Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Syntese av Cd-fri INP / ZnS kvanteprikker Passer for Biomedical Applications

Published: February 6, 2016 doi: 10.3791/53684
Automatic Translation
1, 2, 1
1Department of Chemistry, Missouri State University, 2Center for Molecular Microscopy, Leidos Biomedical Research, Inc., Frederick National Laboratory for Cancer Research

ERRATUM NOTICE

Introduction

Kvanteprikker (QDS) er halvledende nanokrystaller som viser fluoriserende egenskaper når de bestråles med lys en. På grunn av deres lille størrelse (2-5 nm), som er lik mange store biomolekyler, og enkel biofunctionalization, QDS er en svært attraktiv verktøy for biomedisinske anvendelser. De har funnet anvendelse i biologisk merking, enkelt-molekyl levende celle bildebehandling, medikamentavgivelse in vivo avbildning, deteksjon av patogen, og celle sporing, blant mange andre bruksområder 2-8.

Cd-baserte QDS har vært mest brukt i biomedisinske applikasjoner på grunn av deres intense fluorescens og smale emisjonstopp bredder 9. Imidlertid har bekymringer vært reist på grunn av potensielle toksisitet av Cd 2+ ioner 10 som kan frigjøres gjennom nedbrytning av nanopartikler. Nylig har InP-baserte QDS blitt undersøkt som et alternativ til Cd-baserte QDS fordi de opprettholder mange fluorescens egenskaperav Cd-baserte QDS og kan være mer biokompatible 11. Cd-baserte QDS har blitt funnet å være signifikant mer toksisk enn InP-baserte QDS i in vitro ved konsentrasjoner så lave som 10 pm, etter bare 48 timers 11.

Fluorescensemisjonen fargen QDS er størrelse-tunable en. Det er, som størrelsen på QD øker, er fluorescensemisjonen rød forskjøvet. Størrelse og størrelses-dispersitet på QD produktene kan modifiseres ved endring av temperatur, reaksjonsvarighet, eller forløper-konsentrasjonsforhold under reaksjonen 12. Mens emisjonstopp av InP QDS er typisk bredere og mindre intens enn Cd-baserte QDS kan InP QDS fremstilles i et stort utvalg av farger er utformet for å unngå spektral overlapping, og er tilstrekkelig sterk for de fleste biomedisinske anvendelser 12. Syntesen beskrevet i denne protokollen gir QDS med et rødt emisjonstopp sentrert ved 600 nm.

Flere trinn er tatt after syntese av QD kjerner for å opprettholde den optiske integritet av QDS og for å gjøre dem kompatible for biologiske anvendelser. Overflaten på QD kjernen må beskyttes mot oksidasjon eller overflatefeil som kan forårsake bråkjøling; Derfor, er en ZnS kall belagt over kjernen for å produsere InP / ZnS (kjerne / skall) QDS 13. Dette belegg har vist seg å beskytte photoluminescence av QD produkt. Nærværet av sinkioner i løpet av InP QD-syntese er blitt vist å begrense overflatedefekter, så vel som reduksjon størrelsesfordeling 12. Selv med tilstedeværelsen av Zn2 + i reaksjonsmediet, syntese av InZnP er svært usannsynlig 12. Etter belegging blir resulterende InP / ZnS QDS belagt med hydrofobe ligander såsom trioktylfosfinoksyd (TOPO) eller oleylamin 12,14. En amfifil polymer som kan samvirke med hydrofobe ligander på den QD overflaten, så vel som bulk vannmolekyler til å gi vannløselighet 15. Amfifile polymerer med carboxylate kjemiske grupper kan anvendes som "kjemiske håndtak" for ytterligere å funksjonalisere de QDS.

