Quaternized Silicon Nanoparticles with Polarity-Sensitive Fluorescence for Selectively Imaging and Killing Gram-Positive Bacteria

Advanced Functional Materials

Volumn 26, Issue 33, 2016, Pages 5958-5970

  Zhang, Xiaodong ^a   Chen, Xiaokai ^a   Yang, Jingjing ^a   Jia, Hao Ran ^a   Li, Yan Hong ^a   Chen, Zhan ^b   Wu, Fu Gen ^a  

^a SOUTHEAST UNIVERSITY   (China)

^b UNIVERSITY OF MICHIGAN   (United States)

Author keywords

bacterial differentiation; metal free NP based antibiotics; N alkyl betaine; polarity sensitive fluorescence; silicon nanoparticles

Indexed keywords

ANTIBIOTICS; BETAINES; FLUORESCENCE; MAMMALS; METAL NANOPARTICLES; NANOPARTICLES; SILICON;

ANTIBACTERIAL EFFECTS; ANTIBACTERIAL EFFICACY; ANTIBIOTIC RESISTANCE; GRAM-NEGATIVE BACTERIA; GRAM-POSITIVE BACTERIUM; METAL FREE; MINIMUM INHIBITORY CONCENTRATION; SILICON NANOPARTICLES;

BACTERIA;

EID: 84978828821     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201602185     Document Type: Article

References (79)

