Extracellular Electron Transfer from Aerobic Bacteria to Au-Loaded TiO2 Semiconductor without Light: A New Bacteria-Killing Mechanism Other than Localized Surface Plasmon Resonance or Microbial Fuel Cells

材料科学 细菌 表面等离子共振 半导体 电子转移 细胞外 等离子体子 机制(生物学) 纳米技术 化学工程 光化学 光电子学 纳米颗粒 化学 生物 生物化学 认识论 遗传学 工程类 哲学
作者
Guomin Wang,Hongqing Feng,Ang Gao,Qi Hao,Weihong Jin,Xiang Peng,Wan Li,Guosong Wu,Paul K. Chu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:8 (37): 24509-24516 被引量:73
标识
DOI:10.1021/acsami.6b10052
摘要

Titania loaded with noble metal nanoparticles exhibits enhanced photocatalytic killing of bacteria under light illumination due to the localized surface plasmon resonance (LSPR) property. It has been shown recently that loading with Au or Ag can also endow TiO2 with the antibacterial ability in the absence of light. In this work, the antibacterial mechanism of Au-loaded TiO2 nanotubes (Au@TiO2–NT) in the dark environment is studied, and a novel type of extracellular electron transfer (EET) between the bacteria and the surface of the materials is observed to cause bacteria death. Although the EET-induced bacteria current is similar to the LSPR-related photocurrent, the former takes place without light, and no reactive oxygen species (ROS) are produced during the process. The EET is also different from that commonly attributed to microbial fuel cells (MFC) because it is dominated mainly by the materials' surface, but not the bacteria, and the environment is aerobic. EET on the Au@TiO2–NT surface kills Staphylococcus aureus, but if it is combined with special MFC bacteria, the efficiency of MFC may be improved significantly.
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