Photoactive Nanomaterials for Broad-Spectrum Antibacterial Action: A Review
Source abstract
Abstract
The rising threat of microbial contamination and antibiotic resistance has prompted the development of innovative antimicrobial approaches. This review discusses strategies to optimize the nanomaterials’ light absorption, reactive oxygen species (ROS) generation, and photothermal conversion efficiency and systematically explores the action of photoactive nanomaterials. These nanomaterials exhibit exceptional photodynamic or photothermal properties, making them promising candidates for broad-spectrum antibacterial agents. Advancements in heterojunction design, surface modification, and combination therapies have significantly improved their antibacterial performance and selectivity. Despite the progress, challenges persist in achieving a harmonious balance between broad-spectrum action and selectivity for diverse applications. Nonetheless, this review anticipates substantial advancements in both fundamental research and practical applications in the future. The interdisciplinary collaboration between microbiology, nanotechnology, and phototherapy could drive innovations in the design and utilization of highly effective, selective, and resilient antimicrobial agents.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Nanoplatforms for cancer theranostics · Advanced Photocatalysis Techniques · Advanced Nanomaterials in Catalysis
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology, Hebei Key Laboratory of Applied Chemistry
Yanshan University
National Energy R&D Center for Biorefinery
Beijing University of Chemical Technology
Funding
Natural Science Foundation of Hebei Province · Department of Education of Hebei Province · National Natural Science Foundation of China · Local Science and Technology Development Guided by the Central Government of China
References (100+)
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1. 10.1038/nm114510.1038/nm1145 ↗
2. 10.1038/s41586-018-0483-610.1038/s41586-018-0483-6 ↗
3. 10.1021/acs.chemrev.1c0013810.1021/acs.chemrev.1c00138 ↗
4. 10.1002/med.2187910.1002/med.21879 ↗
5. 10.1038/nrmicro.2017.2810.1038/nrmicro.2017.28 ↗
6. 10.1016/j.envpol.2018.06.04710.1016/j.envpol.2018.06.047 ↗
7. 10.1016/j.colsurfb.2023.11363410.1016/j.colsurfb.2023.113634 ↗
8. 10.1021/acsnano.9b0497010.1021/acsnano.9b04970 ↗
9. 10.1016/j.ecoenv.2022.11384810.1016/j.ecoenv.2022.113848 ↗
10. 10.1038/s41565-017-0013-y10.1038/s41565-017-0013-y ↗
11. 10.1007/s40820-022-00901-w10.1007/s40820-022-00901-w ↗
12. 10.1039/C7CS00748E10.1039/C7CS00748E ↗
13. 10.1039/D2TA09061A10.1039/D2TA09061A ↗
14. 10.1002/cjoc.20230002310.1002/cjoc.202300023 ↗
15. 10.1039/D1QM00936B10.1039/D1QM00936B ↗
16. 10.1021/acsabm.0c0095010.1021/acsabm.0c00950 ↗
17. 10.1038/s41579-020-0420-110.1038/s41579-020-0420-1 ↗
18. 10.1002/anie.20221734510.1002/anie.202217345 ↗
19. 10.3390/ph1504048710.3390/ph15040487 ↗
20. 10.1039/D3NR06531F10.1039/D3NR06531F ↗
21. 10.1016/j.ccr.2024.21642410.1016/j.ccr.2024.216424 ↗
22. 10.1016/j.jallcom.2022.16409110.1016/j.jallcom.2022.164091 ↗
23. 10.1186/s12951-017-0308-z10.1186/s12951-017-0308-z ↗
24. 10.3390/ijms2002044910.3390/ijms20020449 ↗
