journal article·2023

Antibacterial and antibiofilm mechanisms of carbon dots: a review

Meizhe Yu, Peili Li, Ruobing Huang, Chunning Xu, Shiyin Zhang, Yanglei Wang, Xuedong Gong, Xiaodong Xing

Journal of Materials Chemistry B· Volume 11· Issue 4
Publisher page

Abstract

Due to the increasing bacterial resistance to conventional antibiotics, developing safe and effective approaches to combat infections caused by bacteria and biofilms has become an urgent clinical problem. Recently, carbon dots (CDs) have received great attention as a promising alternative to conventional antimicrobial agents due to their excellent antimicrobial efficacy and biocompatibility. Although CDs have been widely used in the field of antibacterial applications, their antibacterial and antibiofilm mechanisms have not been systematically discussed. This review provides a systematic overview on the complicated mechanisms of antibacterial and antibiofilm CDs based on recent development.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Carbon and Quantum Dots Applications · Graphene and Nanomaterials Applications · Nanocluster Synthesis and Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, 210094, P. R. China

College of Chemistry and Materials Engineering, Anhui Science and Technology University, Bengbu, 233000, P. R. China

Funding

National Natural Science Foundation of China

References (100+)

Show source-provided references
1. Krasteva · Science · 2010 · 327 · 86610.1126/science.1181185 ↗
2. Belt · Biomaterials · 2001 · 22 · 160710.1016/S0142-9612(00)00313-6 ↗
3. Utada · Nat. Commun. · 2014 · 5 · 491310.1038/ncomms5913 ↗
4. Teschler · Nat. Rev. Microbiol. · 2015 · 13 · 25510.1038/nrmicro3433 ↗
5. Ji · Small · 2016 · 12 · 620010.1002/smll.201601729 ↗
6. del Pozo · Clin. Pharmacol. Ther. · 2007 · 82 · 20410.1038/sj.clpt.6100247 ↗
7. Stewart · The Lancet · 2001 · 358 · 13510.1016/S0140-6736(01)05321-1 ↗
8. Castagnola · Antibiotics · 2021 · 10 · 26610.3390/antibiotics10030266 ↗
9. Boger · J. Hazard. Mater. · 2021 · 402 · 12344810.1016/j.jhazmat.2020.123448 ↗
10. Stewart · Int. J. Med. Microbiol. · 2002 · 292 · 10710.1078/1438-4221-00196 ↗
11. Liu · ACS Cent. Sci. · 2020 · 6 · 217910.1021/acscentsci.0c01306 ↗
12. Xia · Adv. Sci. · 2019 · 6 · 190131610.1002/advs.201901316 ↗
13. Xu · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 1273610.1021/ja040082h ↗
14. Wu · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2017 · 9 · 2822210.1021/acsami.7b08148 ↗
15. Chung · ACS Nano · 2020 · 14 · 647010.1021/acsnano.0c02114 ↗
16. Hou · Nanoscale · 2017 · 9 · 1733410.1039/C7NR05539K ↗
17. Wang · Carbon · 2016 · 109 · 14110.1016/j.carbon.2016.08.004 ↗
18. Zhao · Chem. Mater. · 2018 · 30 · 343810.1021/acs.chemmater.8b01011 ↗
19. Feng · ACS Nano · 2016 · 10 · 441010.1021/acsnano.6b00043 ↗
20. Li · Appl. Mater. Today · 2020 · 19 · 10060110.1016/j.apmt.2020.100601 ↗
21. Li · Chem. Commun. · 2020 · 56 · 231610.1039/C9CC09223D ↗
