Highly potent bactericidal activity of porous metal-organic frameworks

Advanced Healthcare Materials

Volumn 1, Issue 2, 2012, Pages 225-238

  Zhuang, Wenjuan ^a   Yuan, Daqiang ^a,b   Li, Jian Rong ^a   Luo, Zhiping ^c   Zhou, Hong Cai ^a   Bashir, Sajid ^d,e   Liu, Jingbo ^a,d  

^a TEXAS A AND M UNIVERSITY   (United States)

^b FUJIAN INSTITUTE OF RESEARCH ON THE STRUCTURE OF MATTER   (China)

^c Texas AandM University   (United States)

^d TEXAS A AND M UNIVERSITY KINGSVILLE   (United States)

^e LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBOXYLATION; ESCHERICHIA COLI; GRAIN BOUNDARIES; ORGANIC POLYMERS; ORGANOMETALLICS; SILVER NANOPARTICLES; TIO2 NANOPARTICLES; TITANIUM DIOXIDE; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

ANTI-BACTERIAL ACTIVITY; BACTERICIDAL ACTIVITY; CRYSTALLOGRAPHIC STUDIES; ELECTRON MICROSCOPY IMAGES; GRAM-NEGATIVE BACTERIA; METAL ORGANIC FRAMEWORK; SURFACE FUNCTIONAL GROUPS; TETRAGONAL SPACE GROUPS;

COBALT;

COBALT; COBALT BASED METAL ORGANIC FRAMEWORK; DISINFECTANT AGENT; SILVER NANOPARTICLE; TITANIUM DIOXIDE; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; BACTERIAL MEMBRANE; BACTERIAL STRAIN; BACTERICIDAL ACTIVITY; CATALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; CONTROLLED STUDY; CRYSTALLIZATION; ESCHERICHIA COLI; LIPID PEROXIDATION; NONHUMAN; PRIORITY JOURNAL; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

EID: 84864644486     PISSN: 21922640     EISSN: 21922659     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adhm.201100043     Document Type: Article

References (152)

