Antimicrobial effect of metallic and semiconductor nanoparticles

Nanotechnologies in Russia

Volumn 5, Issue 5-6, 2010, Pages 277-289

  Nadtochenko, V A ^a   Radtsig, M A ^b   Khmel, I A ^b  

^a INSTITUTE OF PROBLEMS OF CHEMICAL PHYSICS   (Russian Federation)

^b INSTITUTE OF MOLECULAR GENETICS   (Russian Federation)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANTI-MICROBIAL EFFECTS; BIOCHEMICAL MECHANISMS; DARK CONDITIONS; NOBLE METALS; PHOTO-CATALYTIC; PHOTO-THERMAL; SEMICONDUCTOR NANOPARTICLES; SILVER IONS; SILVER NANOPARTICLES; WIDE-BAND-GAP SEMICONDUCTOR;

METAL IONS; MICROORGANISMS; NANOPARTICLES; PRECIOUS METALS;

SILVER;

EID: 78651550396     PISSN: 19950780     EISSN: 19950799     Source Type: Journal    
DOI: 10.1134/S1995078010050010     Document Type: Review

References (145)

1. A. B. G. Lansdown, in Biofunctional Textiles and the Skin, Ed. by U.-C. Hipler and P. Elsner (Karger, Basel, 2006), p. 17.
2. A. D. Russel, in Progress in Medicinal Chemistry, Ed. by G. P. Ellis and D. K. Luscombe (Elsevier, Amsterdam, 1994).
3. M. Rutkow, The History of Surgery in the United States: 1775-1900 (Jeremy Norman, San Francisco, CA, United States, 1988), p. 488.
4. M. Faraday, Philos. Trans. R. Soc. London 147, 145 (1857).
5. J. Turkevich, P. C. Stevenson, and J. Hillier, Discuss. Faraday Soc. 11, 55 (1951).
6. Z. L. Wang, Y. Liu, and Z. Zhang, Handbook of Nanophase and Nanostructured Materials, Vol. 1: Synthesis (Kluwer, New York, 2002), p. 505.
7. D. L. Feldheim and C. A. Foss, Jr., Metal Nanoparticles: Synthesis Characterization, and Applications (Marcel Dekker, New York, 2002), p. 338.
8. A. Roucoux, J. Schulz, and H. Patin, Chem. Rev. 102, 3757 (2002).
9. G. Schmid, Nanoparticles: From Theory to Application (Wiley, Weinheim, 2004), p. 434.
10. O. Masala and R. Seshadri, Annu. Rev. Mater. Res. 34, 41 (2004).
11. C. Burda, X. Chen, R. Narayanan, and M. A. ElSayed, Chem. Rev. 105, 1025 (2005).
12. C. N. R. Rao, A. Muller, and A. K. Cheetham, Nanomaterials Chemistry: Recent Developments (Wiley, Weinheim, 2007), p. 403.
13. R. Ferrando, J. Jellinek, and R. L. Johnston, Chem. Rev. 108, 845 (2008).
14. M. Brust, M. Walker, D. Bethell, D. J. Schiffrin, and R. Whyman, J. Chem. Soc., Chem. Commun., No. 7, 801 (1994).
15. S. Flink, F. C. J. M. van Veggel, and D. N. Reinhoudt, Adv. Mater. (Weinheim) 12, 1315 (2000).
16. M.-C. Daniel and D. Astruc, Chem. Rev. 104, 293 (2004).
17. T. J. Berger, J. A. Spadaro, S. E. Chapin, and R. O. Becker, Antimicrob. Agents Chemother. 9, 357 (1976).
18. A. D. Russell and W. B. Hugo, Prog. Med. Chem. 31, 351 (1994).
19. H. J. Klasen, Burns 26, 117 (2000).
20. H. J. Klasen, Burns 26, 131 (2000).
21. P. Dibrov, J. Dzioba, K. K. Gosink, and C. C. Hase, Antimicrob. Agents Chemother. 46, 2668 (2002).
22. C. Aymonier, U. Schlotterbeck, L. Antonietti, P. Zacharias, R. Thomann, and J. C. Tiller, Chem. Commun. (Cambridge) 24, 3018 (2002).
