Photocatalytic reactive oxygen species formation by semiconductor-metal hybrid nanoparticles. Toward light-induced modulation of biological processes

Nano Letters

Volumn 16, Issue 7, 2016, Pages 4266-4273

  Waiskopf, Nir ^a   Ben Shahar, Yuval ^a   Galchenko, Michael ^a   Carmel, Inbal ^a   Moshitzky, Gilli ^a   Soreq, Hermona ^a   Banin, Uri ^a  

^a HEBREW UNIVERSITY OF JERUSALEM   (Israel)

Author keywords

peroxidase; photocatalysis; reactive oxygen species; Semiconductor metal hybrid nanoparticles

Indexed keywords

CATALYSIS; HYDROGEN PRODUCTION; METALS; NANOPARTICLES; OXYGEN; PHOTOCATALYSIS; PHOTOCATALYSTS;

HORSE-RADISH PEROXIDASE; HYBRID NANOPARTICLE; PEROXIDASE; PHOTOCATALYTIC ACTIVITIES; REACTIVE OXYGEN SPECIES; SEMICONDUCTOR NANOCRYSTALS; SEMICONDUCTOR-METAL INTERFACES; SPATIO-TEMPORAL RESOLUTION;

METAL NANOPARTICLES;

HORSERADISH PEROXIDASE; METAL NANOPARTICLE; REACTIVE OXYGEN METABOLITE;

CELLULAR, SUBCELLULAR AND MOLECULAR BIOLOGICAL PHENOMENA AND FUNCTIONS; CHEMISTRY; LIGHT; SEMICONDUCTOR;

BIOLOGICAL PHENOMENA; HORSERADISH PEROXIDASE; LIGHT; METAL NANOPARTICLES; REACTIVE OXYGEN SPECIES; SEMICONDUCTORS;

EID: 84978639691     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b01298     Document Type: Article

References (50)

