Method Article

الكم النقاط المدمجة لواحدة جزيء التصوير

DOI:

10.3791/4236

⸱

October 9th, 2012

 , 
1Department of Biomedical Engineering, Emory University, 2Department of Chemistry, Georgia Institute of Technology

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وصفنا إعداد نقاط الكم الغروية مع حجم مصغر لتصوير الهيدروديناميكية مضان واحدة جزيء. مقارنة نقاط الكم التقليدية، هذه الجسيمات النانوية هي مماثلة في الحجم إلى البروتينات الكروية وهي الأمثل لواحدة جزيء السطوع والاستقرار ضد التحلل الضوئي، ومقاومة غير محددة ملزمة للبروتينات وخلايا.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

واحدة جزيء التصوير أداة مهمة لفهم آليات وظيفة الجزيئية البيولوجية والرؤية وعدم التجانس المكاني والزماني من السلوكيات الجزيئي التي تكمن وراء البيولوجيا الخلوية 1-4. الصورة لجزيء الفردية للمصلحة، فمن عادة مترافق إلى علامة فلوري (صباغة، البروتين، وحبة، أو الكم نقطة)، ولاحظ مع epifluorescence أو الكلي المجهر التأمل الداخلي (TIRF) مضان. بينما الأصباغ والبروتينات الفلورية كانت الدعامة الأساسية لمضان التصوير على مدى عقود، من مضان غير مستقر في ظل تدفقات عالية الفوتون اللازمة لمراقبة الجزيئات الفردية، مما أسفر سوى بضع ثوان للمراقبة قبل فقدان كامل للإشارة. حبات الخرز والمطاط صبغ المسمى توفير الاستقرار تحسنت إشارة لكن على حساب حجم أكبر بشكل كبير الهيدروديناميكية التي يمكن أن تغير deleteriously نشر وسلوك جزيء قيد الدراسة ntent "> نقاط الكم (QDs) توفر التوازن بين هذين النظامين للمشاكل. وتتكون هذه الجسيمات النانوية من المواد أشباه الموصلات ويمكن هندستها مع الحجم الصغير مع المقاومة hydrodynamically استثنائية للتحلل الضوئي 5. وهكذا في السنوات الأخيرة كان لها دور أساسي QDs في تمكين على المدى الطويل مراقبة سلوك الجزيئات المعقدة على مستوى جزيء واحد، ولكن ما زالت هذه الجسيمات تم العثور لعرض ضعف الانتشار في البيئات المزدحمة مثل الجزيئية السيتوبلازم الخلوي ومتشابك الخلايا العصبية الحلقي، حيث لا تزال أحجامها كبيرة جدا 4،6 ، 7.

ونحن مؤخرا المهندسة والنوى والطلاء سطح QDs لحجم مصغر الهيدروديناميكية، في حين تحقيق التوازن بين إزاحة للاستقرار الغروية، صمود للضوء، والسطوع، وملزم غير محددة التي أعاقت فائدة QDs المضغوط في 8،9 الماضية. الهدف من هذه المقالة هو لإثباتتركيب، وتعديل، وتوصيف هذه البلورات النانوية الأمثل، يتكون من قرص مضغوط سبائك الزئبق X 1-X سي الأساسية المغلفة مع الزنك العازلة ذ CD 1-Y قذيفة S، المزيد المغلفة مع يجند البوليمر تعديل متعدد الأسنان مع البولي ايثيلين جلايكول قصيرة ( PEG) سلاسل (الشكل 1). مقارنة مع البلورات النانوية CdSe التقليدية، الزئبق أسطوانة 1-X سبائك سي تتيح قدرا أكبر من عائدات الكم من مضان، مضان في الأطوال الموجية الحمراء وتحت الحمراء القريبة لتعزيز إشارة الضوضاء لفي الخلايا، والإثارة في غير السامة للخلايا موجات مرئية. متعدد الأسنان الطلاء البوليمر ربط سطح النانوية في التشكل مغلقة ومسطحة لتقليل حجم الهيدروديناميكية، وPEG يحيد التهمة سطح ملزمة للحد من غير محدد إلى الخلايا والجزيئات الحيوية. والنتيجة النهائية هي النانوية مع نيون الزاهية الانبعاثات بين 550-800 نانومتر وحجم إجمالي الهيدروديناميكية بالقرب 12 ميل بحري. هذا هو في لياليمجموعة AME حجم والعديد من البروتينات الكروية قابلة للذوبان في الخلايا، وأصغر بكثير من مضاد للفيروسات التقليدية QDs (25-35 نانومتر).