1. N. Mendoza, P. Ravanfar, A. Satyaprakah, S. Pillai, R. Creed, Dermatol. Ther. 2009, 22, 129;
2. K. Vasilev, V. Sah, K. Anselme, C. Ndi, M. Mateescu, B. Dollmann, P. Martinek, H. Ys, L. Ploux, H. J. Griesser, Nano Lett. 2010, 10, 202.
3. Q. Bao, D. Zhang, P. Qi, J. Colloid Interface Sci. 2011, 360, 463;
4. G. Sahni, P. Gopinath, P. Jeevanandam, Colloids Surf. B: Biointerfaces 2013, 103, 441;
5. S. B. Levy, B. Marshall, Nat. Med. 2004, 10, S122.
6. Y. Y. Zhao, C. J. Ye, W. W. Liu, R. Chen, X. J. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 8127.
7. T. F. Tian, X. Z. Shi, L. Cheng, Y. C. Luo, Z. L. Dong, H. Gong, L. G. Xu, Z. T. Zhong, R. Peng, Z. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 8542.
8. X. N. Li, S. M. Robinson, A. Gupta, K. Saha, Z. W. Jiang, D. F. Moyano, A. Sahar, M. A. Riley, V. M. Rotello, ACS Nano 2014, 8, 10682.
9. Y. F. Zhou, X. X. Jiang, J. Tang, Y. Y. Su, F. Peng, Y. M. Lu, R. Peng, Y. He, J. Mater. Chem. B 2014, 2, 691.
10. M. E. Davis, Z. G. Chen, D. M. Shin, Nat. Rev. Drug Discovery 2008, 7, 771;
11. R. Dastjerdi, M. Montazer, Colloids Surf. B: Biointerfaces 2010, 79, 5;
12. J. T. Seil, T. J. Webster, Int. J. Nanomed. 2012, 7, 2767.
13. M. C. Daniel, D. Astruc, Chem. Rev. 2004, 104, 293;
14. F. X. Redl, C. T. Black, G. C. Papaefthymiou, R. L. Sandstrom, M. Yin, H. Zeng, C. B. Murray, S. P. O'Brien, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14583.
15. E. A. Azzopardi, E. L. Ferguson, D. W. Thomas, J. Antimicrob. Chemother. 2013, 68, 257;
16. W. L. Lee, W. C. Liles, Curr. Opin. Hematol. 2011, 18, 191;
17. W. W. Gao, S. Thamphiwatana, P. Angsantikul, L. F. Zhang, Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2014, 6, 532.
18. M. Liong, B. France, K. A. Bradley, J. I. Zink, Adv. Mater. 2009, 21, 1684.
19. S. Loher, O. D. Schneider, T. Maienfisch, S. Bokorny, W. J. Stark, Small 2008, 4, 824;
20. C. Marambio-Jones, E. M. V. Hoek, J. Nanopart. Res. 2010, 12, 1531;
21. S. Chernousova, M. Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 1636;
22. A. Alonso, X. Muñoz-Berbel, N. Vigués, R. Rodríguez-Rodríguez, J. Macanás, M. Muñoz, J. Mas, D. N. Muraviev, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2450;
23. X. N. Hu, Y. Y. Zhao, Z. J. Hu, A. Saran, S. Hou, T. Wen, W. Q. Liu, Y. L. Ji, X. Y. Jiang, X. C. Wu, Nano Res. 2013, 6, 822;
24. Y. Tian, J. J. Qi, W. Zhang, Q. Cai, X. Y. Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 12038;
25. O. Akhavan, E. Ghaderi, Sci. Technol. Adv. Mater. 2016, 10, 015003;
26. M. Hoop, Y. Shen, X. Z. Chen, F. Mushtaq, L. M. Iuliano, M. S. Sakar, A. Petruska, M. J. Loessner, B. J. Nelson, S. Pané, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 1063.
27. G. Ren, D. Hu, E. W. Cheng, M. A. Vargas-Reus, P. Reip, R. P. Allaker, Int. J. Antimicrob. Agents 2009, 33, 587;
28. Y. Y. Zhao, Y. Tian, Y. Cui, W. W. Liu, W. S. Ma, X. Y. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12349;
29. Y. Y. Zhao, X. Y. Jiang, Nanoscale 2013, 5, 8340;
30. C. Kaweeteerawat, C. H. Chang, K. R. Roy, R. Liu, R. B. Li, D. Toso, H. Fischer, A. Ivask, Z. X. Ji, J. I. Zink, ACS Nano 2015, 9, 7215;
31. S. H. Cha, J. Hong, M. McGuffie, B. Yeom, J. S. VanEpps, N. A. Kotov, ACS Nano 2015, 9, 9097;
32. H. Y. Wang, X. W. Hua, F. G. Wu, B. L. Li, P. D. Liu, N. Gu, Z. F. Wang, Z. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 7082;
33. G. Applerot, A. Lipovsky, R. Dror, N. Perkas, Y. Nitzan, R. Lubart, A. Gedanken, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 842.
34. W. B. Hu, C. Peng, W. J. Luo, M. Lv, X. M. Li, D. Li, Q. Huang, C. H. Fan, ACS Nano 2010, 4, 4317;
35. J. M. Zhao, B. Deng, M. Lv, J. Y. Li, Y. J. Zhang, H. Q. Jiang, C. Peng, J. Li, J. Y. Shi, Q. Huang, C. H. Fan, Adv. Healthcare Mater. 2013, 2, 1259;
36. F. Perreault, A. F. de Faria, S. Nejati, M. Elimelech, ACS Nano 2015, 9, 7226;
37. X. Zou, L. Zhang, Z. Wang, Y. Luo, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2064.
38. A. J. Friedman, J. Phan, D. O. Schairer, J. Champer, M. Qin, A. Pirouz, K. Blecher-Paz, A. Oren, P. T. Liu, R. L. Modlin, J. Kim, J. Invest. Dermatol. 2013, 133, 1231.
39. Z. Drulis-Kawa, A. Dorotkiewicz-Jach, Int. J. Pharm. 2010, 387, 187;