1. Banin, U.; Ben-Shahar, Y.; Vinokurov, K. Chem. Mater. 2014, 26, 97-110 10.1021/cm402131n
2. Costi, R.; Saunders, A. E.; Elmalem, E.; Salant, A.; Banin, U. Nano Lett. 2008, 8, 637-641 10.1021/nl0730514
3. Mokari, T.; Rothenberg, E.; Popov, I.; Costi, R.; Banin, U. Science 2004, 304, 1787-1790 10.1126/science.1097830
4. Adams, D. M.; Brus, L.; Chidsey, C. E. D.; Creager, S.; Creutz, C.; Kagan, C. R.; Kamat, P. V.; Lieberman, M.; Lindsay, S.; Marcus, R. A.; Metzger, R. M.; Michel-Beyerle, M. E.; Miller, J. R.; Newton, M. D.; Rolison, D. R.; Sankey, O.; Schanze, K. S.; Yardley, J.; Zhu, X. Y. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6668-6697 10.1021/jp0268462
5. Wu, K. F.; Zhu, H. M.; Lian, T. Q. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 851-859 10.1021/ar500398g
6. Wilker, M. B.; Shinopoulos, K. E.; Brown, K. A.; Mulder, D. W.; King, P. W.; Dukovic, G. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4316-4324 10.1021/ja413001p
7. Aronovitch, E.; Kalisman, P.; Mangel, S.; Houben, L.; Amirav, L.; Bar-Sadan, M. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 3760-3764 10.1021/acs.jpclett.5b01687
8. Ben-Shahar, Y.; Scotognella, F.; Kriegel, I.; Moretti, L.; Cerullo, G.; Rabani, E.; Banin, U. Nat. Commun. 2016, 7, 10413-10419 10.1038/ncomms10413
9. Viste, P.; Plain, J.; Jaffiol, R.; Vial, A.; Adam, P. M.; Royer, P. ACS Nano 2010, 4, 759-764 10.1021/nn901294d
10. Manzi, A.; Simon, T.; Sonnleitner, C.; Döblinger, M.; Wyrwich, R.; Stern, O.; Stolarczyk, J. K.; Feldmann, J. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 14007-14010 10.1021/jacs.5b06778
11. Freeman, R.; Willner, I. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 4067-4085 10.1039/c2cs15357b
12. Mattoussi, H.; Palui, G.; Na, H. B. Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, 138-66 10.1016/j.addr.2011.09.011
13. Kovtun, O.; Arzeta-Ferrer, X.; Rosenthal, S. J. Nanoscale 2013, 5, 12072-81 10.1039/c3nr02019c
14. Medintz, I. L.; Stewart, M. H.; Trammell, S. A.; Susumu, K.; Delehanty, J. B.; Mei, B. C.; Melinger, J. S.; Blanco-Canosa, J. B.; Dawson, P. E.; Mattoussi, H. Nat. Mater. 2010, 9, 676-84 10.1038/nmat2811
15. Chan, W. C. W.; Nie, S. M. Science 1998, 281, 2016-2018 10.1126/science.281.5385.2016
16. Bareket, L.; Waiskopf, N.; Rand, D.; Lubin, G.; David-Pur, M.; Ben-Dov, J.; Roy, S.; Eleftheriou, C.; Sernagor, E.; Cheshnovsky, O.; Banin, U.; Hanein, Y. Nano Lett. 2014, 14, 6685-6692 10.1021/nl5034304
17. Timor, R.; Weitman, H.; Waiskopf, N.; Banin, U.; Ehrenberg, B. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 21107-21114 10.1021/acsami.5b04318
18. Brown, K. A.; Wilker, M. B.; Boehm, M.; Hamby, H.; Dukovic, G.; King, P. W. ACS Catal. 2016, 6, 2201-2204 10.1021/acscatal.5b02850
19. Malvindi, M. A.; Carbone, L.; Quarta, A.; Tino, A.; Manna, L.; Pellegrino, T.; Tortiglione, C. Small 2008, 4, 1747-1755 10.1002/smll.200800413
20. Wang, S. H.; Riedinger, A.; Li, H. B.; Fu, C. H.; Liu, H. Y.; Li, L. L.; Liu, T. L.; Tan, L. F.; Barthel, M. J.; Pugliese, G.; De Donato, F.; D'Abbusco, M. S.; Meng, X. W.; Manna, L.; Meng, H.; Pellegrino, T. ACS Nano 2015, 9, 1788-1800 10.1021/nn506687t
21. He, W.; Kim, H. K.; Wamer, W. G.; Melka, D.; Callahan, J. H.; Yin, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 750-7 10.1021/ja410800y
22. Ipe, B. I.; Lehnig, M.; Niemeyer, C. M. Small 2005, 1, 706-709 10.1002/smll.200500105
23. Rajendran, V.; Lehnig, M.; Niemeyer, C. M. J. Mater. Chem. 2009, 19, 6348-6353 10.1039/b902187f
