Carbon Dots with Intrinsic Theranostic Properties for Bioimaging, Red-Light-Triggered Photodynamic/Photothermal Simultaneous Therapy In Vitro and In Vivo

Advanced Healthcare Materials

Volumn 5, Issue 6, 2016, Pages 665-675

  Ge, Jiechao ^a   Jia, Qingyan ^a   Liu, Weimin ^a   Lan, Minhuan ^a   Zhou, Bingjiang ^a   Guo, Liang ^a   Zhou, Hangyue ^a   Zhang, Hongyan ^a   Wang, Ying ^b   Gu, Ying ^b   Meng, Xiangmin ^a   Wang, Pengfei ^a  

^a Chinese Academy of Sciences   (China)

^b CHINESE PLA GENERAL HOSPITAL   (China)

Author keywords

Bioimaging; Carbon dots; Photodynamic therapy; Photothermal therapy; Theranostics

Indexed keywords

BENZOIC ACID; CARBON; DISEASES; EFFICIENCY; FLUORESCENCE; MEDICAL NANOTECHNOLOGY;

BIO-IMAGING; CARBON DOTS; GENERATING EFFICIENCIES; PHOTOTHERMAL CONVERSION EFFICIENCIES; PHOTOTHERMAL EFFECTS; PHOTOTHERMAL THERAPY; THERANOSTIC AGENTS; THERANOSTICS;

PHOTODYNAMIC THERAPY;

BENZOIC ACID; CARBON DOT; NANOPARTICLE; POLYTHIOPHENE BENZOIC ACID; UNCLASSIFIED DRUG; CARBON; PHOTOSENSITIZING AGENT; SINGLET OXYGEN;

ANIMAL EXPERIMENT; ANIMAL MODEL; ARTICLE; CARBON SOURCE; CONCENTRATION (PARAMETERS); CONTROLLED STUDY; FLUORESCENT LIGHTING; IN VITRO STUDY; IN VIVO STUDY; LIGHT ABSORPTION; MOUSE; NONHUMAN; PHOTODYNAMIC THERAPY; PHOTOTHERAPY; PHOTOTHERMAL THERAPY; PRIORITY JOURNAL; RED LIGHT; SUBCUTANEOUS TISSUE TUMOR; THERANOSTIC NANOMEDICINE; THERAPY EFFECT; THERMOGENESIS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; ANIMAL; CELL SURVIVAL; CHEMISTRY; CONFOCAL MICROSCOPY; DIAGNOSTIC IMAGING; DRUG EFFECTS; FLUORESCENCE IMAGING; HELA CELL LINE; HUMAN; LASER; METABOLISM; NEOPLASMS; NUDE MOUSE; PATHOLOGY; PHOTOCHEMOTHERAPY; TEMPERATURE; TUMOR CELL LINE; ULTRASTRUCTURE; XENOGRAFT;

ANIMALS; CARBON; CELL LINE, TUMOR; CELL SURVIVAL; HELA CELLS; HUMANS; LASERS; MICE; MICE, NUDE; MICROSCOPY, CONFOCAL; NANOPARTICLES; NEOPLASMS; OPTICAL IMAGING; PHOTOCHEMOTHERAPY; PHOTOSENSITIZING AGENTS; PHOTOTHERAPY; SINGLET OXYGEN; TEMPERATURE; THERANOSTIC NANOMEDICINE; TRANSPLANTATION, HETEROLOGOUS;

EID: 84952705389     PISSN: 21922640     EISSN: 21922659     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adhm.201500720     Document Type: Article

References (98)