40. D. Pornpattananangkul, V. Fu, S. Thamphiwatana, L. Zhang, M. Chen, J. Vecchio, W. W. Gao, C. M. Huang, L. F. Zhang, Adv. Healthcare Mater. 2013, 2, 1322;
41. S. Thamphiwatana, W. W. Gao, M. Obonyo, L. F. Zhang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2014, 111, 17600.
42. L. H. Liu, K. J. Xu, H. Y. Wang, P. K. Tan, W. M. Fan, S. S. Venkatraman, L. J. Li, Y. Y. Yang, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 457;
43. Z. Y. Ong, N. Wiradharma, Y. Y. Yang, Adv. Drug Delivery Rev. 2014, 78, 28.
44. E. Ryu, J. Jpn. Soc. Vet. Sci. 1938, 17, 31.
45. R. K. Sizemore, J. J. Caldwell, A. S. Kendrick, Appl. Environ. Microbiol. 1990, 56, 2245.
46. E. Rojas, J. A. Theriot, K. C. Huang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2014, 111, 7807.
47. H. J. Chung, T. Reiner, G. Budin, C. Min, M. Liong, D. Issadore, H. Lee, R. Weissleder, ACS Nano 2011, 5, 8834;
48. D. Zhong, Y. Zhuo, Y. J. Feng, X. M. Yang, Biosens. Bioelectron. 2015, 74, 546.
49. J. H. Warner, A. Hoshino, K. Yamamoto, R. Tilley, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4550;
50. N. O'Farrell, A. Houlton, B. R. Horrocks, Int. J. Nanomed. 2006, 1, 451;
51. F. Erogbogbo, K. T. Yong, I. Roy, G. Xu, P. N. Prasad, M. T. Swihart, ACS Nano 2008, 2, 873;
52. N. H. Alsharif, C. E. Berger, S. S. Varanasi, Y. Chao, B. R. Horrocks, H. K. Datta, Small 2009, 5, 221;
53. Y. He, Z. H. Kang, Q. S. Li, C. H. A. Tsang, C. H. Fan, S. T. Lee, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 128;
54. S. Chinnathambi, S. Chen, S. Ganesan, N. Hanagata, Adv. Healthcare Mater. 2014, 3, 10;
55. F. Peng, Y. Y. Su, Y. L. Zhong, C. H. Fan, S. T. Lee, Y. He, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 612.
56. M. Dasog, Z. Y. Yang, S. Regli, T. M. Atkins, A. Faramus, M. P. Singh, E. Muthuswamy, S. M. Kauzlarich, R. D. Tilley, J. G. C. Veinot, ACS Nano 2013, 7, 2676;
57. X. T. Lu, C. M. Hessel, Y. X. Yu, T. D. Bogart, B. A. Korgel, Nano Lett. 2013, 13, 3101;
58. F. Priolo, T. Gregorkiewicz, M. Galli, T. F. Krauss, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 19.
59. Y. X. Zhang, X. Han, J. M. Zhang, Y. Liu, H. Huang, H. Ming, S. T. Lee, Z. H. Kang, Nanoscale 2012, 4, 7760.
60. Z. H. Kang, C. H. A. Tsang, N. B. Wong, Z. D. Zhang, S. T. Lee, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12090.
61. X. D. Zhang, X. K. Chen, S. Q. Kai, H. Y. Wang, J. J. Yang, F. G. Wu, Z. Chen, Anal. Chem. 2015, 87, 3360;
62. X. Y. Ji, F. Peng, Y. L. Zhong, Y. Y. Su, X. X. Jiang, C. X. Song, L. Yang, B. B. Chu, S. T. Lee, Y. He, Adv. Mater. 2015, 27, 1029;
63. R. D. Tilley, K. Yamamoto, Adv. Mater. 2006, 18, 2053.
64. F. G. Wu, X. D. Zhang, S. Q. Kai, M. Y. Zhang, H. Y. Wang, J. N. Myers, Y. X. Weng, P. D. Liu, N. Gu, Z. Chen, Adv. Mater. Interfaces 2015, 2, 1500360.
65. C. S. Yang, R. A. Bley, S. M. Kauzlarich, H. W. Lee, G. R. Delgado, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5191;
66. M. Rosso-Vasic, E. Spruijt, B. van Lagen, L. De Cola, H. Zuilhof, Small 2008, 4, 1835.
67. J. Lee, S. W. Jung, A. E. Cho, Langmuir 2016, 32, 1782.
68. H. X. Yuan, Z. Liu, L. B. Liu, F. Lv, Y. L. Wang, S. Wang, Adv. Mater. 2014, 26, 4333;
69. H. Y. Wang, X. W. Hua, H. R. Jia, C. C. Li, F. M. Lin, Z. Chen, F. G. Wu, ACS Biomater. Sci. Eng. 2016, 2, 987;
70. O. Wiarachai, N. Thongchul, S. Kiatkamjornwong, V. P. Hoven, Colloids Surf. B: Biointerfaces 2012, 92, 121.
71. L. Boulos, M. Prevost, B. Barbeau, J. Coallier, R. Desjardins, J. Microbiol. Methods 1999, 37, 77.
72. H. Chen, B. Wang, J. Y. Zhang, C. Y. Nie, F. T. Lv, L. B. Liu, S. Wang, Chem. Commun. 2015, 51, 4036.
73. G. McDonnell, A. D. Russell, Clin. Microbiol. Rev. 1999, 12, 147.
74. L. Yang, V. D. Gordon, A. Mishra, A. Som, K. R. Purdy, M. A. Davis, G. N. Tew, G. C. Wong, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12141;
75. A. Som, L. H. Yang, G. C. Wong, G. N. Tew, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15102.
76. J. W. Bartholomew, T. Mittwer, Bacteriol. Rev. 1952, 16, 1.
77. M. Vaara, Microbiol. Rev. 1992, 56, 395;
78. J. Yatvin, J. Gao, J. Locklin, Chem. Commun. 2014, 50, 9433;
79. Y. Xue, H. N. Xiao, Y. Zhang, Int. J. Mol. Sci. 2015, 16, 3626.