Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Syntes av Cd-fria InP / ZnS kvantprickar Lämplig för biomedicinska tillämpningar

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

Kvantprickar (QDs) är halvledande nanokristaller som uppvisar fluorescerande egenskaper vid bestrålning med ljus 1. På grund av sin ringa storlek (2-5 nm), som liknar många större biomolekyler, och lätthet att biofunctionalization, QDs är ett mycket attraktivt verktyg för biomedicinska tillämpningar. De har funnit användning i biologisk märkning, enda molekyl levande cell imaging, drug delivery, in vivo imaging, detektion av patogener, och spårning cell, bland många andra användningsområden 2-8.

CD-baserade QDs har oftast används i biomedicinska tillämpningar på grund av deras intensiva fluorescens och smala emissionstoppbredderna 9. Dock har farhågor väckts på grund av potentiella toxiciteten hos Cd 2+ joner 10 som kan frigöras genom nedbrytning av nanopartiklar. Nyligen har InP-baserade QDs undersökts som ett alternativ till Cd-baserade QDs eftersom de upprätthåller många fluorescensegenskaperCd-baserade QDs och kan vara mer biokompatibla 11. CD-baserade QDs har visat sig vara betydligt giftigare än InP-baserade QDs i in vitro-analyser vid koncentrationer så låga som 10:00, efter bara 48 timmar 11.

Fluorescensemissions färg QDs är storleks avstämbar en. Det vill säga, eftersom storleken på de QD ökar är rödskiftade fluorescensemissionen. Storleken och storleks dispersitet av QD produkterna kan modifieras genom att ändra temperaturen, reaktionstiden, eller prekursor-förhållanden koncentrations under reaktionen 12. Medan emissionstoppen av InP QDs är typiskt bredare och mindre intensiv än Cd-baserade QDs kan InP QDs göras i en mängd olika färger som syftar till att undvika spektral överlappning, och är tillräckligt intensiv för de flesta biomedicinska tillämpningar 12. Syntesen beskrivs i detta protokoll ger QDs med en röd emissionstopp centrerad vid 600 nm.

Flera åtgärder vidtas after syntes av QD kärnor för att bibehålla den optiska integritet QDs och att göra dem kompatibla för biologiska tillämpningar. Ytan på QD kärna måste skyddas från oxidation eller ytdefekter som kan orsaka härdning; därför ett ZnS skal belagd över kärnan för att producera InP / ZnS (kärna / skal) QDs 13. Denna beläggning har visat sig skydda fotoluminiscens av QD produkten. Närvaron av zinkjoner under InP QD syntes har visat att begränsa ytdefekter, samt minskning storleksfördelning 12. Även med närvaro av Zn2 + i reaktionsmediet, syntes av InZnP är högst osannolikt 12. Efter beläggning, resulterar InP / ZnS QDs belagda i hydrofoba ligander, såsom trioktylfosfinoxid (TOPO) eller oleylamin 12,14. En amfifil polymer kan interagera med hydrofoba ligander på QD yta samt bulkvattenmolekyler för att förläna vattenlöslighet 15. Amfifila polymerer med carboxylate kemiska grupper kan användas som "kemiska handtag" för att ytterligare funktionalisera de QDs.

Detta protokoll specificerar syntes och funktionalisering av vattenlösliga InP / ZnS QDs med mycket intensiv fluorescensemissionen och relativt liten storlek-dispersitet. Dessa QDs är potentiellt mindre giftiga än vanligen använda CdSe / ZnS QDs. Häri ger syntes av InP / ZnS QDs ett praktiskt alternativ till Cd-baserade QDs för biomedicinska tillämpningar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Syntes av indiumfosfid / zinksulfid (InP / ZnS) kvantprickar