1. R. A. Minear, G. L. Amy, in Water Disinfection and Natural Organic Matter: Characterization and Control, Vol. 649(Eds: R. A. Minear, G. L. Amy), American Chemical Society, Washington, D.C, USA 1996, Ch.1.
2. J. Snow, Br. J. Anaesth. 1955, 27, 42.
3. H. Chick, J. Hyg (Lond). 1910, 10, 237.
4. Cooper, E. A, Biochem. J. 1912, 6, 362.
5. W. W. Scott, K. E. Birkhaug, Ann. Surg. 1931, 93, 587.
6. W. R Moorer, Int. J. Dent. Hyg. 2003, 1, 138.
7. A. H. Walters, Ir. J. Med. Sci. 1948, 94, 273.
8. L. Friberg, Acta Pathol. Microbiol. Scand. 1956, 38, 135.
9. L. Friberg, Acta Pathol. Microbiol. Scand. 1957, 40, 67.
10. R. Sommer, W. Pribil, S. Appelt, P. Gehringer, H. Eschweiler, H. Leth, A. Cabaj, T. Haider, Water Res. 2001, 35, 3109.
11. A. D. Venosa, C. W. B.Chambers, Appl. Microbiol. 1973, 25, 735.
12. G. P. Vincent, J. D Macmahon, J. F. Synan, Am. J. Public Health Nations Health. 1946, 36, 1035.
13. M. Kristensen, K. Skadhauge, Acta Pathol. Microbiol. Scand. 1957, 40, 216.
14. A. P. Black, J. B. Lackey, E. W. Lackey, Am. J. Public Health Nations Health. 1959, 49, 1060.
15. S. S. Block, in Disinfection, sterilization, and preservation
16. (Ed: S. S. Block), Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, USA 2001, Ch.1.
17. W. K. Jung, H. C. Koo, K. W. Kim, S. Shin, S. H. Kim, Y. H. Park, Appl. Environ. Microbiol. 2008, 74, 2171.
18. H. Y. Song, K. K. Ko, L. H. Oh, B. T. Lee, Eur. Cells Mater. 2006, 11, 58.
19. J. Tian, K. K. Y. Wong, C. M. Ho, C. N. Lok, W. Y. Yu, C. M. Che, J. F. Chiu, P. K. H. Tam, ChemMedChem 2007, 2, 129.
20. O. M. Yaghi, M. O'Keeffe, N. W. Ockwig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, J. Kim, Nature 2003, 423, 705.
21. S. Kitagawa, R. Kitaura, S. Noro, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2334.
22. J. J. Perry, J. A. Perman, M. J. Zaworotko, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1400.
23. J. Rowsell, O. M. Yaghi, Micro- and Mesoporous Mater. 2004, 73, 3.
24. D. L. Caulder, K. N. Raymond, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 975.
25. S. Leininger, B. Olenyuk, P. Stang, Chem. Rev. 2000, 100, 853.
26. P. H.Dinolfo, J. T. Hupp, Chem. Mater. 2001, 13, 3113.
27. N. C. Gianneschi, M. S. Maser, C. A. Mirkin, Acc. Chem. Res. 2005, 38, 825.
28. M. A. Pitt, D. W. Johnson, Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1441.
29. S. J. Lee, W. Lin, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 521.
30. J. R.Nitschke, J.-M. Lehn, Proc. Natl Acad. Sci. USA 2003, 100, 11970.
31. R.W. Larsen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11246.
32. S. Sato, Y. Ishido, M. Fujita, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6064.
33. Z. Lu, C. B. Knobler, H. Furukawa, B. Wang, G. Liu, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12532.
34. P. D. Frischmann, S. Guieu, R. Tabeshi, M. J. MacLachlan, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7668.
35. B. H. Northrop, Y.-R. Zheng, K.-W. Chi, P. J. Stang, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1554.
36. T. Murase, S. Horiuchi, M. Fujita, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2866.
37. K. Suzuki, S. Sato, M. Fujita, Nature Chem. 2010, 2, 25.
38. S. J. Lee, S.-H. Cho, K. L. Mulfort, D. M Tiede, J. T. Hupp, S. T. Nguyen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16828.
39. C. J. Brown, R. G. Bergman, K. N. Raymond, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17530.
40. T. S. Koblenz, J. Wassenaar, J. N. H. Reek, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 247.
