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Hybrid Plasmonic Nanodumbbells Engineering for Multi-Intensified Second Near-Infrared Light Induced Photodynamic Therapy
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2021-05-07 , DOI: 10.1021/acsnano.1c00772 Dong Wang 1 , Hongzhi Wang 1, 2 , Lei Ji 1 , Meng Xu 1 , Bing Bai 1 , Xiaodong Wan 1 , Dayong Hou 3 , Zeng-Ying Qiao 3 , Hao Wang 3 , Jiatao Zhang 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2021-05-07 , DOI: 10.1021/acsnano.1c00772 Dong Wang 1 , Hongzhi Wang 1, 2 , Lei Ji 1 , Meng Xu 1 , Bing Bai 1 , Xiaodong Wan 1 , Dayong Hou 3 , Zeng-Ying Qiao 3 , Hao Wang 3 , Jiatao Zhang 1
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Photodynamic therapy (PDT) has shown great potential in infection treatment. However, the shallow depth of the short wavelength light and the low reactive oxygen species (ROS) production hinder its development. A strategy that can achieve a second near-infrared (NIR-II) light that is a long wavelength induced multi-intensified antibacterial PDT is most critical. Herein, hybrid plasmonic Au/CdSexSy with precise Ag doping (ACA) nanodumbbells are rationally designed for ideal NIR-II light induced antibacterial PDT. Plasmonic Au nanorods extend the photocatalytic activity of ACA to NIR-II regions, which provides a basis for NIR-II light induced PDT. More importantly, multi-intensified PDT can be realized by the following creativities: (i) elaborate design of as-synthesized nanodumbbells that allows for electron holes to be redistributed in different regions simultaneously, (ii) the efficient hot-electrons injection that benefits from the ratio tailoring of anions ratio of Se and S, and (iii) the dopant Ag level inhibiting the combination of electron holes. The nanodumbbells create effective hot-electrons injection and a separation of electron holes, which provides great convenience for the production of ROS and allows NIR-II light induced PDT for the inhibition of bacteria and biofilms. As a result, comparably, our well-defined ACA hybrid nanodumbbells can generate about 40-fold superoxide radicals (·O2–) and more hydroxyl radicals (·OH). Therefore, the MIC value of the as-synthesized nanodumbbells is lower than the value of 1/16 of core–shell ACA. In vivo results further demonstrate that our nanodumbbells exhibit excellent PDT efficacy.
中文翻译：
混合等离子纳米哑铃工程用于多强度第二近红外光诱导的光动力疗法
光动力疗法（PDT）在感染治疗中已显示出巨大的潜力。但是，短波长光的浅深度和低活性氧（ROS）的产生阻碍了它的发展。至关重要的是，能够获得第二种近红外（NIR-II）光的策略是长波长诱导的多强度抗菌PDT。在此，杂化等离子体Au / CdSe x S y具有精确的Ag掺杂（ACA）的纳米哑铃被合理设计用于理想的NIR-II光诱导的抗菌PDT。等离子体金纳米棒将ACA的光催化活性扩展到NIR-II区域，这为NIR-II光诱导的PDT提供了基础。更重要的是，可以通过以下创造力来实现多强度PDT：（i）精心设计的合成纳米哑铃，允许电子空穴同时重新分布在不同区域中；（ii）受益于高效的热电子注入Se和S的阴离子比例的比例调整，以及（iii）掺杂剂Ag的含量抑制了电子空穴的结合。纳米哑铃产生有效的热电子注入并分离电子空穴，这为生产ROS提供了极大的便利，并允许NIR-II光诱导的PDT抑制细菌和生物膜。因此，相比之下，我们定义明确的ACA杂合纳米哑铃可以产生约40倍的超氧自由基（·O2 –）和更多的羟基（·OH）。因此，合成后的纳米哑铃的MIC值低于核壳ACA的1/16的MIC值。体内结果进一步证明我们的纳米哑铃表现出出色的PDT功效。
更新日期：2021-05-25
中文翻译：
混合等离子纳米哑铃工程用于多强度第二近红外光诱导的光动力疗法
光动力疗法（PDT）在感染治疗中已显示出巨大的潜力。但是，短波长光的浅深度和低活性氧（ROS）的产生阻碍了它的发展。至关重要的是，能够获得第二种近红外（NIR-II）光的策略是长波长诱导的多强度抗菌PDT。在此，杂化等离子体Au / CdSe x S y具有精确的Ag掺杂（ACA）的纳米哑铃被合理设计用于理想的NIR-II光诱导的抗菌PDT。等离子体金纳米棒将ACA的光催化活性扩展到NIR-II区域，这为NIR-II光诱导的PDT提供了基础。更重要的是，可以通过以下创造力来实现多强度PDT：（i）精心设计的合成纳米哑铃，允许电子空穴同时重新分布在不同区域中；（ii）受益于高效的热电子注入Se和S的阴离子比例的比例调整，以及（iii）掺杂剂Ag的含量抑制了电子空穴的结合。纳米哑铃产生有效的热电子注入并分离电子空穴，这为生产ROS提供了极大的便利，并允许NIR-II光诱导的PDT抑制细菌和生物膜。因此，相比之下，我们定义明确的ACA杂合纳米哑铃可以产生约40倍的超氧自由基（·O2 –）和更多的羟基（·OH）。因此，合成后的纳米哑铃的MIC值低于核壳ACA的1/16的MIC值。体内结果进一步证明我们的纳米哑铃表现出出色的PDT功效。
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