  1. Syntes av indiumfosfid (InP) Quantum Dot kärnor
    1. Passa en 100 ml rundbottnad, 3-halsad, kolv med en 12-tums kondensor. Tillsätt 30 ml oleylamin (OLA), 0,398 g indium (III) klorid (InCl 3), 0,245 g zink (II) klorid (ZnCl2) och rör om under evakuering vid RT med användning av ett vakuum under 1 timme. Lösningen bör visas färglös med en vit fällning.
    2. Med användning av en värmemantel med en termoelement och proportional-integral-derivata (PID) temperaturregulator, öka temperaturen hos lösningen till 120 ° C. Evakuera lösningen under vakuum under 20 min för att avlägsna lågkokande orenheter som kan påverka kärnan tillväxt.
      Notera: Även om det är möjligt att använda en sandbad och termometer, under användning av en värmemantel och PID ökar enhetligheten och reproducerbarheten av reaktionsprodukterna.
    3. Under inert gas (t.ex., N 2), återloppskokning av lösningen och öka temperaturen till 220 ° C under 15 min. Den InCl 3 och ZnCl2 fullständig upplösning, vilket resulterar i en blekt gul lösning. Låt temperaturen stabiliseras under 10 min.
    4. Rensa en disponibel, 3 ml plastspruta och 4 tum, 22 G nål med kvävgas. Användning av sprutan, snabbt leverera 0,5 ml tris (dimetylamino) fosfin (TDMAP) till InCl 3 lösningen. Lösningens temperatur minskar något och återvänder till 220 ° C. Förändringarna lösning från transparent, blekgul till ogenomskinlig, svart.
    5. Efter 9,5 min, ta bort reaktionskolven från värmemanteln tills temperaturen sjunker under 200 ° C. För att skydda integriteten hos InP kärnor, gå direkt till ZnS beläggningen i steg 1.2.1.
  2. Syntes av zinksulfid (ZnS) Quantum Dot Shells
    1. Placera reaktionskolven från steg 1.1.5 på en värmemantel och stabilisera temperatur vid 200 ° C. Tillsätt långsamt 3,58 g dodekantiol (DDT) under loppet av 15 sek till lösningen innehållande InP QDs. Låt lösningen reagera under 1 timme.
      Notera: ZnS skaltjocklek kan varieras genom ökning eller minskning av mängden zinkstearat tillsätts i steg 1.2.4. Förändra mängden ZnCl2 eller dodekantiol i steg 1.1.1 och 1.2.1 kan avsevärt påverka kvaliteten på QDs genom att ändra reaktionskinetik.
      1. Efteråt, ta bort reaktionskolven från värmemanteln och låt lösningen svalna till ca 60 ° C.
    2. När InP / ZnS lösningen når ~ 60 ° C, tillsätt 10 ml hexan och överföra hela lösningen av ca 45 ml till en 50 ml polypropylen centrifugrör. Centrifugera provet (3000 xg under 10 minuter) för att avlägsna oreagerade fasta prekursorer.
    3. Försiktigt överföra supernatanten till ett 250 ml polypropen centrifugflaska, tillsätt 200 ml aceton, och centrifugera lösningen (3.000 xg under 10 min) för utfällning av InP / ZnS QDs. Denna volym kan också delas jämnt i fyra 50 ml rör för centrifugering om en centrifug med nödvändiga rotor / tillbehör inte är tillgängligt. Dekantera supernatanten och torka QD pelleten noggrant med kvävgas för att avlägsna aceton.
    4. Resuspendera QDs i 20 ml OLA använder ultraljudsbehandling, överför till en 50 ml rundbottnad, 3-halsad kolv innehållande 0,474 g zinkstearat, och rör om. Evakuera lösningen under vakuum under 20 min vid RT.
    5. Under kvävgas, öka temperaturen till 180 ° C och låt reaktionen fortsätta i 3 timmar. Även om det inte finns några märkbara synförändringar till reaktionslösningen som inträffar under denna reaktion, lägga zinkstearat ökar ZnS godstjocklek, vilket ökar QY genom att förbättra ytan passivering av QDs 12.. När reaktionen är klar, ta bort kolven från värmemanteln och låt lösningen svalna till ca 60 ° C.
    6. När InP / ZnS solutipå når ~ 60 ° C, tillsätt 20 ml hexan och överför till en 50 ml polypropylen centrifugrör. Centrifugera provet (3000 x g under 10 min) för att avlägsna oreagerad zinkstearat.
    7. Försiktigt överföra supernatanten till ett 250 ml polypropen centrifugflaska, tillsätt 200 ml aceton, och centrifugera lösningen (3000 x g under 10 min) för utfällning av InP / ZnS QDs. Dekantera försiktigt supernatanten och torka noggrant med kvävgas för att avlägsna aceton.
    8. Lös InP / ZnS QD pelleten i 30 ml hexan. Vortex och sonikera lösningen kort för att säkerställa fullständig dispergering.
    9. Upprepa reningssteg 1.2.6-1.2.8 två gånger för att säkerställa grundlig borttagning av överskott organiska ligander. Interaktioner mellan den amfifila polymeren och QD i steg 1,2 kan äventyras i närvaro av överskott av ligander.
    10. Med beräkningar som beskrivs av Xie, et al. 16, bestämma storleken och koncentrationen av de syntetiserade InP / ZnS QDs användning av UV-Vis-spektroskopi.