41. G. Férey, C. Mellot-Draznieks, C. Serre, F. Millange, J. Dutour, S. Surblé, I. Margiolaki, Science 2005, 309, 2040.
42. H. K. Chae, D. Y. Siberio-Pérez, J. Kim, Y. B. Go, M. Eddaoudi, A. J. Matzger, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Nature 2004, 427, 523.
43. W. J. Zhuang, S. Q. Ma, X. S. Wang, D. Q. Yuan, J. R. Li, D. Zhao, H. C. Zhou, Chem. Commun. 2010, 46, 5223.
44. L. Ma, W. Lin, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13834.
45. M. Eddaoudi, D. B. Moler, H. L. Li, B. L. Chen, T. M. Reineke, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Acc. Chem. Res. 2001, 34, 319.
46. D. Q. Yuan, D. Zhao, D. F. Sun, H. C. Zhou, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5357.
47. D. Zhao, D. Q. Yuan, D. F. Sun, H. C. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9186.
48. A. G. Wong-Foy, A. J. Matzger, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3494.
49. M. Dincǎ, A. Dailly, Y. Liu, C. M. Brown, D. A. Neumann, J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16876.
50. L. Q. Ma, D. J. Mihalcik, W. B. Lin, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4610.
51. A. Bhan, E. Iglesia, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 559.
52. J. S. Seo, D. Whang, H. Lee, S. I. Jun, J. Oh, Y. J. Jeon, K. Kim, Nature 2000, 404, 982.
53. G. Li, W. B. Yu, Y. Cui, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4582.
54. S. Noro, S. Kitagawa, M. Kondo, K. Seki, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 2082.
55. X. Lin, I. Telepeni, A. J. Blake, A. Dailly, C. M. Brown, J. M. Simmons, M. Zoppi, G. S. Walker, K. M. Thomas, T. J. Mays, P. Hubberstey, N. R. Champness, M. Schroder, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2159.
56. H. Furukawa, N. Ko, Y. B. Go, N. Aratani, S. B. Choi, E. Choi, A. O. Yazaydin, R. Q. Snurr, M. O'Keeffe, J. Kim, O. M. Yaghi, Science 2010, 329, 424.
57. L. Q. Ma, D. J. Mihalcik, W. B. Lin, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4610.
58. A. Rit, T. Pape, F. E. Hahn, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4572.
59. B. Birkmann, R. Fröhlich, F. E. Hahn, Chem. Eur. J. 2009, 15, 9325.
60. T. Liu, Y. Liu, W. Xuan, Y. Cui, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4121.
61. J. D. Rocca, D. Liu, W. Lin, Acc. Chem. Res. 2011, 44,957.
62. I. Medina-Ramirez, M. Gonzalez-Garcia, S. Palakurthi, J. Liu, in Green Chemistry.
63. (Ed: A. Luiz), InTech Publishers, Rijeka, Croatia, 2011, Ch.1.
64. K. Wang, Z. Geng, Y. Yin, X. Ma, Z. Wang, CrystEngComm 2011, 13, 5100.
65. A. Rajca, R. Padhmkumar, D. J. Smithhisler, S. R. Desai, C. R. Ross, J. J. Stezowski, J Org Chem 1994, 59, 7701.
66. O. Delgado-Friedrichs, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Acta Crystallogr. A 2006, 62, 350.
67. O. Delgado-Friedrichs, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, PCCP 2007, 9, 1035.
68. C. Borel, M. Hakansson, L. Ohrstrom, CrystEngComm 2006, 8, 666.
69. C. Tan, S. Yang, N. R. Champness, X. Lin, A. J. Blake, W. Lewis, M. Schroder, Chem. Commun. 2011, 47, 4487.
70. L. Ma, D. J. Mihalcik, W. Lin, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4610.
71. V. A. Blatov, IUCr CompComm Newsletter 2006, 7, 4.
72. K. Chamakura, R. Perez-Ballestero, Z. Luo, S. Bashir, J. Liu, Colloids Surf. B: Biointerfaces 2011, 84, 88.
73. A. C. MCLaughlin, C. Grathwohl, R. E. Richards, J. Mag. Res. 1969, 31, 283.
74. E. L. Baldwin, J. A. Byl, N. Osheroff, Biochemistry 2004, 43, 728.
75. E. Kopera, T. Schwerdtle, A. Hartwig, W. Bal, Chem. Res. Toxicol. 2004, 17, 1452.