1. G. Chen, H. Qiu, P. N. Prasad, X. Chen, Chem. Rev. 2014, 114, 5161.
2. Z. Gu, L. Yan, G. Tian, S. Li, Z. Chai, Y. Zhao, Adv. Mater. 2013, 25, 3758.
3. M. S. Muthu, D. T. Leong, L. Mei, S. S. Feng, Theranostics 2014, 4, 660.
4. J. E. Lee, N. Lee, T. Kim, J. Kim, T. Hyeon, Acc. Chem. Res. 2011, 44, 893.
5. M. Orecchioni, R. Cabizza, A. Bianco, L. G. Delogu, Theranostics 2015, 5, 710.
6. D. Chen, C. Wang, X. Nie, S. Li, R. Li, M. Guan, Z. Liu, C. Chen, C. Wang, C. Shu, L. Wan, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6621.
7. W. P. Li, P. Y. Liao, C. H. Su, C. S. Yeh, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10062.
8. P. Rai, S. Mallidi, X. Zheng, R. Rahmanzadeh, Y. Mir, S. Elrington, A. Khurshid, T. Hasan, Adv. Drug Delivery Rev. 2010, 62, 1094.
9. M. Wu, Q. Meng, Y. Chen, P. Xu, S. Zhang, Y. Li, L. Zhang, M. Wang, H. Yao, J. Shi, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4273.
10. Z. Zhang, J. Wang, X. Nie, T. Wen, Y. Ji, X. Wu, Y. Zhao, C. Chen, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7317.
11. S. Ye, G. Marston, J. R. McLaughlan, D. O. Sigle, N. Ingram, S. Freear, J. J. Baumberg, R. J. Bushby, A. F. Markham, K. Critchley, P. L. Coletta, S. D. Evans, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 2117.
12. L. Cheng, C. Wang, L. Feng, K. Yang, Z. Liu, Chem. Rev. 2014, 114, 10869.
13. S. S. Lucky, K. C. Soo, Y. Zhang, Chem. Rev. 2015, 115, 1990.
14. X. Song, Q. Chen, Z. Liu, Nano Res. 2015, 8, 340.
15. M. Guan, H. Dong, J. Ge, D. Chen, L. Sun, S. Li, C. Wang, C. Yan, P. Wang, C. Shu, NPG Asia Mater. 2015, 7, e205.
16. J. F. Lovell, T. W. B. Liu, J. Chen, G. Zheng, Chem. Rev. 2010, 110, 2839.
17. C. K. Lim, J. Heo, S. Shin, K. Jeong, Y. H. Seo, W. D. Jang, C. R. Park, S. Y. Park, S. Kim, I. C. Kwon, Cancer Lett. 2013, 334, 176.
18. E. S. Shibu, M. Hamada, N. Murase, V. Biju, J. Photochem. Photobiol. C-Photochem. Rev. 2013, 15, 53.
19. B. Tian, C. Wang, S. Zhang, L. Feng, Z. Liu, ACS Nano 2011, 5, 7000.
20. Y.-K. Kim, H. K. Na, S. Kim, H. Jang, S. J. Chang, D. H. Min, Small 2015, 11, 2527.
21. T. Liu, C. Wang, W. Cui, H. Gong, C. Liang, X. Shi, Z. Li, B. Sun, Z. Liu, Nanoscale 2015, 7, 9945.
22. H. Gong, Z. Dong, Y. Liu, S. Yin, L. Cheng, W. Xi, J. Xiang, K. Liu, Y. Li, Z. Liu, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6492.
23. A. Kumar, S. Kumar, W. K. Rhim, G. H. Kim, J. M. Nam, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16317.
24. B. Jang, J. Y. Park, C. H. Tung, I. H. Kim, Y. Choi, ACS Nano 2011, 5, 1086.
25. W. S. Kuo, C. N. Chang, Y. T. Chang, M. H. Yang, Y. H. Chien, S. J. Chen, C. S. Yeh, Angew. Chem. 2010, 122, 2771.