2. vattenSolubilisering av InP / ZnS kvantprickar Använda en amfifil polymer

  1. vatten Solubilisering
    1. Med användning av de InP / ZnS QDs från steg 1.2.10, späd en del av QDs med hexaner för erhållande av 1 ml av 1 | iM QDs.
      1. I ett centrifugrör, överföra 0,25 ml InP / ZnS QDs i varje rör. Tillsätt 1 ml aceton eller metanol till centrifugröret och centrifugera (3000 x g under 10 min). Försiktigt bort supernatanten och lös varje fällning i en ml tetrahydrofiiran (THF).
      2. Överför InP / ZnS QDs upplösta i THF till en 100 ml rundbottnad kolv och späd med 16 ml THF. Att minska antalet aggregat i lösning, sonikera de QDs för 5-10 min.
    2. Lös upp 30 mg poly (maleinsyra andhydride- alt -1-oktadecen), 3- (dimetylamino) -1-propylamin (pMAL-d) i 10 ml av molekylärbiologisk kvalitet vatten. Vattenbad sonikering eller försiktig omröring tills lösningen är genomskinlig är tillräcklig för att fullständigt lösa polymeren. Deanvändning av virvel eller kraftig omrörning kan producera många bubblor vilket förhindrade interaktion av polymeren med QD. Tillsätt 10 ml polymerlösning till en 100 ml rundkolv innehållande InP / ZnS QDs i THF.
    3. Avdunsta THF från QD / polymerlösningen med hjälp av en rotationsindunstare. Placera kolven i ett isbad under indunstning för att underlätta samverkan mellan polymeren och QD. Beroende på styrkan av vakuum, är mest THF avdunstas efter 10 minuter och lösningen verkar grumlig.
      1. När lösningen indunstas till 10 ml, ta bort kolven från rotationsindunstare och tillsätts 30 ml av molekylärbiologisk kvalitet vatten. Returnera kolven till rotationsindunstaren och fortsätter att avdunsta till 2 ml. Denna slutliga förångningssteget kan ta många timmar; säkerställa isbadet bibehålls.
    4. Ta bort de vattenlösliga InP / ZnS QDs från rundkolv med en pipett. Filtrera QD lösningen med en plastspruta 3 ml kopplad till en 0,1 pm nylon syringe filtrera till en 5 ml centrifugrör.
    5. Placera QDs i en 20.000 MWCO membran dialysavdelningen och dialysera mot 0,05 M boratbuffert pH 8,5 för att avlägsna överskott polymer. (Tillsätt långsamt 0,05 M natriumtetraborat-dekahydrat till 0,05 M borsyra, under kraftig omröring, tills pH är 8,5 för att göra denna boratbuffertlösning.) Med hjälp av en vakuumkoncentrator, koncentrera de QDs i boratbuffert till 1 ml.
    6. För lagring, rensa lösningen med kvävgas före försegling med Parafilm. De vattenlösliga InP / ZnS QDs är stabila under minst 4 månader vid 4 ° C i mörker.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De obelagda InP kärnorna inte visar betydande synlig fluorescens med ögat. Men InP / ZnS (kärna / skal) kvantprickar verkar fluorescera ljust av ögat under UV-strålning. Fluorescensen av InP / ZnS QDs präglades med hjälp av fluorescensspektroskopi. Fluorescensspektrumet för QDs i hexaner (figur 1) exciteras vid 533 nm visar en huvudtopp centrerad vid 600 nm med en halvvärdesbredd (FWHM) av 73 nm. Medan absorbansen (0,2) förskjutning i figur 1 kan innebära QDs spridnings ljus, och därmed närvaron av aggregerade QDs, blinkande analys (se nedan) visar att de flesta QDs är enkel, eller mycket små grupper av QDs. Efter beläggning med den amfifila polymeren pMAL-d, var kvantumutbytet av InP / ZnS QDs undersöktes genom att jämföra den integrerade fluorescensintensiteten hos QDs med rodamin B som en standard 17. Kvantumutbytet av QDs i hexaner var dfastställs som 7,96% i genomsnitt (2 mätningar, 7,69% och 8,22%) och 6,03% i vatten i genomsnitt (2 mätningar, 5,98% och 6,08%).