23. S. Silver, FEMS Microbiol. Rev. 27, 341 (2003).
24. I. Sondi and B. Salopek-Sondi, J. Colloid Interface Sci. 275, 177 (2004).
25. P. Jain and T. Pradeep, Biotechnol. Bioeng. 90, 59 (2005).
26. S. Silver, L. T. Phung, and G. Silver, J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 33, 627 (2006).
27. V. Sambhy, M. M. MacBride, B. R. Peterson, and A. Sen, J. Am. Chem. Soc. 128, 9798 (2006).
28. I. Chopra, J. Antimicrob. Chemother. 59, 587 (2007).
29. T. Bjarnsholt, K. Kirketerp-Moller, S. Kristiansen, R. Phipps, A. K. Nielsen, P. Jensen, N. Hoiby, and M. Givskov, APMIS 115, 921 (2007).
30. M. Singh, S. Singh, S. Prasad, and I. S. Gambhir, Dig. J. Nanomater. Biostruct. 3, 115 (2008).
31. Y. Li, P. Leung, L. Yao, Q. W. Song, and E. Newton, J. Hosp. Infect. 62, 58 (2006).
32. S. T. Dubas, P. Kumlangdudsana, and P. Potiyaraj, Colloids Surf., A 289, 105 (2006).
33. T. Maneerung, S. Tokura, and R. Rujiravanit, Carbohydr. Polym. 72, 43 (2008).
34. J. L. Clement and P. S. Jarrett, Met.-Based Drugs 1, 467 (1994).
35. A. L. Neal, Ecotoxicology 17, 362 (2008).
36. M. Rai, A. Yadav, and A. Gade, Biotechnol. Adv. 27, 76 (2009).
37. V. K. Sharma, R. A. Yngard, and Y. Lin, Adv. Colloid Interface Sci. 145, 83 (2009).
38. J. R. Morones, J. L. Elechiguerra, A. Camacho, K. Holt, J. B. Kouri, J. T. Ramirez, and M. J. Yacaman, Nanotechnology 16, 2346 (2005).
39. R. W.-Y. Sun, R. Chen, N. P.-Y. Chung, C.-M. Ho, C.-L. S. Lin, and C.-M. Che, Chem. Commun. (Cambridge) 40, 5059 (2005).
40. A. Panacek, L. Kvítek, R. Prucek, M. Kolar, R. Vecerova, N. Pizurova, V. K. Sharma, T. Nevecna, and R. Zboril, J. Phys. Chem. B 110, 16 248 (2006).
41. S. Pal, Y. K. Tak, and J. M. Song, Appl. Environ. Microbiol. 73, 1712 (2007).
42. J. S. Kim, E. Kuk, K. N. Yu, J.-H. Kim, S. J. Park, H. J. Lee, S. H. Kim, Y. K. Park, Y. H. Park, C.-Y. Hwang, Y.-K. Kim, Y.-S. Lee, D. H. Jeong, and M.-H. Cho, Nanomedicine: Nanotechnol., Biol. Med. 3, 9 (2007).
43. L. Balogh, D. R. Swanson, D. A. Tomalia, G. L. Hagnauer, and A. T. McManus, Nano Lett. 1, 18 (2001).
44. E. M. Egorova, A. A. Revina, T. N. Rostovshchikova, and O. I. Kiseleva, Vestn. Mosk. Univ., Ser. 2: Khim. 42, 332 (2001).
45. L. Zhang, J. C. Yu, H. Y. Yip, Q. Li, K. W. Kwong, A.-W. Xu, and P. K. Wong, Langmuir 19, 10372 (2003).
46. F. Furno, K. S. Morley, B. Wong, B. L. Sharp, P. L. Arnold, S. M. Howdle, R. Bayston, P. D. Brown, P. D. Winship, and H. J. Reid, J. Antimicrob. Chemother. 54, 1019 (2004).