Denne protokollen beskriver syntese og funksjonalisering av vannoppløselige InP / ZnS QDS med meget intens fluorescensemisjonen og forholdsvis liten størrelse-dispersitet. Disse QDS er potensielt mindre giftig enn vanlig brukte CdSe / ZnS QDS. Heri syntesen av InP / ZnS QDS gir et praktisk alternativ til Cd-baserte QDS for biomedisinske anvendelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Syntese av indiumfosfid / sinksulfid (INP / ZnS) Quantum Dots

  1. Syntese av indiumfosfid (INP) Quantum Dot kjerner
    1. Passe en 100 ml rundbundet, 3-halset, kolbe med en 12-tommers kondensator. Tilsett 30 ml oleylamin (OLA), 0,398 g indium (III) klorid (inkl 3), 0,245 g sink (II) klorid (ZnCl2) og omrør under evakuering ved romtemperatur ved hjelp av et vakuum i en time. Oppløsningen skal være fargeløst med et hvitt bunnfall.
    2. Ved hjelp av en varmekappe med et termoelement og proporsjonal-integral-derivat (PID) temperaturregulator, øke temperaturen på løsningen til 120 ° C. Evakuere løsningen under vakuum i 20 minutter for å fjerne lavtkokende urenheter som kan påvirke kjernevekst.
      Merk: Selv om det er mulig å anvende et sandbad og termometer, ved hjelp av en varmekappe og PID øker jevnheten og reproduserbarheten av reaksjonsproduktene.
    3. Under inert gass (f.eks, N 2), refluks oppløsningen og øke temperaturen til 220 ° C i 15 min. Den inkl 3 og ZnCI2 oppløses fullstendig, noe som resulterer i en blekgul oppløsning. At temperaturen får stabilisere seg i 10 minutter.
    4. Rense en engangs, 3 ml plastsprøyte og 4 tommer, 22 G nål med nitrogengass. Ved hjelp av sprøyte, raskt levere 0,5 ml tris (dimetylamino) fosfin (TDMAP) til den inkl 3 oppløsning. Løsningen temperaturen synker svakt, og går tilbake til 220 ° C. Løsningen endringer fra transparent, lysegul til ugjennomsiktig, svart.
    5. Etter 9,5 minutter, fjerner reaksjonskolben fra varmekappen før temperaturen synker under 200 ° C. For å beskytte integriteten til INP kjerner, gå direkte til ZnS belegg i trinn 1.2.1.
  2. Syntese av sinksulfid (ZnS) Quantum Dot Shells
    1. Plasser reaksjonskolben fra trinn 1.1.5 på en varmekappe og stabilisere temperature ved 200 ° C. Tilsett langsomt 3,58 g Dodecanethiol (DDT) i løpet av 15 sek til oppløsningen inneholdende Inp QDS. Tillat løsningen å reagere i 1 time.
      Merk: ZnS skalltykkelsen kan varieres ved å øke eller redusere mengden av sinkstearat tilsatt i trinn 1.2.4. Endre mengden ZnCl2 eller Dodecanethiol i trinn 1.1.1 og 1.2.1 kan ha betydelig innvirkning på kvaliteten på QDS ved å endre reaksjonskinetikk.
