Triazine-based covalent organic frameworks for photodynamic inactivation of bacteria as type-II photosensitizers

单线态氧 化学 核化学 共价键 抗菌活性 光敏剂 吸光度 大肠杆菌 材料科学 光化学 组合化学 细菌 有机化学 氧气 生物化学 色谱法 基因 生物 遗传学
作者
Tingting Liu,Xinyuan Hu,Yanfeng Wang,Liyang Meng,Yanan Zhou,Jixiang Zhang,Min Chen,Xiaomei Zhang
出处
期刊:Journal of Photochemistry and Photobiology B-biology [Elsevier]
卷期号:175: 156-162 被引量:71
标识
DOI:10.1016/j.jphotobiol.2017.07.013
摘要

With the increase of antibiotic resistances in microorganisms, photodynamic inactivation (PDI) as a clinically proven antibacterial therapy is gaining increasing attention in recent years due to its high efficacy. Herein, we reported two covalent organic frameworks (COFs) materials, namely COFs-Trif-Benz and COF-SDU1, as effective type-II photosensitizers for photodynamic inactivation of bacteria. COFs-Trif-Benz and COF-SDU1 are synthesized through a facile solvothermal reaction between tri-(4-formacylphenoxy)-1,3,5-triazine (trif) and benzidine or p-phenylenediamine with high yield. Their highly ordered and porous structures were confirmed by Fourier transform infrared (FT-IR) spectra, solid state 13C CP/MAS NMR spectrum, powder X-ray diffraction (PXRD) and Brunauer–Emmett–Teller (BET) analyses. The electronic absorption spectra and electrochemical experiments revealed that the extensive π-conjugation over COFs-Trif-Benz and COF-SDU1 greatly enhance their absorbance capability for visible light and make them have a lower band gap. The photocatalytic antibacterial assay was studied against both Gram-positive Staphylococcus aureus (S. aureus) and Gram-negative Escherichia coli O86:B7 (E. coli O86) bacteria. Two materials can kill more than 90% bacteria at concentrations of 100 μg mL− 1 after 60–90 min of illumination. Thus, both COFs are effective photosensitizers. Mechanism investigation revealed the antibacterial characteristics of the COFs-Trif-Benz and COF-SDU1 can generate reactive oxygen species (ROS) by energy transfer to molecular oxygen (3O2) to produce a highly reactive singlet oxygen (1O2). Hence, the two materials during the photodynamic were mainly via mechanism type II.

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