47. T. Yuranova, A. G. Rincon, C. Pulgarin, D. Laub, N. Xantopoulos, H.-J. Mathieu, and J. Kiwi, J. Photochem. Photobiol., A 181, 363 (2006).
48. V. Zaporojtchenko, R. Podschun, U. Schürmann, A. Kulkarni, and F. Faupel, Nanotechnology 17, 4904 (2006).
49. P. Gong, H. Li, X. He, K. Wang, J. Hu, W. Tan, S. Zhang, and X. Yang, Nanotechnology 18, 1 (2007).
50. D. Roe, B. Karandikar, N. Bonn-Savage, B. Gibbins, and J.-B. Roullet, J. Antimicrob. Chemother. 61, 869 (2008).
51. N. Lubick, Environ. Sci. Technol. 42, 8617 (2008).
52. P. D. Bragg and D. J. Rainnie, Can. J. Microbiol. 20, 883 (1974).
53. W. J. A. Schreurs and H. Rosenberg, J. Bacteriol. 152, 7 (1982).
54. W. Ghandour, J. A. Hubbard, J. Deistung, M. N. Hug-hes, and R. K. Poole, Appl. Microbiol. Biotechnol. 28, 559 (1988).
55. W. K. Jung, H. C. Koo, K. W. Kim, S. Shin, S. H. Kim, and Y. H. Park, Appl. Environ. Microbiol. 74, 2171 (2008).
56. R. M. E. Richards, H. A. Odelola, and B. Anderson, Microbios 39, 151 (1984).
57. K. B. Holt and A. J. Bard, Biochemistry 44, 13 214 (2005).
58. Q. L. Feng, J. Wu, G. Q. Chen, F. Z. Cui, T. N. Kim, and J. O. Kim, J. Biomed. Mater. Res. 52, 662 (2000).
59. M. Yamanaka, K. Hara, and J. Kudo, Appl. Environ. Microbiol. 71, 7589 (2005).
60. R. T. Belly and G. C. Kydd, Dev. Ind. Microbiol. 23, 567 (1982).
61. J. R. Furr, A. D. Russell, T. D. Turner, and A. Andrews, J. Hosp. Infect. 27, 201 (1994).
62. S. Y. Liau, D. C. Read, W. J. Pugh, J. R. Furr, and A. D. Russell, Lett. Appl. Microbiol. 25, 279 (1997).
63. G. McDonnell and A. D. Russell, Clin. Microbiol. Rev. 12, 147-179 (1999).
64. A. L. Lehninger, D. L. Nelson, and M. M. Cox, Principles of Biochemistry (Worth, New York, 1993).
65. R. M. Izatt, J. J. Christensen, and J. H. Rytting, Chem. Rev. 71, 439-481 (1971).
66. R. B. Thurman and C. P. Gerba, Crit. Rev. Environ. Control 18, 295-315 (1989).
67. Y. Yakabe, T. Sano, H. Ushio, and T. Yasunaga, Chem. Lett. 4, 373 (1980).
68. X.-Z. Li, H. Nikaido, and K. E. Williams, J. Bacteriol. 179, 6127 (1997).
69. M. A. Radtsig, O. A. Koksharova, and I. A. Khmel', Mol. Genet., Mikrobiol. Virusol., No. 4 (2009).
70. A. Gupta, K. Matsui, J. F. Lo, and S. Silver, Nat. Med. 5, 183 (1999).
71. A. Gupta, L. T. Phung, D. E. Taylor, and S. Silver, Microbiology (Reading, UK) 147, 3393 (2001).
72. S. Franke, G. Grass, and D. H. Nies, Microbiology (Reading, UK) 147, 965 (2001).
73. D. H. Nies, FEMS Microbiol. Rev. 27, 313 (2003).
74. A. P. Pugsley and C. A. Schnaitman, J. Bacteriol. 133, 1181 (1978).
75. J. L. Elechiguerra, J. L. Burt, J. R. Morones, A. Camacho-Bragado, X. Gao, H. H. Lara, and M. J. Yacaman, J. Nanobiotechnol. 3, 6 (2005).