      1. Etterpå fjernes reaksjonskolben fra varmekappe og la oppløsningen avkjøles til ca. 60 ° C.
    2. Når InP / ZnS løsningen når ~ 60 ° C, tilsett 10 ml heksaner og overføre hele oppløsning av omtrent 45 ml til et 50 ml polypropylen sentrifugerør. Sentrifuger prøven (3000 xg i 10 min) for å fjerne uomsatte faste forløpere.
    3. overføre nøye supernatanten til en 250 ml polypropylen-sentrifugeflaske, tilsett 200 ml aceton, og sentrifuger løsningen (3000 xg i 10 min) for å felle ut InP / ZnS QDS. Dette volumet kan også deles jevnt inn i fire 50 ml rør for sentrifugering hvis en sentrifuge med de nødvendige rotor / tilbehør er ikke tilgjengelig. Dekanter supernatanten og tørk QD pellet grundig med nitrogengass for å fjerne aceton.
    4. Resuspender QDS i 20 ml OLA ved hjelp av ultralydbehandling, overføres til en 50 ml rundbunnet, 3-halset, kolbe inneholdende 0,474 g sinkstearat, og rør. Evakuere løsningen under vakuum i 20 minutter ved RT.
    5. Under nitrogen gass, øke temperaturen til 180 ° C og la reaksjonen fortsette i 3 timer. Selv om det ikke er noen merkbare visuelle endringer i reaksjonsoppløsningen som oppstår under denne reaksjon, å tilsette sinkstearat øker ZnS skalltykkelsen, og dermed øke QY ved å forbedre overflatepassivering av QDS 12.. Når reaksjonen er fullført, fjern kolben fra varmekappe og la oppløsningen avkjøles til ca. 60 ° C.
    6. Når INP / ZnS solutipå delene ~ 60 ° C, tilsett 20 ml heksaner og overfør til et 50 ml polypropylen sentrifugerør. Sentrifuger prøven (3000 xg i 10 min) for å fjerne ikke-omsatt sinkstearat.
    7. overføre nøye supernatanten til en 250 ml polypropylen-sentrifugeflaske, tilsett 200 ml aceton, og sentrifuger løsningen (3000 xg i 10 min) for å felle ut InP / ZnS QDS. Dekanter forsiktig supernatanten og tørk grundig med nitrogengass for å fjerne aceton.
    8. Løs opp INP / ZnS QD pellet i 30 ml heksan. Vortex og sonicate løsningen kort for å sikre fullstendig spredning.
    9. Gjenta rensetrinn 1.2.6-1.2.8 to ganger for å sikre grundig fjerning av overflødig organiske ligander. Interaksjoner mellom den amfifile polymeren og QD i steg 1,2 kan bli svekket i nærvær av overskytende ligander.
    10. Med beregninger som er beskrevet av Xie, et al. 16, bestemme størrelsen og konsentrasjonen av de syntetiserte InP / ZnS QDS ved hjelp av UV-vis spektroskopi.

