Anderson, J. R.; Fey, P. D. Am. J. Infect. Control 2004, 32, 445-450.
53. (c) Hachem, R. Y.; Wright, K. C.; Zermeno, A.; Bodey, G. P.; Raad, I. I. Biomaterials 2003, 24, 3619-3622.
54. (d) Oloffs, A.; Grosse-Siestrup, C.; Bisson, S.; Rinck, M.; Rudolph, R.; Gross, U. Biomaterials 1994, 15, 753-758.
55. (a) Yoshida, K.; Tanagawa, M.; Atsuta, M J. Biomed. Mater. Res. 1999, 47, 516-522.
56. (b) Monier, J.-J.; Suchett-Kaye, G.; Nguyen, D.; Rocca, J.-P.; Blanc-Benon, J.; Barsotti, O. Dent. Mater. 1998, 14, 150-157.
57. (c) Ueshige, M.; Abe, Y.; Sato, Y.; Tsuga, K.; Akagawa, Y.; Ishii, M. J. Dent. 1999, 27, 517-522.
58. (a) Rupp, M. E.; Lisco, S. J.; Lipsett, P. A.; Perl, T. M.; Keating, K.; Civetta, J. M.; Mermel, L. A.; Lee, D.; Dellinger, P.; Donahoe, M.; Giles, D.; Pfaller, M. A.; Maki, D. G.; Sherertz, R. Ann. Int. Med. 2005, 143, 570-580.
59. (b) Masse, A.; Bruno, A.; Bosetti, M.; Biasibetti, A.; Cannas, M.; Gallinaro, P. J. Biomed. Mater. Res. 2000, 53, 600-604.
60. (c) Multanen, M.; Talja, M.; Hallanvuo, S.; Siitonen, A.; Valimaa, T.; Tammela, T. L. J.; Seppala, J.; Tormala, P. Urol. Res. 2000, 28, 327-331.
61. (d) Multanen, M.; Talja, M.; Tammela, T. L. J.; Seppala, J.; Valimaa, T.; Jarvi, K.; Tormala, P. Urol. Res. 2001, 29, 113-117.
62. (e) Davenas, J.; Thevenard, P.; Philippe, F.; Arnaud, M. N. Biomol. Eng. 2002, 19, 263-268.
63. (a) Price, W. R.; Wood, M. Am. J. Surg. 1966, 112, 674-680.
64. (b) Meaume, S.; Vallet, D.; Morere, M. N.; Teot, L. J. Wound Care 2005, 14, 411-419.
65. (c) Kim, H. J.; Choi, E. Y.; Oh, J. S.; Lee, H. C.; Park, S. S.; Cho, C. S. Biomaterials 2000, 21, 131-141.
66. (d) Parikh, D. V.; Fink, T.; Rajasekharan, K.; Sachinvala, N. D.; Sawhney, A. P. S.; Calamari, T. A.; Parikh, A. D. Text. Res. J. 2005, 75, 134-138.
67. (a) Aymonier, C.; Schlotterbeck, U.; Antonietti, L.; Zacharias, P.; Thomann, R.; Tiller, J. C.; Mecking, S. Chem. Commun. 2002, 24, 3018-3019.
68. (b) Joly, S.; Kane, R.; Radzilowski, L.; Wane, T. C.; Wu, A.; Cohen, R. E.; Thomas, E. L.; Rubner, M. F. Langmuir 2000, 16, 1354-1359.
69. (c) Wang, X. S.; Wang, H.; Coombs, N.; Winnik, M. A.; Manners, I. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8924-8925.
70. (d) Porel, S.; Singh, S.; Harsha, S. S.; Rao, D. N.; Radhakrishnan, T. P. Chem. Mater. 2005, 17, 9-12.
71. (e) Chauhan, B. P. S.; Sardar, R. Macromolecules 2004, 37, 5136-5139.
72. (a) Melaiye, A.; Sun, Z.; Hindi, K.; Milsted, A.; Ely, D.; Reneker, D.; Tessier, C. A.; Youngs, W. J. Am. Chem. Soc. 2005. 127, 2285-2291.
73. (b) Kasuaa, N C.; Sugie, A.; Nomiya, K. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2004, 21, 3732-3740.
74. (a) Podsiadlo, P.; Paternel, S.; Rouillard, J. M.; Zhang, Z.; Lee, J.; Lee, J. W.; Gulari, E.; Kotov, N. A. Langmuir 2005, 21, 11915-11921.
75. (b) Lu, Y.; Liu, G. L.; Lee, L. P. Nano Lett. 2005, 5, 5-9.