76. C. N. Lok, C. M. Ho, R. Chen, Q.-Y. He, W.-Y. Yu, H. Sun, P. K.-H. Tam, J.-F. Chiu, and C.-M. Che, J. Proteome Res. 5, 916 (2006).
77. S. K. Gogoi, P. Gopinath, A. Paul, A. Ramesh, S. S. Ghosh, and A. Chattopadhyay, Langmuir 22, 9322 (2006).
78. X. N. Xu, W. J. Brownlow, S. V. Kyriacou, Q. Wan, and J. J. Viola, Biochemistry 43, 10 400 (2004).
79. C. Baker, A. Pradhan, L. Pakstis, D. J. Pochan, and S. I. Shah, J. Nanosci. Nanotechnol. 5, 244 (2005).
80. T. Matsunaga, R. Tomoda, T. Nakajima, and H. Wake, FEMS Microbiol. Lett. 29, 211 (1985).
81. T. Matsunaga, R. Tomoda, T. Nakajima, N. Nakamura, and T. Komine, Appl. Environ. Microbiol. 54, 1330 (1988).
82. T. Saito, T. Iwase, J. Horie, and T. Morioka, J. Photochem. Photobiol., B 14, 369 (1992).
83. J. C. Ireland, P. Klostermann, E. W. Rice, and R. M. Clark, Appl. Environ. Microbiol. 59, 1668 (1993).
84. S. Tone, M. Taya, S. Kato, Y. Horie, Y. Ashikaga, and H. K. Joo, Kagaku Kogaku Ronbunshu (Collection of Papers on Chemical Engineering) 19, 1149 (1993).
85. C. Wei, W.-Y. Lin, Z. Zainal, N. E. Williams, K. Zhu, A. P. Kruzic, R. L. Smith, and K. Rajeshwar, Environ. Sci. Technol. 28, 934 (1994).
86. Y. Kikuchi, K. Sunada, T. Iyoda, K. Hashimoto, and A. Fujishima, J. Photochem. Photobiol., A 106, 51 (1997).
87. K. Sunada, Y. Kikuchi, K. Hashimoto, and A. Fujishima, Environ. Sci. Technol. 32, 726 (1998).
88. A. G. Rincon and C. Pulgarin, Appl. Catal., B 44, 263 (2003).
89. D. G. Shchukin, E. A. Ustinovich, A. I. Kulak, and D. V. Sviridov, Photochem. Photobiol. Sci. 3, 157 (2004).
90. J. M. C. Robertson, P. K. J. Robertson, and L. A. Lawton, J. Photochem. Photobiol., A 175, 51 (2005).
91. P. Fernandez, J. Blanco, C. Sichel, and S. Malato, Catal. Today 101, 345 (2005).
92. H. M. Coleman, C. P. Marquis, J. A. Scott, S. S. Chin, and R. Amal, J. Chem. Eng. 113, 55 (2005).
93. W. A. Daoud, J. H. Xin, and Y. H. Zhang, Surf. Sci. 599, 69 (2005).
94. M. Raulio, V. Pore, S. Areva, M. Ritala, M. Leskela, M. Linden, J. B. Rosenholm, K. Lounatmaa, and M. Salkinoja-Salonen, J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 33, 261 (2006).