24. Rajendran, V.; Konig, A.; Rabe, K. S.; Niemeyer, C. M. Small 2010, 6, 2035-2040 10.1002/smll.201000690
25. Fruk, L.; Rajendran, V.; Spengler, M.; Niemeyer, C. M. ChemBioChem 2007, 8, 2195-2198 10.1002/cbic.200700594
26. Ben-Shahar, Y.; Scotognella, F.; Waiskopf, N.; Kriegel, I.; Dal Conte, S.; Cerullo, G.; Banin, U. Small 2015, 11, 462-471 10.1002/smll.201402262
27. Gough, D. R.; Cotter, T. G. Cell Death Dis. 2011, 2.
28. Dickinson, B. C.; Peltier, J.; Stone, D.; Schaffer, D. V.; Chang, C. J. Nat. Chem. Biol. 2011, 7, 106-12 10.1038/nchembio.497
29. Krainer, F. W.; Glieder, A. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015, 99, 1611-25 10.1007/s00253-014-6346-7
30. Grasberger, H. Mol. Cell. Endocrinol. 2010, 322, 99-106 10.1016/j.mce.2010.01.029
31. Reis, A. C.; Alessandri, A. L.; Athayde, R. M.; Perez, D. A.; Vago, J. P.; Avila, T. V.; Ferreira, T. P. T.; de Arantes, A. C. S.; Coutinho, D. D.; Rachid, M. A.; Sousa, L. P.; Martins, M. A.; Menezes, G. B.; Rossi, A. G.; Teixeira, M. M.; Pinho, V. Cell Death Dis. 2015, 6, e1632 10.1038/cddis.2014.580
32. Klebanoff, S. J.; Kettle, A. J.; Rosen, H.; Winterbourn, C. C.; Nauseef, W. M. J. Leukocyte Biol. 2013, 93, 185-198 10.1189/jlb.0712349
33. Zhu, H. M.; Song, N. H.; Lv, H. J.; Hill, C. L.; Lian, T. Q. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11701-11708 10.1021/ja303698e
34. Nann, T. Chem. Commun. 2005, 1735-1736 10.1039/b414807j
35. Varnavski, O.; Ramakrishna, G.; Kim, J.; Lee, D.; Goodson, T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16-17 10.1021/ja907984r
36. Berr, M. J.; Wagner, P.; Fischbach, S.; Vaneski, A.; Schneider, J.; Susha, A. S.; Rogach, A. L.; Jackel, F.; Feldmann, J. Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 223903 10.1063/1.4723575
37. Wu, K. F.; Chen, Z. Y.; Lv, H. J.; Zhu, H. M.; Hill, C. L.; Lian, T. Q. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7708-7716 10.1021/ja5023893
38. Buettner, G. R. Free Radical Biol. Med. 1987, 3, 259-303 10.1016/S0891-5849(87)80033-3
39. Hsieh, Y. H.; Huang, C. P. Colloids Surf. 1991, 53, 275-295 10.1016/0166-6622(91)80142-B
40. Cohen, G.; Heikkila, R. E. J. Biol. Chem. 1974, 249, 2447-2452
41. Bruchez, M.; Moronne, M.; Gin, P.; Weiss, S.; Alivisatos, A. P. Science 1998, 281, 2013-2016 10.1126/science.281.5385.2013
42. Lees, E. E.; Nguyen, T. L.; Clayton, A. H. A.; Mulvaney, P.; Muir, B. W. ACS Nano 2009, 3, 1121-1128 10.1021/nn900144n
43. Rocker, C.; Potzl, M.; Zhang, F.; Parak, W. J.; Nienhaus, G. U. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 577-80 10.1038/nnano.2009.195
44. Ellis-Davies, G. C. R. Nat. Methods 2007, 4, 619-628 10.1038/nmeth1072
45. Mitra, K.; Lippincott-Schwartz, J. Current Protocols in Cell Biology 2001, 46 (4.25) 1-21
46. Zhu, Z. J.; Yeh, Y. C.; Tang, R.; Yan, B.; Tamayo, J.; Vachet, R. W.; Rotello, V. M. Nat. Chem. 2011, 3, 963-968 10.1038/nchem.1177
47. Waiskopf, N.; Rotem, R.; Shweky, I.; Yedidya, L.; Soreq, H.; Banin, U. BioNanoScience 2013, 3, 1-11 10.1007/s12668-012-0072-3
48. Pelaz, B.; del Pino, P.; Maffre, P.; Hartmann, R.; Gallego, M.; Rivera-Fernandez, S.; de la Fuente, J. M.; Nienhaus, G. U.; Parak, W. J. ACS Nano 2015, 9, 6996-7008 10.1021/acsnano.5b01326
49. Oh, E.; Liu, R.; Nel, A.; Gemill, K. B.; Bilal, M.; Cohen, Y.; Medintz, I. L. Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 479 10.1038/nnano.2015.338
50. McLachlan, S. M.; Rapoport, B. Endocr. Rev. 1992, 13, 192-206 10.1210/edrv-13-2-192