22. Sung · Nano Lett. · 2019 · 19 · 6910.1021/acs.nanolett.8b03249 ↗
23. Xin · Adv. Mater. · 2019 · 31 · e180483810.1002/adma.201804838 ↗
24. Georgakilas · Chem. Rev. · 2015 · 115 · 474410.1021/cr500304f ↗
25. Cao · Colloids Surf., B · 2021 · 200 · 11158810.1016/j.colsurfb.2021.111588 ↗
26. Mocan · Cell. Mol. Life Sci. · 2017 · 74 · 346710.1007/s00018-017-2532-y ↗
27. Lin · Front. Microbiol. · 2018 · 9 · 25910.3389/fmicb.2018.00259 ↗
28. J.Hua , Preparation and Biological Application of Tunable Multicolor Photoluminescent Carbon Dots, MPhil thesis , Kunming University of Science and Technology , 2019 , pp. 82–87
29. Li · J. Mater. Sci. · 2020 · 55 · 1674410.1007/s10853-020-05262-6 ↗
30. Wang · Nano Res. · 2011 · 4 · 90810.1007/s12274-011-0147-4 ↗
31. Song · Nat. Microbiol. · 2020 · 5 · 104010.1038/s41564-020-0723-z ↗
32. de Oliveira · Adv. Fiber Mater. · 2020 · 2 · 25610.1007/s42765-020-00048-6 ↗
33. Zhou · Adv. Fiber Mater. · 2020 · 2 · 12310.1007/s42765-020-00047-7 ↗
34. Ai · Sci. Bull. · 2021 · 66 · 83910.1016/j.scib.2020.12.015 ↗
35. Yang · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2016 · 8 · 3217010.1021/acsami.6b10398 ↗
36. Priyadarshini · Colloids Surf., B · 2018 · 163 · 35510.1016/j.colsurfb.2018.01.006 ↗
37. Jian · ACS Nano · 2017 · 11 · 670310.1021/acsnano.7b01023 ↗
38. Zhao · Mater. Sci. Eng., C · 2021 · 119 · 11146810.1016/j.msec.2020.111468 ↗
39. Lu · Mater. Today Commun. · 2021 · 26 · 10200010.1016/j.mtcomm.2020.102000 ↗
40. Cui · J. Hazard. Mater. · 2021 · 406 · 12433010.1016/j.jhazmat.2020.124330 ↗
41. Hao · Mater. Sci. Eng., C · 2021 · 123 · 11197110.1016/j.msec.2021.111971 ↗
42. Yang · Carbon · 2019 · 146 · 82710.1016/j.carbon.2019.02.040 ↗
43. Sviridova · Biomater. Adv. · 2022 · 134 · 11269710.1016/j.msec.2022.112697 ↗
44. Hui · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2016 · 8 · 2010.1021/acsami.5b10132 ↗
45. Sun · J. Colloid Interface Sci. · 2021 · 584 · 50510.1016/j.jcis.2020.10.015 ↗
46. Travlou · Carbon · 2018 · 135 · 10410.1016/j.carbon.2018.04.018 ↗
47. Sun · ACS Nano · 2014 · 8 · 620210.1021/nn501640q ↗
48. Tang · Adv. Healthcare Mater. · 2018 · 7 · e170150310.1002/adhm.201701503 ↗
49. Huo · Chem. Soc. Rev. · 2021 · 50 · 876210.1039/D1CS00074H ↗
50. Gurunathan · Int J Nanomedicine · 2012 · 7 · 590110.2147/IJN.S37397 ↗
51. Li · Adv. Mater. · 2022 · 34 · e210864610.1002/adma.202108646 ↗
52. Fan · Adv. Mater. · 2021 · 33 · 210063710.1002/adma.202100637 ↗
53. Fan · Angew. Chem., Int. Ed. · 2022 · 61 · e20211383310.1002/anie.202113833 ↗
54. Long · Nat. Commun. · 2021 · 12 · 614310.1038/s41467-021-26456-9 ↗
55. Yu · Mater. Sci. Eng., C · 2021 · 127 · 11222510.1016/j.msec.2021.112225 ↗
56. Gao · Anal. Bioanal. Chem. · 2020 · 412 · 87110.1007/s00216-019-02293-0 ↗
57. Huang · Carbon · 2021 · 174 · 71010.1016/j.carbon.2020.11.092 ↗
58. Knoblauch · Nanoscale · 2021 · 13 · 8510.1039/D0NR06842J ↗
59. Tang · Adv. Healthcare Mater. · 2019 · 8 · e180153410.1002/adhm.201801534 ↗
60. Chong · ACS Nano · 2016 · 10 · 869010.1021/acsnano.6b04061 ↗