95. C. Ogino, M. F. Dadjour, K. Takaki, and N. Shimizu, Biochem. Eng. J. 32, 100 (2006).
96. K. V. S. Rao, B. X. Zhuo, J. M. Cox, K. Chiang, M. Brungs, and R. Amal, J. Biomed. Nanotechnol. 2, 71 (2006).
97. R. J. Watts, S. Kong, M. P. Orr, G. C. Miller, and B. E. Henry, Water Res. 29, 95 (1995).
98. S. Lee, K. Nishida, M. Otaki, and S. Ohgaki, Water Sci. Technol. 35, 101 (1997).
99. S. Lee, M. Nakamura, and S. Ohgaki, J. Environ. Sci. Health, Part A: Toxic/Hazard. Subst. Environ. Eng. 33, 1643 (1998).
100. R. Cai, Y. Kubota, T. Shuin, H. Sakai, K. Hashimoto, and A. Fujishima, Cancer Res. 52, 2346 (1992).
101. Y. Kubota, T. Shuin, C. Kawasaki, M. Hosaka, H. Kitamura, R. Cai, H. Sakai, K. Hashimoto, and A. Fujishima, Br. J. Cancer 70, 1107 (1994).
102. D. M. Blake, P. C. Maness, Z. Huang, E. J. Wolfrum, J. Huang, and W. A. Jacoby, Sep. Purif. Methods 28, 1 (1999).
103. J. Kiwi and V. A. Nadtochenko, Langmuir 21, 4631 (2005).
104. V. A. Nadtochenko, A. G. Rincon, S. E. Stanca, and J. Kiwi, J. Photochem. Photobiol., A 169, 131 (2005).
105. G. K. Prasad, G. S. Agarwal, B. Singh, G. P. Rai, and R. Vijayaraghavan, J. Hazard. Mater. 165, 506 (2009).
106. T. H. Bui, C. Felix, S. Pigeot-Remy, J. M. Herrmann, P. Lejeune, and C. Guillard, J. Adv. Oxid. Technol. 11, 510 (2008).
107. A. L. Linsebigler, G. Lu, and J. T. Yates, Jr., Chem. Rev. 95, 735-758 (1995).
108. K. Sunada, T. Watanabe, and K. Hashimoto, J. Photochem. Photobiol., A 156, 227 (2003).
109. V. Nadtochenko, N. Denisov, O. Sarkisov, D. Gumy, C. Pulgarin, and J. Kiwi, J. Photochem. Photobiol., A 181(2-3), 401 (2006).
110. J. Kiwi and V. A. Nadtochenko, J. Phys. Chem. B 298, 251 (2004).
111. C. Srinivasan and N. Somasundaram, Curr. Sci. 85, 1431 (2003).
112. M. J. Chun, E. Shim, E.-H. Kho, K.-J. Park, J. Jung, J.-M. Kim, B. Kim, K.-H. Lee, D.-L. Cho, D.-H. Bai, S.-I. Lee, H.-S. Hwang, and S.-H. Ohk, Angle Orthodontist 77, 483 (2007).
113. R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, and Y. Taga, Science (Washington) 293, 269 (2001).
114. R. Bacsa, J. Kiwi, T. Ohno, P. Albers, and V. Nadtochenko, J. Phys. Chem. B 109, 5994 (2005).
115. C. Vacaroiu, M. Enache, M. Gartner, G. Popescu, M. Anastasescu, A. Brezeanu, N. Todorova, T. Giannakopoulou, C. Trapalis, and L. Dumitru, World J. Microbiol. Biotechnol. 25, 27 (2009).
116. J. A. Rengifo-Herrera, E. Mielczarski, J. Mielczarski, N. C. Castillo, J. Kiwi, and C. Pulgarin, Appl. Catal., B 84, 448 (2008).
117. Y. Liu, J. Li, X. F. Qiu, and C. Burda, J. Photochem. Photobiol., A 190, 94 (2007).
118. Y. Liu, J. Li, X. Qiu, and C. Burda, Water Sci. Technol. 54, 47 (2006).
119. A. G. Rincon and C. Pulgarin, Catal. Today 124, 204 (2007).
120. C. C. Trapalis, P. Keivanidis, G. Kordas, M. Zaharescu, M. Crisan, A. Szatvanyi, and M. Gartner, Thin Solid Films 433, 186 (2003).