2. VannOppløsning av INP / ZnS Quantum Dots Bruke en amfifile Polymer

  1. vann Oppløsning
    1. Ved hjelp av InP / ZnS QDS fra trinn 1.2.10, fortynne en del av QDS med heksaner for å oppnå 1 ml av 1 uM QDS.
      1. I et sentrifugerør, overføres 0,25 ml INP / ZnS QDS inn i hvert rør. Tilsett 1 ml aceton eller metanol for å sentrifugerøret og sentrifuge (3000 xg i 10 min). fjern supernatanten forsiktig og oppløse hver bunnfall i 1 ml tetrahydrofuran (THF).
      2. Overfør InP / ZnS QDS oppløst i THF i en 100 ml rundkolbe og fortynn med 16 ml THF. For å redusere antallet av aggregater i oppløsning, sonikere QDS i 5-10 min.
    2. Oppløs 30 mg poly (maleinsyre andhydride- alt -1-oktadecen), 3- (dimetylamino) -1-propylamin (PMAL-d) i 10 ml molekyl karakter vann. Vannbad ultralydbehandling eller mild omrøring inntil oppløsningen er gjennomskinnelig er tilstrekkelig til fullstendig å oppløse polymeren. Debruken av virvel eller kraftig omrøring kan produsere mange bobler, som hindrer interaksjon av polymeren med QD. Tilsett 10 ml polymeroppløsning til 100 ml rundbunnet kolbe inneholdende InP / ZnS QDS i THF.
    3. Fordamp THF fra QD / polymer-løsningen ved anvendelse av en rotasjonsfordamper. Plassere kolben i et isbad mens inndamping for å lette interaksjon mellom polymer og QD. Avhengig av styrken av vakuum, er mest THF fordampes etter 10 min, og løsningen vises grumset.
      1. Når løsningen ble fordampet til 10 ml, fjern kolben fra en rotasjonsfordamper og tilsett 30 ml molekylær klasse vann. Returner kolben til en rotasjonsfordamper og fortsette å fordampe til 2 ml. Dette siste trinnet fordampning kan ta mange timer; sikre isbadet opprettholdes.
    4. Fjerne de vannoppløselige InP / ZnS QDS fra rundbunnet kolbe med en pipette. Filtrer den QD oppløsning ved bruk av en 3 ml plastsprøyte festet til et 0,1 um nylon syringe filter over i en 5 ml sentrifugerør.
    5. Plasser QDS inn i en 20 000 MWCO-membran dialyseenhet og dialyser mot 0,05 M boratbuffer pH 8,5 for å fjerne overskudd av polymer. (Tilsett langsomt 0,05 M natriumtetraboratdekahydrat til 0,05 M borsyre, under kraftig omrøring, inntil pH-verdien er 8,5 for å gjøre dette boratbufferoppløsning.) Ved hjelp av et vakuum-konsentrator, konsentrere QDS i boratbuffer til 1 ml.
    6. For lagring, rense løsning med nitrogengass før forsegling med Parafilm. De vannløselige INP / ZnS QDS er stabile i minst 4 måneder ved 4 ° C i mørket.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De ubelagte INP kjerner ikke vise til betydelig synlig fluorescens ved øyet. Men INP / ZnS (kjerne / skall) kvanteprikker synes fluorescerer ved øyet under UV-bestråling. Fluorescens INP / ZnS QDS ble karakterisert ved hjelp av fluorescens spektroskopi. Fluorescensen spekteret av QDS i heksaner (figur 1) eksitert ved 533 nm viser en hovedtopp sentrert ved 600 nm med en full bredde ved halve maksimum (FWHM) på 73 nm. Mens absorbans (0,2) forskjøvet i figur 1 kan bety QDS spredning lys, og dermed tilstedeværelsen av aggregerte QDS, blinkende analyse (se nedenfor) viser at de fleste QDS er singel, eller veldig små grupper, for QDS. Etter belegning med den amfifile polymer PMAL-d, ble det kvanteutbytte av InP / ZnS QDS undersøkt ved å sammenligne den integrerte fluorescens-intensiteten av QDS med rhodamin B som en standard 17. Kvanteutbyttet av QDS i heksaner var determined å være 7,96% i gjennomsnitt (2 målinger, 7,69% og 8,22%) og 6,03% i vann i gjennomsnitt (2 målinger, 5,98% og 6,08%).

Størrelsen på vannoppløselige InP / ZnS QDS ble karakterisert ved anvendelse av både transmisjonselektronmikroskopi (TEM) og dynamisk lysspredning (DLS). TEM-bilder, som bare visualisere nanokrystallaget kjerne og skall (InP / ZnS), ikke organiske ligander på overflaten, ble tatt med en forstørrelse på nominell 150,000X. Bildene ble analysert ved hjelp av Fiji ImageJ 18 og terskelen ble justert for å gi binære bilder. Minste og høyeste Feret sin diameter ble i gjennomsnitt å bestemme diameter på disse vannløselige QDS. Disse data demonstrerte små, relativt monodisperse QDS med en midlere diameter på 2,74 ± 0,72 nm (figurene 2A og B). Den effektive hydrodynamiske diameter av de QDS i vann ved pH 7, som er innkapslet i PMAL-d, ble målt ved bruk av DLS. Det bør værebemerket at den effektive hydrodynamiske diameter via DLS måler den solvatiserte QD, herunder organiske ligander og polymerer på overflaten av QD, i tillegg til vannmolekyler som interagerer med dem. Derfor DLS målinger er vanligvis mye større enn målinger som oppnås i TEM-eksperimenter. I denne målingen ble QDS antatt å være sfærisk og en total av 30 målinger ble tatt for å beregne den effektive diameteren av lydstyrken ved hjelp BIC delløsninger programvare. Disse verdiene ble beregnet, noe som gir en midlere diameter på 14,8 ± 6,0 nm (figur 2C).