61. Walia · ACS Biomater. Sci. Eng. · 2019 · 5 · 198710.1021/acsbiomaterials.9b00149 ↗
62. Wang · ACS Biomater. Sci. Eng. · 2019 · 5 · 473910.1021/acsbiomaterials.9b00583 ↗
63. Yu · Carbon · 2022 · 199 · 39510.1016/j.carbon.2022.07.065 ↗
64. Han · Appl. Catal., B · 2020 · 261 · 11824810.1016/j.apcatb.2019.118248 ↗
65. Fan · Nano Lett. · 2019 · 19 · 588510.1021/acs.nanolett.9b01400 ↗
66. Geng · J. Mater. Chem. B · 2022 · 10 · 335710.1039/D2TB00192F ↗
67. Liu · Bioactive Mater. · 2022 · 12 · 24610.1016/j.bioactmat.2021.10.023 ↗
68. Lu · Bioconjugate Chem. · 2018 · 29 · 298210.1021/acs.bioconjchem.8b00400 ↗
69. Panda · ACS Appl. Polym. Mater. · 2021 · 4 · 36910.1021/acsapm.1c01317 ↗
70. Lu · Biomater. Sci. · 2022 · 10 · 269210.1039/D2BM00221C ↗
71. McMurray · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 1999 · 96 · 182310.1073/pnas.96.5.1823 ↗
72. Bochman · Nat. Rev. Genet. · 2012 · 13 · 77010.1038/nrg3296 ↗
73. Svozil · Nucleic Acids Res. · 2008 · 36 · 369010.1093/nar/gkn260 ↗
74. Bera · J. Phys. Chem. B · 2016 · 120 · 421310.1021/acs.jpcb.6b01323 ↗
75. Li · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2018 · 10 · 2693610.1021/acsami.8b08832 ↗
76. Zhao · Acta Biomater. · 2022 · 138 · 52810.1016/j.actbio.2021.11.010 ↗
77. Wang · J. Mater. Chem. B · 2020 · 8 · 266610.1039/C9TB02735A ↗
78. Chaloupka · Folia Microbiol. · 1996 · 41 · 45110.1007/BF02814658 ↗
79. Peeters · Microbiol. Res. · 2018 · 207 · 16110.1016/j.micres.2017.11.016 ↗
80. Dwyer · Curr. Opin. Microbiol. · 2009 · 12 · 48210.1016/j.mib.2009.06.018 ↗
81. Bing · Small · 2016 · 12 · 471310.1002/smll.201600294 ↗
82. Liu · Nanoscale · 2017 · 9 · 713510.1039/C7NR02128C ↗
83. Luo · Analyst · 2021 · 146 · 196510.1039/D0AN02352C ↗
84. Wu · Carbon · 2022 · 186 · 45210.1016/j.carbon.2021.10.020 ↗
85. Wang · ACS Infect. Dis. · 2016 · 2 · 310.1021/acsinfecdis.5b00116 ↗
86. Dunne, Jr. · Clin. Microbiol. Rev. · 2002 · 15 · 15510.1128/CMR.15.2.155-166.2002 ↗
87. Cohen · Antimicrob. Agents Chemother. · 2014 · 58 · 64010.1128/AAC.02095-13 ↗
88. Thangaraj · ChemBioEng Rev. · 2021 · 8 · 26510.1002/cben.202000029 ↗
89. Hoiby · J. Cyst. Fibros. · 2005 · 4 · 4910.1016/j.jcf.2005.05.018 ↗
90. Yang · J. Mater. Chem. B · 2022 · 10 · 307310.1039/D1TB02830H ↗
91. Liang · Int J Nanomedicine · 2020 · 15 · 547310.2147/IJN.S253416 ↗
92. Wu · J. Orthop. Surg. Res. · 2019 · 14 · 1010.1186/s13018-018-1055-z ↗
93. Mirani · Microb. Pathog. · 2013 · 61–62 · 6610.1016/j.micpath.2013.05.002 ↗
94. Dong · Mater. Adv. · 2022 · 3 · 625310.1039/D2MA00403H ↗
95. Otis · ACS Infect. Dis. · 2019 · 5 · 29210.1021/acsinfecdis.8b00270 ↗
96. Jian · Chem. Eng. J. · 2020 · 386 · 12391310.1016/j.cej.2019.123913 ↗
97. Yang · Carbohydr. Polym. · 2021 · 251 · 11704010.1016/j.carbpol.2020.117040 ↗
98. Ran · J. Mater. Chem. B · 2019 · 7 · 510410.1039/C9TB00681H ↗
99. Zhao · Int. J. Nanomed. · 2022 · 17 · 93710.2147/IJN.S350739 ↗
100. Liu · ACS Nano · 2022 · 16 · 947910.1021/acsnano.2c02518 ↗