121. J. C. Yu, W. K. Ho, J. G. Yu, H. Yip, P. K. Wong, and J. C. Zhao, Environ. Sci. Technol. 39, 1175 (2005).
122. H. J. Zhang and D. Z. Wen, Surf. Coat. Technol. 201, 5720 (2007).
123. V. Nadtochenko, N. Denisov, A. Gorenberg, Yu. Kozlov, J. A. Rengifo, C. Pulgarin, J. Kiwi, and P. Chubukov, Appl. Catal., B 84, 448 (2008).
124. M. Sokmen, F. Candan, and Z. Sumer, J. Photochem. Photobiol., A 143, 241 (2001).
125. Y. Liu, X. L. Wang, F. Yang, and X. R. Yang, Micropor. Mesopor. Mater. 114, 431 (2008).
126. P. Zolotavin, E. Permenova, O. Sarkisov, V. Nadtochenko, R. Azouani, P. Portes, K. Chhor, and A. Kanaev, Chem. Phys. Lett. 457, 342 (2008).
127. H. J. Zhang and G. H. Chen, Environ. Sci. Technol. 43, 2905 (2009).
128. Martha Es-Souni, H. Fischer-Brandies, and Mohammed Es-Souni, Adv. Funct. Mater. 18, 3179 (2008).
129. C. Yang, G. L. Liang, K. M. Xu, P. Gao, and B. Xu, J. Mater. Sci. 44, 1894 (2009).
130. J. Y. Choi, C. J. Chung, K. T. Oh, Y. J. Choi, and K. H. Kim, Angle Orthodontist 79, 528 (2009).
131. Y. Yao, Y. Ohko, Y. Sekiguchi, A. Fujishima, and Y. Kubota, J. Biomed. Mater. Res., Part B 85(2), 453 (2008).
132. S. Q. Sun, B. Sun, W. Q. Mang, and D. Wang, Bull. Mater. Sci. 31, 61 (2008).
133. E. V. Skorb, L. I. Antonouskaya, N. A. Belyasova, D. G. Shchukin, H. Mohwald, and D. V. Sviridov, Appl. Catal., B 84, 94 (2008).
134. Q. Y. Chang, L. Z. Yan, M. X. Chen, H. He, and J. H. Qu, Langmuir 23, 11197 (2007).
135. C. Hu, Y. Q. Lan, J. H. Qu, X. X. Hu, and A. M. Wang, J. Phys. Chem. B 110, 4066 (2006).
136. Y. Q. Lan, C. Hu, X. X. Hu, and J. H. Qu, Appl. Catal., B 73, 354 (2007).
137. M. P. Reddy, A. Venugopal, and M. Subrahmanyam, Water Res. 41, 379 (2007).
138. M. R. Elahifard, S. Rahimnejad, S. Haghighi, and M. R. Gholami, J. Am. Chem. Soc. 129, 9552 (2007).
139. K. Sunada, T. Watanabe, and K. Hashimoto, Environ. Sci. Technol. 37, 4785 (2003).
140. A. Erkan, U. Bakir, and G. Karakas, J. Photochem. Photobiol., A 184, 313 (2006).
141. L. R. Quisenberry, L. H. Loetscher, and J. E. Boyd, Catal. Commun. 10, 1417 (2009).
142. P. K. Jain, X. Huang, I. H. El-Sayed, and M. A. ElSayed, Plasmonics 2, 107 (2007).
143. V. P. Zharov, K. E. Mercer, E. N. Galitovskaya, and M. S. Smeltzer, Biophys. J. 90, 619 (2006).
144. D. Pissuwan, S. M. Valenzuela, C. M. Miller, and M. B. Cortie, Nano Lett. 7(12), 3808 (2007).
145. R. S. Norman, J. W. Stone, A. Gole, C. J. Murphy, and T. L. Sabo-Attwood, Nano Lett. 8(1), 302 (2008). using molecular dynamics.