25. 10.1002/adhm.20170150310.1002/adhm.201701503 ↗
26. 10.1021/acsabm.2c0001410.1021/acsabm.2c00014 ↗
27. 10.1016/j.colcom.2021.10054210.1016/j.colcom.2021.100542 ↗
28. 10.1186/s12989-021-00410-510.1186/s12989-021-00410-5 ↗
29. 10.1039/C8EE01146J10.1039/C8EE01146J ↗
30. 10.1039/D1CS00056J10.1039/D1CS00056J ↗
31. 10.1002/anie.20171039910.1002/anie.201710399 ↗
32. 10.3390/en1321574810.3390/en13215748 ↗
33. 10.1016/j.ijthermalsci.2015.04.00910.1016/j.ijthermalsci.2015.04.009 ↗
34. 10.1016/j.jphotobiol.2022.11251010.1016/j.jphotobiol.2022.112510 ↗
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42. 10.1016/j.mib.2014.06.00810.1016/j.mib.2014.06.008 ↗
43. 10.1002/adma.20210063710.1002/adma.202100637 ↗
44. 10.1073/pnas.96.11.589110.1073/pnas.96.11.5891 ↗
45. 10.1038/srep2492910.1038/srep24929 ↗
46. 10.1088/0022-3727/38/15/00410.1088/0022-3727/38/15/004 ↗
47. 10.1038/nnano.2009.32610.1038/nnano.2009.326 ↗
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50. 10.1016/j.cej.2021.12884410.1016/j.cej.2021.128844 ↗
51. 10.1016/j.inoche.2022.10970010.1016/j.inoche.2022.109700 ↗
52. 10.1016/j.enchem.2022.10008410.1016/j.enchem.2022.100084 ↗
53. 10.1002/adma.20200352110.1002/adma.202003521 ↗
54. 10.1016/j.apcata.2024.11958610.1016/j.apcata.2024.119586 ↗
55. 10.1016/j.cej.2019.12276210.1016/j.cej.2019.122762 ↗
56. 10.1016/j.jallcom.2024.17523010.1016/j.jallcom.2024.175230 ↗
57. 10.1016/j.cej.2021.13105810.1016/j.cej.2021.131058 ↗
58. 10.1016/j.seppur.2024.12693210.1016/j.seppur.2024.126932 ↗
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67. 10.1002/adhm.20210077510.1002/adhm.202100775 ↗
68. 10.1016/j.colsurfa.2020.12542310.1016/j.colsurfa.2020.125423 ↗
69. 10.1021/acsami.2c0595310.1021/acsami.2c05953 ↗
70. 10.1016/j.bioactmat.2021.04.03310.1016/j.bioactmat.2021.04.033 ↗
71. 10.3390/antibiotics1102018210.3390/antibiotics11020182 ↗
72. 10.3390/app11221069510.3390/app112210695 ↗
73. 10.1002/adma.20190196510.1002/adma.201901965 ↗
74. 10.1021/acsnano.1c0089410.1021/acsnano.1c00894 ↗
75. 10.1002/smll.20220594110.1002/smll.202205941 ↗
76. 10.1021/acsami.9b0578710.1021/acsami.9b05787 ↗
77. 10.1021/acsami.0c1323710.1021/acsami.0c13237 ↗
78. 10.1039/C9TB02300C10.1039/C9TB02300C ↗
79. 10.1039/D3TB02285D10.1039/D3TB02285D ↗
80. 10.1016/j.cej.2022.14101710.1016/j.cej.2022.141017 ↗
81. 10.1016/j.jhazmat.2020.12242310.1016/j.jhazmat.2020.122423 ↗
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88. 10.1016/j.surfin.2024.10502310.1016/j.surfin.2024.105023 ↗
89. 10.1016/j.cattod.2018.11.05310.1016/j.cattod.2018.11.053 ↗
90. 10.1016/j.jhazmat.2019.05.07410.1016/j.jhazmat.2019.05.074 ↗
91. 10.1016/j.jwpe.2024.10495710.1016/j.jwpe.2024.104957 ↗
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93. 10.1016/j.jcis.2024.01.00510.1016/j.jcis.2024.01.005 ↗
94. 10.1016/j.jece.2024.11244710.1016/j.jece.2024.112447 ↗
95. 10.1038/s41467-021-21435-610.1038/s41467-021-21435-6 ↗
96. 10.1021/acs.inorgchem.3c0252310.1021/acs.inorgchem.3c02523 ↗
97. 10.1016/j.apcatb.2023.12316310.1016/j.apcatb.2023.123163 ↗
98. 10.1016/j.cej.2021.13266310.1016/j.cej.2021.132663 ↗
99. 10.1016/j.jphotochem.2022.11432610.1016/j.jphotochem.2022.114326 ↗
100. 10.1016/j.materresbull.2023.11223810.1016/j.materresbull.2023.112238 ↗