Storleken på vattenlösliga InP / ZnS QDs karakteriserades med användning av både transmissionselektronmikroskopi (TEM) och dynamisk ljusspridning (DLS). TEM-bilder, som endast visualisera nanokristallen kärna och skal (InP / ZnS), inte organiska ligander på ytan, fångades vid en nominell förstoring av 150,000X. Bilderna analyserades med Fiji ImageJ 18 och tröskelvärdet justeras för att ge binära bilder. De minsta och största Féret s diameter var i genomsnitt att bestämma diametrarna av dessa vattenlösliga QDs. Dessa data demonstrerade små, relativt monodispersa QDs med en genomsnittlig diameter av 2,74 ± 0,72 nm (figurerna 2A & B). Den effektiva hydrodynamiska diametern hos de QDs i vatten vid pH 7, inkapslade i pMAL-d, mättes från att använda DLS. Det borde varanoterade att den effektiva hydrodynamiska diameter via DLS mäter den solvatiserade QD, inklusive organiska ligander och polymerer på ytan av den QD, såväl som vattenmolekyler som interagerar med dem. Därför DLS mätningar är i allmänhet mycket större än mätningar som erhållits i TEM experiment. I denna mätning var QDs antas vara sfärisk och totalt 30 mätningar fångades för att beräkna den effektiva diametern av volymen med BIC dellösningar programvara. Dessa värden medelvärdesbildades, vilket ger en medeldiameter av 14,8 ± 6,0 nm (figur 2C).

I syfte att fastställa om de syntetiserade InP / ZnS QDs var lämpliga för enda molekyl avbildning, blinkande analys utfördes med användning av epifluorescensmikroskopi 8. Även om det inte är möjligt att se individuella QDs med ljusmikroskop, analys av "på" och "off" fluorescensemissionstillstånd kan användas för att identifiera sIngle QDs puncta i fluorescensbilder. En puncta representerar en enda blinkande quantum dot uppvisar en "on" tillstånd som skiljer sig från den "off" tillstånd. En film av blinkande QDs (utspädd till ca 100 pM i avjoniserat vatten) fångades med användning av en 63X, 1,4 NA, oljeimmersionsobjektiv monterad på ett epifluorescensmikroskop med ett lämpligt filter kub och CCD-kamera. Bilder fångades med 30 ms exponering i följd för 500 ramar. Blinkande analys utfördes genom att analysera den genomsnittliga intensiteten hos en enda puncta (cirka 4 bildelement) i varje ram med ImageJ 19 (figur 3A). Den distinkta gap mellan "på" och "off" tillstånd av våra QDs visar deras potential för en enda molekyl avbildning (Figur 3B).