For å avgjøre om de syntetiserte INP / ZnS QDS var egnet for single-molekyl bildebehandling, blinkende Analysen ble utført ved hjelp epifluorescence mikros 8. Selv om det ikke er mulig å se enkelt QDS ved hjelp av lys mikroskopi, analyse av "på" og "off" fluorescens utslippslandene kan brukes til å identifisere sIngle QDS puncta i fluorescens bilder. En puncta representerer en enkelt blinkende quantum dot viser en "på" som er differensiert fra "off" tilstand. En film av blinkende QDS (fortynnet til ca 100 pM i avionisert vann) ble tatt med en 63X, 1,4 NA, olje-nedsenking objektiv montert på en epifluorescence mikroskop med et passende filter kube og CCD-kamera. Bilder ble tatt med 30 msek eksponering fortløpende for 500 rammer. Blinkende analyse ble utført ved å analysere den gjennomsnittlige intensitet av en enkelt puncta (ca. 4 piksler) i hver ramme ved å bruke ImageJ 19 (figur 3A). Den distinkte gap i mellom "på" og "off" tilstander av våre QDS vise sitt potensial for enkelt-molekyl imaging (Figur 3B).

Interaksjonen av InP / ZnS QDS med celler, ble også undersøkt gjennom både toksisitet og cellulær internalisering. TilBegge studiene, mus neuroblastom (N2A) celler ble anvendt, og alle forsøk ble utført i cellemedium (50/50 D-MEM / Opti-MEM supplert med 10% føtalt bovint serum og antibiotikum / antimykotisk). En trypanblått toksisitet assay 20 ble utført ved å inkubere N2A-celler i 24 og 48 timer med varierende konsentrasjoner av QDS. Resultatene viser neglisjerbar toksisitet av N2A celler ved QD konsentrasjoner mellom 1-5 nM (figur 4). Å observere QD intern ble N2A celler inkubert med vannløselige INP / ZnS QDS i 12 timer på både 5 og 10 nM. Bilder fra celler inkubert med disse QDS synes å demonstrere en lysosomal lokalisering av QDS etter 12 timer (figur 5), som er i samsvar med andre internalise resultatene av nanopartikler 21.

Figur 1
Figur 1. Absorbans og Fluorescence Karakterisering av INP / ZnS QDS. Absorbance og korrigert fluorescens utslipp spektra av INP / ZnS i heksan spent på 533 nm, viser en maksimal absorbans ved 600 nm og en FWHM av 73 nm. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2. Size Analysis of Polymer-belagte InP / ZnS QDS i vann. (A) Sending elektronmikrografi av InP / ZnS QDS oppløst i vann (skala bar = 50 nm). (B) Partikkelstørrelsesfordeling histogram av TEM resultater med en midlere diameter på 2,74 ± 0,72 nm. (C) for dynamisk lysspredning analyse av InP / ZnS QDS i vann, og viser en midlere hydrodynamisk diameter på 14,8 ± 6,0 nm.large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. Blinker Analyse av INP / ZnS QDS. Enkelt fluorescerende puncta analyse detaljering tilstedeværelse av distinkte "på" og "off" sier gjennom (A) en blinkende profil INP / ZnS QDS i vann med 460 nm ± 25 nm eksitasjon filter , 500 nm lang pasning utslipp filter, og 475 nm dichroic speil, og (B) et histogram som viser den bimodal fordeling av piksel intensitet fra en QD blinke profil. klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5. Internalisering av INP / ZnS QDS i N2a celler. Fluorescens mikroskopibilde som viser internalisering av INP / ZnS QDS etter 12 timers inkubasjon med 0 nM kontroll (A) DIC (B) QD, og (C) overlegg, etter 12 timers inkubasjon med 5 nM QDS (D) DIC (E) QD, og ( (G) DIC (H) QD, og (I) overlegg. Scale bar = 10 mikrometer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denne protokollen beskriver syntesen av svært fluorescerende InP / ZnS QDS som kan brukes i mange biologiske systemer. QD produktene syntetiserte her oppviste en enkelt fluorescens-emisjonstopp sentrert ved 600 nm med en FWHM på 73 nm (figur 1), som er sammenlignbare med andre tidligere beskrevne synteser 12. Reaksjonstiden og reaksjonstemperaturen er svært avgjørende skritt på grunn av deres betydelig effekt på QD syntese kvalitet og repeterbarhet. Etter oppløseliggjøring i vann, QDS var innstilt på å ha en kvanteutbytte på ca 6%. Variasjon av reaksjonstiden, temperatur, eller forløper konsentrasjon tillater justering av QD størrelse og emisjonsbølgelengden, som kan anvendes i multi-spektral-applikasjoner.

