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A facile approach for sulphur and nitrogen co-doped carbon nanodots to improve photothermal eradication of drug-resistant bacteria

光热治疗 硫黄 纳米点 碳纤维 氮气 细菌 纳米技术 化学 材料科学 生物 有机化学 复合材料 复合数 遗传学
作者
Xinyue Liu,Huaze Liu,Yu Wang,Xueliang Zheng,Hui Xu,Juan Ding,Jie Sun,Tingting Jiang,Qin Li,Yang Liu
出处
期刊:Biochemical and Biophysical Research Communications [Elsevier BV]
卷期号:671: 301-308
标识
DOI:10.1016/j.bbrc.2023.06.028
摘要

In this study, we produced S, N co-doped CNDs (SN@CNDs) by using dimethyl sulfoxide (DMSO) and formamide (FA) as single sources of S and N, respectively. We varied the S/N ratios by adjusting the volume ratios of DMSO and FA and investigated their effect on the red-shift of the CNDs' absorption peak. Our findings demonstrate that SN@CNDs synthesized using a volume ratio of 5:6 between DMSO and FA exhibit the most significant absorption peak redshift and enhanced near-infrared absorption performance. Based on comparative analysis of the particle size, surface charge, and fluorescence spectrum of the S@CNDs, N@CNDs, and SN@CNDs, we propose a possible mechanism to explain the change of optical properties of CNDs due to S, N doping. Co-doping creates a more uniform and smaller band gap, resulting in a shift of the Fermi level and a change in energy dissipation from radioactive to non-radiative decay. Importantly, the as-prepared SN@CNDs exhibited a photothermal conversion efficiency of 51.36% at 808 nm and demonstrated exceptional photokilling effects against drug-resistant bacteria in both in vitro and in vivo experiments. Our facile method for synthesizing S and N co-doped CNDs can be extended to the preparation of other S and N co-doped nanomaterials, potentially improving their performance.
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