Samspelet mellan de InP / ZnS QDs med celler undersöktes också genom både toxicitet och cellulära internalisering. Förbåda studierna musneuroblastom (N2A-celler) användes och alla experiment utfördes i cellulära medium (50/50 D-MEM / Opti-MEM kompletterat med 10% fetalt bovint serum och antibiotika / antimykotika). En trypan assay blå toxicitet 20 utfördes genom att inkubera N2A-celler för 24 och 48 h med varierande koncentrationer av QDs. Resultaten visar försumbar toxicitet N2A-celler på QD koncentrationer mellan 1-5 nM (Figur 4). För att observera QD internaades N2A-celler inkuberades med vattenlösliga InP / ZnS QDs för 12 h vid både 5 och 10 nM. Bilder av celler inkuberade med dessa QDs tycks påvisa ett lysosomalt lokalisering av QDs efter 12 h (fig 5), som är förenlig med andra internalise resultaten av nanopartiklar 21.

Figur 1
Figur 1. Absorbansen och fluorescens karakterisering av InP / ZnS QDs. Absorbansen och korrigerade fluorescensemissionsspektra för InP / ZnS i hexan exciteras vid 533 nm, som visar en maximal absorbans vid 600 nm och en FWHM av 73 nm. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 2
Figur 2. Storlek Analys av polymerbelagda InP / ZnS QDs i vatten. (A) transmissionselektronmikroskopbild av InP / ZnS QDs upplösta i vatten (skala bar = 50 nm). (B) Partikelstorleksfördelning histogram över TEM-resultat med en genomsnittlig diameter av 2,74 ± 0,72 nm. (C) Dynamisk ljusspridning analys av InP / ZnS QDs i vatten, visar en genomsnittlig hydrodynamisk diameter på 14,8 ± 6,0 nm.large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3. Blinkande Analys av InP / ZnS QDs. Single fluorescerande puncta analys med uppgifter om förekomsten av distinkta "på" och "off" säger genom (A) en blinkande profil InP / ZnS QDs i vatten med hjälp av 460 nm ± 25 nm excitationsfilter , 500 nm långpassemissionsfilter och 475 nm dikroisk spegel, och (B) ett histogram som uppvisar bimodal fördelning av pixelintensiteten från ett QD blinkande profil. klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 5
Figur 5. Internalisering av InP / ZnS QDs i N2a celler. Fluorescensmikro visar internaliseringen av InP / ZnS QDs efter 12 h inkubation med 0 nM kontroll (A) DIC (B) QD, och (C) överlagring, efter 12 timmar inkubation med 5 nM QDs (D) DIC (E) QD, och ( (G) DIC (H) QD, och (I) överlagring. Skala bar = 10 mikrometer. Klicka god här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Detta protokoll specificerar syntes av höggradigt fluorescerande InP / ZnS QDs som kan användas i många biologiska system. De QD produkter syntetiserade här uppvisade en enda fluorescensemissionstopp centrerad vid 600 nm med en FWHM av 73 nm (fig 1), som är jämförbar med andra tidigare beskrivna synteserna 12. Reaktionstiden och reaktionstemperaturen är extremt avgörande steg på grund av deras djupgående effekt på QD syntes kvalitet och repeterbarhet. Efter upplösning i vatten, QDs hade bestämt sig för att ha ett kvantutbyte av cirka 6%. Variation av koncentrationen reaktionstid, temperatur, eller prekursor tillåter avstämning av QD storlek och emissionsvåglängd, som kan användas i multispektrala tillämpningar.