Størrelse og overflateladning er svært viktige faktorer å vurdere når du bruker nanopartikler i biologiske systemer. For å minimere forstyrrelse av målet biomolekyler, bør QDS opprettholde en liten, manodisperse størrelse. I tillegg kan den overflateladningen av QDS i oppløsning bli modifisert for å redusere ikke-spesifikk binding mot utilsiktede mål. Syntesen av QDS som presenteres her produsert QDS med en diameter på 2,74 ± 0,72 nm med TEM (bare kjernen og skallet er synlige) (figurene 2A og 2B). Vannløselige QDS ble funnet å ha en effektiv hydrodynamisk diameter på 14,8 ± 6,0 nm, som kan sammenlignes med CD-baserte QDS for tiden anvendes for biologiske studier 22. Den overflateladning og funksjonaliteten av vandige QDS kan modifiseres ved ytterligere omsetning av de karboksylatgrupper kjemiske grupper i den amfifile polymer.

Blinker analyse ble brukt til å utforske egnetheten av disse INP / ZnS for enkelt-molekyl imaging studier. Siden det ikke er mulig å visualisere de enkelte QDS ved hjelp av lysmikroskopi, kan blinkingen av de enkelte QDS brukes til å identifisere enkeltpartikler. Dette blinker fenomenet er vekslingen mellom diskrete &# 34; on "og" off "fluorescens sier 23, som kan bli undersøkt ved hjelp av gjennomsnittlig pikselintensiteten enkelt fluorescerende QD puncta over tid Fluorescens spor av INP / ZnS QD puncta demonstrere karakteristisk." På "og" off "tilstander ( Figur 3A). videre er det ingen overlapping mellom "på" og "av" tilstander av en enkelt puncta (figur 3B), som har vært brukt i tidligere studier for å skille enkeltpartikler 8.

Ytterligere eksperimenter ble benyttet for å utforske egnetheten av disse InP / ZnS QDS for cellestudier. En trypanblått toksisitet analyse ble utført for å bedømme det biologiske forenelighetsmiddel av InP / ZnS QDS. Etter inkubering i 24 timer opp til 48 timer ved QD konsentrasjoner i området 1-5 nm, ble det observert ubetydelig toksisitet (figur 4), som er sammenlignbart med toksisitetsstudier for InP / ZnS QDS 11. Betydelig toksisitet ble ikke observert below 25 nM; denne konsentrasjonen er mye høyere enn det som kreves for mange biomedisinske anvendelser. For eksempel, enkelt-molekyl imaging studier krever ofte pM konsentrasjoner av QD sonden for å merke et representativt antall overflate-bundet cellulære reseptorer 24. I tillegg N2A celler inkubert med QDS ved 5 nM eller 10 nM i 12 timer i cellemateriale tyder på at QDS internaliseres via endocytose, dvs. QDS viser et punktformet fargemønster inne i cellene (figur 5). Disse resultatene indikerer egnetheten av disse INP / ZnS QDS for å undersøke cellulære prosesser.