26. W. S. Kuo, C. N. Chang, Y. T. Chang, M. H. Yang, Y. H. Chien, S. J. Chen, C. S. Yeh, Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 2711.
27. J. Lin, S. Wang, P. Huang, Z. Wang, S. Chen, G. Niu, W. Li, J. He, D. Cui, G. Lu, X. Chen, Z. Nie, ACS Nano 2013, 7, 5320.
28. P. Vijayaraghavan, C. H. Liu, R. Vankayala, C. S. Chiang, K. C. Hwang, Adv. Mater. 2014, 26, 6689.
29. R. Vankayala, C. C. Lin, P. Kalluru, C. S. Chiang, K. C. Hwang, Biomaterials 2014, 35, 5527.
30. M. Zhang, T. Murakami, K. Ajima, K. Tsuchida, A. S. D. Sandanayaka, O. Ito, S. Iijima, M. Yudasaka, Proc. Natl. Acad. Sci. 2008, 105, 14773.
31. A. Sahu, W. I. Choi, J. H. Lee, G. Tae, Biomaterials 2013, 34, 6239.
32. B.-P. Jiang, L. F. Hu, X. C. Shen, S. C. Ji, Z. Shi, C. J. Liu, L. Zhang, H. Liang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 18008.
33. G. Hong, S. Diao, A. L. Antaris, H. Dai, Chem. Rev. 2015, 115, 10816.
34. Y. Yong, L. Zhou, Z. Gu, L. Yan, G. Tian, X. Zheng, X. Liu, X. Zhang, J. Shi, W. Cong, W. Yin, Y. Zhao, Nanoscale 2014, 6, 10394.
35. T. Liu, C. Wang, W. Cui, H. Gong, C. Liang, X. Shi, Z. Li, B. Sun, Z. Liu, Nanoscale 2014, 6, 11219.
36. S. N. Baker, G. A. Baker, Angew. Chem. 2010, 122, 6879.
37. S. N. Baker, G. A. Baker, Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6726.
38. C. Ding, A. Zhu, Y. Tian, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 20.
39. H. Li, Z. Kang, Y. Liu, S.-T. Lee, J. Mater. Chem. 2012, 22, 24230.
40. X. T. Zheng, A. Ananthanarayanan, K. Q. Luo, P. Chen, Small 2015, 11, 1620.
41. S. Y. Lim, W. Shen, Z. Gao, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 362.
42. D. Wang, J. F. Chen, L. Dai, Part. Part. Syst. Charact. 2015, 32, 515.
43. P. Miao, K. Han, Y. Tang, B. Wang, T. Lin, W. Cheng, Nanoscale 2015, 7, 1586.
44. V. Georgakilas, J. A. Perman, J. Tucek, R. Zboril, Chem. Rev. 2015, 115, 4744.
45. H. Li, X. He, Z. Kang, H. Huang, Y. Liu, J. Liu, S. Lian, C. H. A. Tsang, X. Yang, S. T. Lee, Angew. Chem. 2010, 122, 4532.
46. H. Li, X. He, Z. Kang, H. Huang, Y. Liu, J. Liu, S. Lian, C. H. A. Tsang, X. Yang, S. T. Lee, Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 4430.
47. J. Peng, W. Gao, B. K. Gupta, Z. Liu, R. Romero-Aburto, L. Ge, L. Song, L. B. Alemany, X. Zhan, G. Gao, S. A. Vithayathil, B. A. Kaipparettu, A. A. Marti, T. Hayashi, J. J. Zhu, P. M. Ajayan, Nano Lett. 2012, 12, 844.
48. L. Tang, R. Ji, X. Li, G. Bai, C. P. Liu, J. Hao, J. Lin, H. Jiang, K. S. Teng, Z. Yang, S. P. Lau, ACS Nano 2014, 8, 6312.
49. L. Wang, S. J. Zhu, H. Y. Wang, S. N. Qu, Y. L. Zhang, J. H. Zhang, Q. D. Chen, H. L. Xu, W. Han, B. Yang, H. B. Sun, ACS Nano 2014, 8, 2541.