Storlek och ytladdning är oerhört viktiga faktorer att tänka på när man använder nanopartiklar i biologiska system. För att minimera störningar av mål biomolekyler bör QDs upprätthålla en liten, monodisperse storlek. Dessutom kan ytladdningen hos QDs i lösning modifieras för att minska icke-specifik bindning mot oavsiktliga mål. Syntesen av QDs presenteras här producerade QDs med en diameter på 2,74 ± 0,72 nm genom TEM (endast kärnan och skalet är synliga) (figurerna 2A och 2B). Vattenlösliga QDs befanns ha en effektiv hydrodynamisk diameter på 14,8 ± 6,0 nm, vilket är jämförbart med Cd-baserade QDs närvarande används för biologiska studier 22. Ytladdningen och funktionaliteten hos vattenhaltiga QDs kan modifieras genom ytterligare reaktion av de karboxylat- kemiska grupper av den amfifila polymeren.

Blinkande analys användes för att undersöka lämpligheten av dessa InP / ZnS för enda molekyl imaging studier. Eftersom det inte är möjligt att visualisera individuella QDs med ljusmikroskop, kan den blinkande av individuella QDs användas för att identifiera enstaka partiklar. Detta blinkande fenomen är växlingen mellan diskreta &# 34; på "och" off "fluorescens anger 23, som kan undersökas med hjälp av den genomsnittliga pixelintensiteten enda fluorescerande QD puncta över tiden fluorescens spår av InP / ZnS QD puncta visar karakteristiska." På "och" off "tillstånd ( Figur 3A). Dessutom finns det ingen överlappning mellan "på" och "off" tillstånd av en enda puncta (figur 3B), som har använts i tidigare studier att skilja enstaka partiklar 8.

Ytterligare experiment har använts för att undersöka lämpligheten av dessa InP / ZnS QDs för cellulära studier. En trypan analys blå toxicitet utfördes för att bedöma biokompatibilitet av InP / ZnS QDs. Efter inkubation under 24 timmar upp till 48 timmar vid QD koncentrationer varierande från 1-5 nM, var försumbar toxicitet observerades (Figur 4), vilket är jämförbart med studier för InP / ZnS QDs 11 toxicitet. Betydande toxicitet observerades inte below 25 nM; denna koncentration är mycket högre än vad som krävs för många biomedicinska tillämpningar. Till exempel, en enda molekyl imaging studier kräver ofta pM koncentrationer av QD sonden att märka ett representativt antal ytbundna cellulära receptorer 24. Dessutom, N2A-celler inkuberade med QDs vid 5 nM eller 10 nM i 12 h i cellulära media indikerar att QDs internalis via endocytos, dvs QDs uppvisa en punktuell färgningsmönster inom cellerna (Figur 5). Dessa resultat tyder på lämpligheten av dessa InP / ZnS QDs för att undersöka cellulära processer.

Detta protokoll detaljer syntes och funktionalisering av vattenlösliga InP / ZnS QDs med intensiv fluorescensemission, relativt liten storlek-dispersitet och biologisk kompatibilitet. Den höga kvaliteten på dessa QD produkter indikeras av visualisering av enstaka QDs i fluorescensmikroskopi, vilket visar att de är lämpliga för enkel-molecule avbildning. Det förväntas att dessa Cd fria QDs är potentiellt mycket mindre toxiska för biologiska system som studerats, såväl som de forskare att studera dem. Som sådan, är användningen av dessa I-baserade QDs för biomedicinska tillämpningar en försiktig alternativ till Cd-baserade QDs.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har ingenting att lämna ut.

Acknowledgments

Författarna erkänner tacksamt Institutionen för kemi och Graduate College vid Missouri State University för deras stöd för detta projekt. Vi erkänner också elektronmikroskopi Laboratory vid Frederick National Laboratory för cancerforskning för användning av deras transmissionselektronmikroskop och kolbelagda galler.

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

Kemi Kvantprickar Synthesis indiumfosfid Cellular Imaging nanopartiklar Fluorescence

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.

Syntes av Cd-fria InP / ZnS kvantprickar Lämplig för biomedicinska tillämpningar
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