Denne protokollen beskriver syntese og funksjonalisering av vannoppløselige InP / ZnS QDS med intens fluorescensemisjonen, forholdsvis liten størrelse-dispersitet, og biologisk kompatibilitet. Den høye kvaliteten på disse QD produktene er angitt ved visualisering av enkelt QDS i fluorescens mikroskopi, noe som viser at de er egnet for enkelt-molecule bildebehandling. Det er forventet at disse Cd-fri QDS er potensielt mye mindre toksisk for biologiske systemer studert, så vel som de forskere som ser på dem. Som sådan, er bruken av disse i-baserte QDS for biomedisinske anvendelser en fornuftig alternativ til Cd-baserte QDS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noe å avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne ønsker å takke for Institutt for kjemi og Graduate College ved Missouri State University for sin støtte til dette prosjektet. Vi erkjenner også Elektronmikroskopi laboratoriet på Frederick National Laboratory for Cancer Research for bruk av deres transmisjonselektronmikroskop og karbon-belagt nett.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Oleylamine Acros 129540010
Zinc(II) chloride Sigma 030-003-00-2
Indium(III) chloride Chem-Impex 24560
Tris(dimethylamino)phosphine Encompass 50-901-10500
1-dodecanethiol Acros 117625000
Hexanes Fisher Sci H292-4
Acetone TransChemical UN 1090
Zinc Stearate Aldrich Chem 307564-1KG
Tetrahydrofuran Acros 34845-0010
Molecular Water Fisher Sci BP2470-1
Poly(maleic anhyrdride-alt-1-tetradecene), 3-(dimethylamino)-1-propylamine derivative Sigma 90771-1G
Boric acid Fisher Sci BP168-500
Sodium Tetraborate Decahydrate Fisher Sci BP175-500
Rhodamine B Aldrich Chem R95-3
Nitrogen gas Airgas UN1066
Trypan blue Thermo Sci SV30084.01
3 ml plastic Luer-lock syringe BD 309657
Luer-lock Needle Air-Tite 8300014471 4 inch, 22 gauge
50 ml polypropyene centrifuge tube Falcon 352098
250 ml centrifuge bottle Thermo Sci 05-562-23 Nalgene PPCO
5 ml centrifuge tubes Argos-Tech T2076
1.5 ml microcentrifuge tubes Bio Plas 4150
0.1 μm Syringe filter Whatman 6786-1301 Puradisc 13 mm nylon filter
Slide-A-Lyzer MINI Dialysis Unit Thermo Sci 69590 20,000 MWCO
Rotary Evaporator Heidolph
Centrifuge 5072 Eppendorf Swinging Bucket with 50 ml tube adapters
Lambda 650 UV/VIS Spectrometer Perkin Elmer UV-Vis Spectrophotometer
LS 55 Fluorescence Spectrometer Perkin Elmer Fluorometer
Axio Observer.A1 Zeiss epifluorescence microscope
AxioCam MRm Zeiss CCD Camera
Tecnai TF20 Microscope FEI Transmisison Electron Miscroscope
TEM Eagle CCD FEI TEM CCD Camera
NanoBrook Omni DLS Brookhaven Dynamic Light Scattering Instrument