76. Heilmann, A. Polymer Films with Embedded Metal Nanoparticles; Springer-Verlag: New York. 2002.
77. (a) Dowling, D. P.; Betts, A. J.; Pope, C.; McConnell, M. L.; Eloy, R.; Arnaud, M. N. Surf. Coat. Technol. 2003, 163, 637-640.
78. (b) Affinito, J.; Martin, P.; Gross, M.; Coronado, C.; Greenwell, E. Thin Solid Films 1995, 270, 43-48.
79. (c) Dowling, D. P.; Donnelly, K.; McConnell, M. L.; Eloy, R.; Arnaud, M. N. Thin Solid Films 2001, 398-399, 602-606.
80. (a) Jiang, H.; Manolache, S.; Wong, A. C. L.; Denes, F. S. J. Appl. Polym. Sci. 2004, 93, 1411-1422.
81. (b) Favia, P.; Vulpio, M.; Marino. R.; D'Agostino, R.; Mota, R. P.; Catalano, M. Plasmas Physics. 2000, 5, 1-14.
82. Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 83rd ed.; CRC Press: Boca Raton. FL. 2002.
83. (a) Tiller, J. C.; Liao, C. J.; Lewis, K.; Klibanov, A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 5981-5985.
84. (b) Tiller, J. C.; Lee, S. B.; Lewis, K.; Klibanov, A. M. Biotechnol. Bioeng. 2002, 79, 465-471.
85. Li, G.; Shen, J.; Zhu, Y. J. Appl. Polym. Sci. 1998, 67, 1761-1768.
86. (a) Cushing, B. L.; Kolesnichenko, V. L.; O'Connor, C. J. Chem. Rev. 2004, 104, 3893-3946.
87. (b) Burda, C.; Chen, X.; Narayanan, R.; El-Sayed, M. L. Chem. Rev. 2005, 105, 1025-1102.
88. Guiseppi-Elie, A.; Brockmann, T. W. Langmuir 1995, 11, 1768-1776.
89. (a) Chauhan, B. P. S.; Rathore J. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5790-5791.
90. (b) Chauhan, B. P. S.; Rathore, J. S.; Bandoo, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8493-8500.
91. (c) Rathore, J. S.; Abdelwahed, S. H.; Guzei, I. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8712-8713.
92. Takahashi, H.; Tamaki, S.; Sato, S. J. Phys. Soc. Jpn. 1987, 56, 3593-3597.
93. (a) Hudson, M. C.; Ramp, W. K.; Frankenburg, K. P. FEMS Microbiol. Lett. 1999, 173, 279-284.
94. (b) Harris, L. G.; Richards, R. G. J. Mater. Sci.; Mater. Med. 2004, 15, 311-314.
95. (a) Ramage, G.; Walle, K. V.; Wickes, B. L.; Lopez-Ribot, J. L. J. Clin. Mirobiol. 2001, 39, 3234-3239.
96. (b) Andes, D.; Nett, J.; Oschel, P.; Albrecht, R.; Marchillo, K.; Pitula, A. Infect. Immun. 2004, 72, 6023-6031.
97. Tolker-Nielsen, T.; Molin, S. Pseudomonas; Kluwer Academic/Plenum Publishers: New York, 2004; pp 547-571.
98. (a) Moskowitz, S. M.; Foster, J. M.; Emerson, J. C.; Gibson, R. L.; Burns, J. L. J. Antimicrob. Chemother. 2005, 56, 879-886.
99. (b) Landry, R. M.; An, D.; Hupp, J. T.; Singh, P. K.; Parsek, M. R. Mol. Microbiol. 2006, 59, 142-151.
100. (a) La Motta, E. J.; Hickey, R. F.; Buydos, J. F. J. Environ. Eng. Div. (Am. Soc. Civ. Eng.) 1982, 108 (EE6), 1326-1341.
101. (b) Beech, I. B.; Gubner, R.; Zinkevich, V.; Hanjangsit, L.; Avci, R. Biofouling 2000, 16, 93-104.
102. (a) NCCLS Approved Standard, 6th ed.; NCCLS: Villanova, PA, 2003; M7-A6.
103. (b) Herigstad, B.; Hamilton, M.; Heersink, J. J. Microbiol. Methods 2001, 44, 121-129.
104. (c) Kiriukhin, M. Y.; Debabov, D. V.; Shinabarger, D. L.; Neuhaus, F. C. J. Bacteriol. 2001, 183, 3506-3514.