76. C. P. Moorhouse, B. Halliweil, M. Grootveld, J.M.C. Gutteridge, Biochim. Biophys. Acta, 1985, 843, 261.
77. K. Kilinc, R. Rouhani, Biochem. Biophys. Acta, 1992, 1125, 189.
78. S. Chillappagari, A. Seubert, H. Trip, O. P. Kuipers, M. A. Marahiel, M. Miethke, J. Bacteriol. 2010, 192, 2512.
79. K. Chamakura, R. Perez-Ballestereo, S. Bashir, Z. Luo, J. Liu, MRS Fall 2010, Boston December 02 2010, private communications at discussion session.
80. X. Pan, I. Medina-Ramirez, R. Mernaugh, J. Liu, Colloids Surf B: Biointerfaces 2010, 77, 82.
81. I. Medina-Ramirez, Z. Luo, S. Bashir, R Mernaugh, J. L. Liu, Dalton Trans. 2011, 40, 1047.
82. D. J. Weber, W. A. Rutala, Infect. Control Hosp. Epidemiol. 2006, 27, 1107.
83. S. Bashir, K. Chanakura, R. Perez-Ballestero, Z. Luo, J. Liu, Int. J. Green Nanotechnol. 2011, 3, 118.
84. M. Melník, A. Auderová, M. HoĹko, lnorg. Chim. Acta 1982, 67, 117.
85. A. C. McKinlay, R. E. Morris, P. Horcajada, G. Férey, R. Gref, P. Couvreur, C. Serre, Angew Chem. Int. Ed. 2010, 49, 6260.
86. E. M. Martin Del Valle, Process Biochem. 2004, 39, 1033.
87. M. G. Voronkov, V. I. Knutov, O. N. Shevko, Chem. Heterocycl. Compd. 1990, 26, 1077.
88. A. C. F. Ribeiro, V. M. M. Lobo, J. J. S. Natividade, Chem Eng Data 2002, 47, 539.
89. A. C. F. Ribeiro, V. M. M. Lobo, H. D. Burrows, A. J. M. Valente, A. J. F. N. Sobral, A.M.Amado, C. I. A. V. Santos, M. A. Esteso, J. Mol Liq. 2009, 146, 69.
90. S. P. Denyer, G. S. A. B. StewartInt. Biodeterior Biodegrad 1998, 41, 161
91. P. N. Hoffmann, J. E. Death, D. Coates, in Disinfectants: Their Use and Evaluation of Effectiveness(Eds: C. H. Collins, M. C. Allwood, S. F. Bloomfield, A. Fox), Academic Press, London 1981, Ch.3.
92. G. Cevc, D. Marsh, in Phospholipid Bilayers. Physical Principles and Models, Vol. 5(Ed: G. Cevc), Wiley-Interscience, New York 1987, Ch. 11.
93. C. P. Moorhouse, B. Halliweil, M. Grootveld, J. M. C. Gutteridge, Biochim. Biophys. Acta 1985, 843, 261.
94. M. D. Pulido, A. R. Parrish, Mutat. Res. 2003, 533, 227.
95. M. Valko, H. Morris, M. T. Cronin, Curr. Med. Chem. 2005, 12, 1161.
96. J. Q. Jarvis, E. Hammond, R. Meier, C. Robinson, J. Occup. Med. 1992, 34, 620.
97. E. L. Baldwin, J. A. Byl, N. Osheroff, Biochemistry 2004, 43,728.
98. E. Kopera, T. Schwerdtle, A. Hartwig, W. Bal, Chem. Res. Toxicol. 2004, 17, 1452.
99. K. Kilinc, R. Rouhani, Biochem. Biophys. Acta 1992, 1125, 189.
100. S. Morein, A.-S. Andersson, L. Rilfors, G. Lindblom, J. Biol. Chem. 1996, 27, 6801.
101. D. B. Wilson, A. Okabe, J. Bacteriol. 1982, 152, 1091.
102. C. R. Woese, Microbiol. Rev. 1987, 51, 221.
103. K. Kilinc, R. Rouhani, Biochem. Biophys. Acta 1992, 1125, 189.
104. J. M. C. Gutteridge, FEBS Lett. 1983, 157, 37.
105. A. Rodrigue, G. Effantin, M. A. Mandrand-Berthelot, J. Bacteriol. 2005, 187, 2912.
106. F. Barras, L. Loiseau, B. Py, Adv. Microb. Physiol. 2005, 50, 41;
107. D. C. Johnson, D. R.Dean, A. D. Smith, M. K. Johnson, Annu. Rev. Biochem. 2005, 74, 247;
108. L. Loiseau, S. Ollagnier-de Choudens, D. Lascoux, E. Forest, M. Fontecave, F. Barras, J. Biol. Chem. 2005, 280, 26760;
109. P. J. Kiley, H. Beinert, Curr. Opin. Microbiol. 2003, 6, 181;
110. S. Ollagnier-de-Choudens, Y. Sanakis, M. Fontecave, M. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9, 828;
111. S. Ollagnier-de-Choudens, L. Nachin, Y. Sanakis, L. Loiseau, F. Barras, M. Fontecave, J. Biol. Chem. 2003, 278, 17993;
112. J. N. Agar, C. Krebs, J. Frazzon, B. H. Huynh, D. R. Dean, M. K. Johnson, Biochemistry 2000, 39, 7856;
113. d) C. Krebs, J. N. Agar, A. D. Smith, J. Frazzon, D. R. Dean, B. H. Huynh, M. K. Johnson, Biochemistry, 2001, 49, 14069;
114. e) H. Ding, R. J. Clark, Biochem. J. 2004, 379, 433;
115. f) S. Ollagnier-de-Choudens, T. Mattioli, Y. Takahashi, M. Fontecave, J. Biol. Chem. 2001, 276, 22604;
116. g) R. Balasubramanian, G. Shen, D. A. Bryant, J. H. Golbeck, J. Bacteriol.2006, 188, 3182.
117. C. Ranquet, S. Ollagnier-de-Choudens, L. Loiseau, F. Barras, M. Fontecave, J. Biol. Chem. 2007, 282, 30442.
118. a) S. Jang J. A. Imlay, Mol. Microbiol. 2010, 78, 1448;
119. b) F. W. Outten, O. Djaman, G. Storz, Mol. Microbiol. 2004, 52, 861;
120. c) O. Djaman, F. W. Outten, J. A. Imlay, J. Biol. Chem. 2004, 279, 44590;
121. d) U. Tokumoto, S. Kitamura, K. Fukuyama, Y. Takahashi, J. Biochem. 2004, 136, 199;
122. e) M. Fontecave, S .O. Choudens, B. Py, F. Barras, J. Biol. Inorg. Chem. 2005, 10, 713;
123. f) G. Storz, L. A. Tartaglia, J. Nutr. 1992, 122, 627;
124. g) M. F. Christman, G. Storz, B. N. Ames, Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 1989, 86, 3484.
125. a) B. Labedan, L. Letellier, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1981, 78, 215;
126. b) L. Letellier, B. Labedan, J. Bacteriol. 1984, 157, 789;
127. c) J. A. Fee, Mol. Microbiol. 1991, 5, 2599.
128. M. E. Bayer, in Bacterial Outer Membranes Biogenesis and Functions,(Ed: M. Inouye), John Wiley & Sons, Chichester, UK 1982, Ch. 6.
129. W. A. Cramer, J. R. Dankert, J. Uratani, Biochem. Biophys. Acta 1983, 737, 17.
130. G. M. Sheldrick, Acta Cryst 1990, A46, 467.
131. a) P. V. D. Sluis, A. L. Spek, Acta Cryst. 1990, A46, 194;
132. b) S. Ma, D. Sun, J. M. Simmons, C. D. Collier, D. Yuan, H.-C. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1012.
133. Z. P. Luo, Acta Materialia 2006, 54, 47.
134. S. Lenaghan, C. Sundermann, J. Eukaryot. Microbiol. 2005, 52, 7S.
135. M. Nirmala, A. Anukaliani, Physica B: Cond. Matt. 2011, 406, 911.
136. K. Delgado, R. Quijada, R. Palma, H. Palza, Lett. Appl. Microbiol. 2011, 53, 50.
137. H. Palza, S. Gutiérrez, K. Delgado, O.Salazar, V. Fuenzalida, J. I. Avila, G. Figueroa, R. Quijada, Macromol. Rapid Commun. 2010, 31, 563.
138. A. Lipovsky, A. Gedanken, Y. Nitzan, R. Lubart, Lasers Surg. Med. 2011, 43, 236.
139. T. Jin, J. B. Gurtler, J. Appl. Microbiol. 2011, 110, 704.
140. B. Aydin Sevinç, L. Hanley, J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 2010, 94, 22.
141. Y. Liu, L. He, A. Mustapha, H. Li, Z.Q. Hu, M. Lin, J. Appl. Microbiol. 2009, 107, 1193.
142. M. A. Syed, U. Manzoor, I. Shah, S. H. Bukhari, New Microbiol. 2010, 33, 329.
143. J. Song, H. Kong, J. Jang, Colloids Surf B: Biointerfaces 2011, 82, 651.
144. H. Park, H. J. Park, J. A. Kim, S. H. Lee, J. H. Kim, Y. Yoon, T. H. Park, J. Microbiol. Methods 2011, 84, 41.
145. a) L. R. Martinez, G. Han, M. Chacko, M. R. Mihu, M. Jacobson, P. Gialanella, A. J. Friedman J. D. Nosanchuk, J. M. Friedman, J. Invest. Dermatol. 2009, 129, 2463;
146. b) E. M. Hetrick, J. H. Shin, H. S. Paul, M. H. Schoenfisch, Biomaterials. 2009, 30, 2782;
147. c) E. M. Hetrick, J. H. Shin, N. A. Stasko, C. B. Johnson, D. A. Wespe, E. Holmuhamedov, M. H. Schoenfisch, ACS Nano 2008, 2, 235.
148. a) B. K. Sunkara, R. D. Misra, Acta Biomater. 2008, 4, 273;
149. b) S. Rana, J. Rawat, M. M. Sorensson, R. D. Misra, Acta Biomater. 2006, 2, 421.
150. V. Zelenák, K. Györyová, D. Mlynarcík, Metal Based Drugs 2002, 8, 269.
151. M. Melník, A. Auderová, M. HoĹko, lnorg. Chim. Acta 1982, 67, 117.
152. Y. Liu, X. Xu, Q. Xia, G. Yuan, Q. He, Y. Cui, CrystEngComm 2011, 46, 2608.