50. S. T. Yang, L. Cao, P. G. J. Luo, F. S. Lu, X. Wang, H. F. Wang, M. J. Meziani, Y. F. Liu, G. Qi, Y. P. Sun, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11308.
51. J. Zhou, C. Booker, R. Li, X. Zhou, T. K. Sham, X. Sun, Z. Ding, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 744.
52. R. Liu, D. Wu, X. Feng, K. Muellen, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15221.
53. S. Zhu, Q. Meng, L. Wang, J. Zhang, Y. Song, H. Jin, K. Zhang, H. Sun, H. Wang, B. Yang, Angew. Chem. 2013, 125, 4045.
54. S. Zhu, Q. Meng, L. Wang, J. Zhang, Y. Song, H. Jin, K. Zhang, H. Sun, H. Wang, B. Yang, Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 3953.
55. K. Jiang, S. Sun, L. Zhang, Y. Lu, A. Wu, C. Cai, H. Lin, Angew. Chem. 2015, 127, 5450.
56. K. Jiang, S. Sun, L. Zhang, Y. Lu, A. Wu, C. Cai, H. Lin, Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 5360.
57. S. Hu, A. Trinchi, P. Atkin, I. Cole, Angew. Chem. 2015, 127, 3013.
58. S. Hu, A. Trinchi, P. Atkin, I. Cole, Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 2970.
59. P. Huang, J. Lin, X. Wang, Z. Wang, C. Zhang, M. He, K. Wang, F. Chen, Z. Li, G. Shen, D. Cui, X. Chen, Adv. Mater. 2012, 24, 5104.
60. J. Tang, B. Kong, H. Wu, M. Xu, Y. Wang, Y. Wang, D. Zhao, G. Zheng, Adv. Mater. 2013, 25, 6569.
61. M. Zheng, S. Liu, J. Li, D. Qu, H. Zhao, X. Guan, X. Hu, Z. Xie, X. Jing, Z. Sun, Adv. Mater. 2014, 26, 3554.
62. T. N. Hoheisel, S. Schrettl, R. Szilluweit, H. Frauenrath, Angew. Chem. 2010, 122, 6644.
63. T. N. Hoheisel, S. Schrettl, R. Szilluweit, H. Frauenrath, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 6496.
64. S. Rondeau- Gagne, J. F. Morin, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 85.
65. J. Ge, M. Lan, B. Zhou, W. Liu, L. Guo, H. Wang, Q. Jia, G. Niu, X. Huang, H. Zhou, X. Meng, P. Wang, C. S. Lee, W. Zhang, X. Han, Nat. Commun. 2014, 5, 4596.
66. J. Ge, Q. Jia, W. Liu, L. Guo, Q. Liu, M. Lan, H. Zhang, X. Meng, P. Wang, Adv. Mater. 2015, 27, 4169.
67. Y. Dong, H. Pang, H. B. Yang, C. Guo, J. Shao, Y. Chi, C. M. Li, T. Yu, Angew. Chem. 2013, 125, 7954.
68. Y. Dong, H. Pang, H. B. Yang, C. Guo, J. Shao, Y. Chi, C. M. Li, T. Yu, Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 7800.
69. Q. Liu, B. Guo, Z. Rao, B. Zhang, J. R. Gong, Nano Lett. 2013, 13, 2436.
70. D. Pan, J. Zhang, Z. Li, M. Wu, Adv. Mater. 2010, 22, 734.
71. J. Wang, C. F. Wang, S. Chen, Angew. Chem. 2012, 124, 9431.
72. J. Wang, C. F. Wang, S. Chen, Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9297.
73. P. Anilkumar, L. Cao, J. J. Yu, K. N. Tackett, II, P. Wang, M. J. Meziani, Y. P. Sun, Small 2013, 9, 545.