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Alivisatos, A. P. Semicondictor clusters, nanocrystals, and quantum dots. Science. 271 (5251), 933-937 (1996).
  2. Michalet, X., et al. Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics. Science. 307 (5709), 538-544 (2005).
  3. Jaiswal, J. K., Mattoussi, H., Mauro, J. M., Simon, S. M. Long-term multiple color imaging of live cells using quantum dot bioconjugates. Nat. Biotechnol. 21 (1), 47-51 (2009).
  4. Deerinck, T. J. The application of fluorescent quantum dots to confocal, multiphoton, and electron microscopic imaging. Toxicol. Pathol. 36 (1), 112-116 (2008).
  5. Smith, A. M., Duan, H., Mohs, A. M., Nie, S. Bioconjugated quantum dots for in vivo molecular and cellular imaging. Adv. Drug Deliv. Rev. 60 (11), 1226-1240 (2008).
  6. Jamieson, T., et al. Biological applications of quantum dots. Biomaterials. 28 (31), 4717-4732 (2007).
  7. Lidke, D. S., Arndt-Jovin, D. J. Imaging takes a quantum leap. Physiology. 19, 322-325 (2004).
  8. Fichter, K. M., Flajolet, M., Greengard, P., Vu, T. Q. Kinetics of G-protein-couple receptor endosomal trafficking pathways revealed by single quantum dots. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107 (43), 18658-18663 (2010).
  9. Smith, A. M., Ruan, G., Rhyner, M. N., Nie, S. Engineering luminescent quantum dots for in vitro molecular and cellular imaging. Ann. Biomed. Eng. 34 (1), 3-14 (2006).
  10. Derfus, A. M., Chan, W. C. W., Bhatia, S. N. Probing the cytotoxicity of semiconductor quantum dots. Nano Lett. 4 (1), 11-18 (2004).
  11. Brunetti, V., et al. InP/ZnS as a safer alternative to CdSe/ZnS core/shell quantum dots: in vitro and in vivo toxicity assessment. Nanoscale. 5 (1), 307-317 (2013).
  12. Song, W., et al. Amine-derived synthetic approach to color-tunable InP/ZnS quantum dots with high fluorescent qualities. J. Nanopart. Res. 15 (1750), (1750).
  13. Dabbousi, B. O., et al. (CdSe)ZnS core-shell quantum dots: Synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrystallites. J. Phys. Chem. B. 101 (46), 9463-9475 (1997).
  14. Micic, O. I., Curtis, C. J., Jones, K. M., Sprague, J. R., Nozik, A. J. Synthesis and characterization of InP quantum dots. J. Phys. Chem. 98 (19), 4966-4969 (1994).
  15. Qi, L., Gao, X. Quantum dot-amphipol nanocomplex for intracellular delivery and realtime imaging of siRNA. ACS Nano. 2 (7), 1403-1410 (2008).
  16. Xie, R., Zheng, L., Peng, X. Nucleation kinetics vs chemical kinetics in the initial formation of semiconductor nanocrystals. J. Am. Chem. Soc. 131 (42), 15457-15466 (2009).
  17. Williams, A. T. R., Winfield, S. A., Miller, J. N. Relative fluorescence quantum yields using a computer-controlled luminescence spectrometer. Analyst. 108, 1067-1071 (1983).
  18. Schindelin, J., et al. Fiji: An open-source platform for biological-image analysis. Nat. Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
  19. Schnieder, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat. Methods. 9, 671-675 (2012).
  20. Jin, Y., Kannan, S., Wu, M., Zhao, J. X. Toxicity of luminescent silica nanoparticles to living cells. Chem. Res. Toxicol. 20 (8), 1126-1133 (2007).
  21. Corazzari, I., Gilardino, A., Dalmazzo, S., Fubini, B., Lovisolo, D. Localization of CdSe/ZnS quantum dots in the lysosomal acidic compartment of cultured neurons and its impact on viability: potential role of ion release. Toxicol. In Vitro. 27 (2), 752-759 (2013).
  22. Pons, T., Uyeda, H. T., Medintz, I., Mattoussi, H. Hydrodynamic dimensions, electrophoretic mobility, and stability of hydrophilic quantum dots. J. Phys. Chem. B. 110 (41), 20308-20316 (2006).
  23. Durisic, N., Wiseman, P., Grutter, P., Heyes, C. D. A common mechanism underlies the dark fraction formation and fluorescence blinking of quantum dots. ACS Nano. 3 (5), 1167-1175 (2009).
  24. Vermehren-Schmaedick, A., et al. Heterogeneous intracellular trafficking dynamics of brain-derived neurotropic factor complexes in the neuronal soma revealed by single quantum dot tracking. PLoS ONE. 9 (4), e95113 (2014).

Tags

Kjemi kvanteprikker syntese indiumfosfid Cellular Imaging nanopartikler Fluorescens

Erratum

Formal Correction: Erratum: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications
Posted by JoVE Editors on 02/29/2016. Citeable Link.

A correction was made to: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications. There was an error with an author's given name. The author's name was corrected to:

Katye M. Fichter

from:

Kathryn M. Fichter.

Syntese av Cd-fri INP / ZnS kvanteprikker Passer for Biomedical Applications
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ellis, M. A., Grandinetti, G.,… More

Ellis, M. A., Grandinetti, G., Fichter, K. M. Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications. J. Vis. Exp. (108), e53684, doi:10.3791/53684 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter