Published July 25, 2020 | Version v1
Publication Open

Photoelectrons Mediating Angiogenesis and Immunotherapy through Heterojunction Film for Noninvasive Disinfection

Creators

  • 1. Tianjin University
  • 2. Hubei University
  • 3. Xi'an Jiaotong University
  • 4. Peking University
  • 5. Beijing Jishuitan Hospital
  • 6. University of Hong Kong

Description

A light-inspired hydroxyapatite (Hap)/nitrogen-doped carbon dots (NCDs) modified graphene oxide (GO) heterojunction film is developed, which shows a promoted separation of interfacial electrons and holes and an inhibited recombination efficiency via hole depletion. The metabolism of bacteria on this film is significantly inhibited under light irradiation, due to the enhanced photocatalytic and photothermal effects. In addition, the electron transfer from the plasmonic membrane to the GO/NCD/Hap film further inhibits the adenosine triphosphate process of bacteria, thus leading to the synergetic antibacterial efficacy. Meanwhile, the electron transfer between film and cell membrane induces the Ca2+ flow after irradiation, which can promote the migration and proliferation of cells and alkaline phosphatase enhancement, thus favoring the tissue reconstruction. An in vivo test discloses that the vascular injury repair is achieved through the Ca2+-activated PLCγ1/ERK pathway, identified by the enhanced CD31 expression. Moreover, the increased CD4+/CD8+ lymphocytes are ameliorative by activating the PI3K/P-AKT pathway. Consequently, the electron transfer boosts the synergic photodynamic and photothermal therapeutic effects for bacterial infection by Ca2+ flow for immunotherapy. This mild phototherapy approach with GO/NCDs/Hap, which can simultaneously repair injured vessels and relieve inflammation reactions, will increase the clinical application of noninvasive phototherapy in the near future.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تطوير فيلم غير متجانس مستوحى من الهيدروكسيباتيت (HAP )/ نقاط الكربون المشبعة بالنيتروجين (NCDs)، والذي يوضح الفصل المعزز للإلكترونات والثقوب البينية وكفاءة إعادة التركيب المثبطة عن طريق استنفاد الثقب. يتم تثبيط استقلاب البكتيريا في هذا الفيلم بشكل كبير تحت تشعيع الضوء، بسبب التأثيرات التحفيزية الضوئية والحرارية الضوئية المعززة. بالإضافة إلى ذلك، فإن نقل الإلكترون من الغشاء البلازموني إلى غشاء GO/NCD/HAP يزيد من تثبيط عملية الأدينوزين ثلاثي الفوسفات للبكتيريا، مما يؤدي إلى فعالية مضادة للبكتيريا متآزرة. وفي الوقت نفسه، فإن نقل الإلكترون بين الفيلم وغشاء الخلية يحفز تدفق Ca2 + بعد التشعيع، والذي يمكن أن يعزز هجرة وتكاثر الخلايا وتعزيز الفوسفاتيز القلوي، وبالتالي يفضل إعادة بناء الأنسجة. يكشف الاختبار داخل الجسم الحي أن إصلاح إصابة الأوعية الدموية يتحقق من خلال مسار PLCγ 1/ERK المنشط بـ Ca2 +، والذي تم تحديده بواسطة تعبير CD31 المحسن. علاوة على ذلك، فإن زيادة الخلايا الليمفاوية CD4 +/ CD8 + تكون محسنة من خلال تنشيط مسار PI3K/P - AKT. وبالتالي، فإن نقل الإلكترون يعزز التأثيرات الديناميكية الضوئية والعلاجية الحرارية الضوئية للعدوى البكتيرية عن طريق تدفق Ca2 + للعلاج المناعي. سيؤدي نهج العلاج الضوئي الخفيف هذا مع GO/الأمراض غير المعدية/HAP، والذي يمكنه إصلاح الأوعية المصابة في وقت واحد وتخفيف ردود الفعل الالتهابية، إلى زيادة التطبيق السريري للعلاج الضوئي غير الجراحي في المستقبل القريب.

Translated Description (French)

Un film d'hétérojonction d'oxyde de graphène modifié (GO) d'hydroxyapatite (HAP)/points de carbone dopés à l'azote (NCD) d'inspiration lumineuse est développé, qui montre une séparation favorisée des électrons et des trous interfaciaux et une efficacité de recombinaison inhibée via l'épuisement des trous. Le métabolisme des bactéries sur ce film est significativement inhibé sous irradiation lumineuse, en raison des effets photocatalytiques et photothermiques améliorés. En outre, le transfert d'électrons de la membrane plasmonique au film GO/NCD/HAP inhibe davantage le processus d'adénosine triphosphate des bactéries, conduisant ainsi à l'efficacité antibactérienne synergique. Pendant ce temps, le transfert d'électrons entre le film et la membrane cellulaire induit le flux de Ca2+ après irradiation, ce qui peut favoriser la migration et la prolifération des cellules et l'amélioration de la phosphatase alcaline, favorisant ainsi la reconstruction tissulaire. Un test in vivo révèle que la réparation de la lésion vasculaire est réalisée par la voie PLCγ1/ERK activée par Ca2+, identifiée par l'expression améliorée de CD31. De plus, l'augmentation des lymphocytes CD4+/CD8+ est améliorée en activant la voie PI3K/P-AKT. Par conséquent, le transfert d'électrons renforce les effets thérapeutiques synergiques photodynamiques et photothermiques de l'infection bactérienne par flux de Ca2+ pour l'immunothérapie. Cette approche de photothérapie légère avec GO/NCD/HAP, qui peut simultanément réparer les vaisseaux blessés et soulager les réactions inflammatoires, augmentera l'application clinique de la photothérapie non invasive dans un proche avenir.

Translated Description (Spanish)

Se desarrolla una película de heterounión de hidroxiapatita inspirada en la luz (HAP)/puntos de carbono dopados con nitrógeno (NCDs) modificada con óxido de grafeno (GO), que muestra una separación promovida de electrones y huecos interfaciales y una eficiencia de recombinación inhibida a través del agotamiento de huecos. El metabolismo de las bacterias en esta película se inhibe significativamente bajo la irradiación de luz, debido a los efectos fotocatalíticos y fototérmicos mejorados. Además, la transferencia de electrones de la membrana plasmónica a la película GO/NCD/HAP inhibe aún más el proceso de trifosfato de adenosina de las bacterias, lo que conduce a la eficacia antibacteriana sinérgica. Mientras tanto, la transferencia de electrones entre la película y la membrana celular induce el flujo de Ca2+ después de la irradiación, lo que puede promover la migración y proliferación de las células y la mejora de la fosfatasa alcalina, favoreciendo así la reconstrucción del tejido. Una prueba in vivo revela que la reparación de la lesión vascular se logra a través de la vía PLCγ1/ERK activada por Ca2+, identificada por la expresión mejorada de CD31. Además, el aumento de linfocitos CD4+/CD8+ mejora al activar la vía PI3K/P-AKT. En consecuencia, la transferencia de electrones aumenta los efectos terapéuticos fotodinámicos y fototérmicos sinérgicos para la infección bacteriana por el flujo de Ca2+ para la inmunoterapia. Este enfoque de fototerapia leve con GO/NCDS/HAP, que puede reparar simultáneamente los vasos lesionados y aliviar las reacciones de inflamación, aumentará la aplicación clínica de la fototerapia no invasiva en un futuro próximo.

Files

advs.202000023.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:4c464fbef9abf5f35b03c1ddf7570d96
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الإلكترونات الضوئية التي تتوسط في توليد الأوعية والعلاج المناعي من خلال فيلم التوصيل غير المتجانس للتطهير غير الجراحي
Translated title (French)
Photo-électrons médiant l'angiogenèse et l'immunothérapie grâce à un film à hétérojonction pour une désinfection non invasive
Translated title (Spanish)
Fotoelectrones que median la angiogénesis y la inmunoterapia a través de la película de heterounión para la desinfección no invasiva

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3044521155
DOI
10.1002/advs.202000023

Is supplement to
https://openalex.org/W632698381 (Other)
https://openalex.org/W564069220 (Other)
https://openalex.org/W3165685416 (Other)
https://openalex.org/W3116150627 (Other)
https://openalex.org/W2930647891 (Other)
https://openalex.org/W2916696344 (Other)
https://openalex.org/W2360420977 (Other)
https://openalex.org/W2327946202 (Other)
https://openalex.org/W2256492013 (Other)
https://openalex.org/W2073514222 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1978344087
  • https://openalex.org/W1988303224
  • https://openalex.org/W2006795857
  • https://openalex.org/W2013667833
  • https://openalex.org/W2014087704
  • https://openalex.org/W2019150383
  • https://openalex.org/W2023245693
  • https://openalex.org/W2049563666
  • https://openalex.org/W2061438141
  • https://openalex.org/W2073872114
  • https://openalex.org/W2093791986
  • https://openalex.org/W2131514456
  • https://openalex.org/W2159552752
  • https://openalex.org/W2170818216
  • https://openalex.org/W2171804757
  • https://openalex.org/W2549697151
  • https://openalex.org/W2556260960
  • https://openalex.org/W2563570451
  • https://openalex.org/W2599759920
  • https://openalex.org/W2602664206
  • https://openalex.org/W2718425322
  • https://openalex.org/W2746188371
  • https://openalex.org/W2757037223
  • https://openalex.org/W2762722151
  • https://openalex.org/W2763101436
  • https://openalex.org/W2784549607
  • https://openalex.org/W2791003574
  • https://openalex.org/W2809266196
  • https://openalex.org/W2884352579
  • https://openalex.org/W2904376892
  • https://openalex.org/W2908733219
  • https://openalex.org/W2913777404
  • https://openalex.org/W2946917215
  • https://openalex.org/W2946976931
  • https://openalex.org/W2978738517
  • https://openalex.org/W3044521155
  • https://openalex.org/W3105982350