74. L. Bao, Z. L. Zhang, Z. Q. Tian, L. Zhang, C. Liu, Y. Lin, B. Qi, D. W. Pang, Adv. Mater. 2011, 23, 5801.
75. Y. Zhong, F. Peng, F. Bao, S. Wang, X. Ji, L. Yang, Y. Su, S. T. Lee, Y. He, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8350.
76. J. Ge, W. Liu, W. Zhao, H. Zhang, X. Zhuang, M. Lan, P. Wang, H. Li, G. Ran, S. T. Lee, Chem. Eur. J. 2011, 17, 12872.
77. H. S. Choi, W. Liu, P. Misra, E. Tanaka, J. P. Zimmer, B. I. Ipe, M. G. Bawendi, J. V. Frangioni, Nat. Biotechnol. 2007, 25, 1165.
78. S. Shen, F. Kong, X. Guo, L. Wu, H. Shen, M. Xie, X. Wang, Y. Jin, Y. Ge, Nanoscale 2013, 5, 8056.
79. D. Dolmans, D. Fukumura, R. K. Jain, Nat. Rev. Cancer 2003, 3, 380.
80. R. W. Redmond, J. N. Gamlin, Photochem. Photobiol. 1999, 70, 391.
81. R. W. Y. Habash, R. Bansal, D. Krewski, H. T. Alhafi d, Crit. Rev. Biomed. Eng. 2006, 34, 459.
82. P. Huang, P. Rong, A. Jin, X. Yan, M. G. Zhang, J. Lin, H. Hu, Z. Wang, X. Yue, W. Li, G. Niu, W. Zeng, W. Wang, K. Zhou, X. Chen, Adv. Mater. 2014, 26, 6401.
83. G. Gollavelli, Y. C. Ling, Biomaterials 2014, 35, 4499.
84. J. Frank, A. Flaccus, C. Schwarz, C. Lambert, H. K. Biesalski, Free Radical Biol. Med. 2006, 40, 827.
85. H. Kobayashi, R. Watanabe, P. L. Choyke, Theranostics 2014, 4, 81.
86. Y. Chong, Y. Ma, H. Shen, X. Tu, X. Zhou, J. Xu, J. Dai, S. Fan, Z. Zhang, Biomaterials 2014, 35, 5041.
87. X. Huang, F. Zhang, L. Zhu, K. Y. Choi, N. Guo, J. Guo, K. Tackett, P. Anilkumar, G. Liu, Q. Quan, H. S. Choi, G. Niu, Y. P. Sun, S. Lee, X. Chen, ACS Nano 2013, 7, 5684.
88. C. Wu, C. Wang, T. Han, X. Zhou, S. Guo, J. Zhang, Adv. Healthcare Mater. 2013, 2, 1613.
89. H. Tao, K. Yang, Z. Ma, J. Wan, Y. Zhang, Z. Kang, Z. Liu, Small 2012, 8, 281.
90. W. G. Herkstroeter, J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 3090.
91. W. E. Ford, P. V. Kamat, J. Phys. Chem. 1987, 91, 6373.
92. C. Schweitzer, R. Schmidt, Chem. Rev. 2003, 103, 1685.
93. J. P. Celli, B. Q. Spring, I. Rizvi, C. L. Evans, K. S. Samkoe, S. Verma, B. W. Pogue, T. Hasan, Chem. Rev. 2010, 110, 2795.
94. M. Lan, J. Wu, W. Liu, W. Zhang, J. Ge, H. Zhang, J. Sun, W. Zhao, P. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6685.
95. J. M. Tsay, M. Trzoss, L. Shi, X. Kong, M. Selke, M. E. Jung, S. Weiss, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6865.
96. D. B. Tada, L. L. R. Vono, E. L. Duarte, R. Itri, P. K. Kiyohara, M. S. Baptista, L. M. Rossi, Langmuir 2007, 23, 8194.
97. C. M. Hessel, V. P. Pattani, M. Rasch, M. G. Panthani, B. Koo, J. W. Tunnell, B. A. Korgel, Nano Lett. 2011, 11, 2560.
98. Q. Tian, F. Jiang, R. Zou, Q. Liu, Z. Chen, M. Zhu, S. Yang, J. Wang, J. Wang, J. Hu, ACS Nano 2011, 5, 9761.