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الإجراءات التالية تنطوي على تجميع الهواء القياسية خالية من التقنيات واستخدام فراغ / مشعب الغاز الخامل، ويمكن العثور على منهجية مفصلة في المراجع 10 و 11. وينبغي استشارة MSDS لجميع المواد القابلة للاشتعال والسامة قبل الاستخدام، وينبغي أن aliquoted المركبات القابلة للاشتعال جميع و / أو الهواء قابل للتغيير، إلى الحاجز قارورة مختومة في علبة القفازات أو كيس القفازات.

1. توليف سيلينيد الكادميوم الزئبق (Hg أسطوانة 1-X SE) الكم دوت النوى

  1. إعداد الحل M 0،4 من السيلينيوم في trioctylphosphine (TOP). إضافة السيلينيوم (0،316 ز، 4 ملمول) إلى قارورة 50 3 مل العنق، ثم إخلاء وملء مع الأرجون باستخدام خط Schlenk. تحت الهواء خالية من الشروط (النيتروجين الجاف أو جو الأرجون)، إضافة 10 مل TOP والحرارة إلى 100 درجة مئوية مع التحريك لمدة 1 ساعة إلى تسفر عن واضحة، عديم اللون الحل. الحل لتبريد درجة حرارة الغرفة وتعيين قارورة جانبا.
  2. إلى قارورة 250 3 مل العنق، إضافة أكسيد الكادميوم (CDO 0،0770 ز، 0.6 ملمول)، tetradecylphosphonic حمض (TDPA، 0،3674 غرام، 1،32 ملمول)، وoctadecene (ODE، و 27.6 مل)، وإجلاء الحل باستخدام خط Schlenk مع التحريك. زيادة درجة الحرارة إلى 100 درجة مئوية وإجلاء ل15 دقيقة إضافية لإزالة الشوائب نقطة الغليان المنخفضة.
  3. تحت الأرجون أو غاز النيتروجين، تسخين الخليط إلى C ° 300 لل1 ساعة بحل تماما CDO. والحل تغيير من لون ضارب الى الحمرة لواضحة وعديم اللون. الحل لتبريد درجة حرارة الغرفة.
  4. إضافة hexadecylamine (HDA، 7.0 غرام) في حل الكادميوم، والحرارة إلى 70 درجة مئوية، وإجلاء. مرة واحدة أن يتحقق الضغط المستمر، وزيادة درجة الحرارة إلى 100-110 ° C والجزر الحل لمدة 30 دقيقة. تبديل صمام خط Schlenk لغاز خامل وإدراج الحرارية مباشرة إلى الحل.
  5. تحت الهواء خالية من الشروط، إضافة diphenylphosphine (DPP، 100 ميكرولتر) إلى حل وزيادة درجة الحرارة إلى 310 درجة مئوية. إزالة 7،5 مل من الحل 0،4 TOP-SE M(3 السيلينيوم ملمول) في المحاقن البلاستيكية لتعلق على إبرة قياس 16.
  6. مرة واحدة في درجة حرارة C ° equilibrates 310، تعيين تحكم في درجة الحرارة إلى 0 ° C وحقن بسرعة الحل TOP-SE مباشرة في حل الكادميوم. والحل تغيير من عديم اللون إلى اللون البرتقالي والأصفر ودرجة الحرارة ستنخفض بسرعة وزيادة مرة أخرى إلى ~ ° C. 280 بعد 1 دقيقة من رد الفعل، وإزالة قارورة من عباءة التدفئة وتبريد بسرعة مع تيار من الهواء حتى درجة حرارة أقل من 200 درجة مئوية.
  7. عندما تصل درجة الحرارة إلى 40 درجة مئوية ~، مع تخفيف الهكسان مل 30؛ معظم السلائف الكادميوم المتبقية سوف يستقر من الحل. إزالة هذا الراسب بواسطة الطرد المركزي (5،000 x ج، 10 دقيقة).
  8. في كل ستة البولي بروبلين 50 مل أنبوب الطرد المركزي المخروطية، يخفف 12 مل من الحل النانوية الخام مع الأسيتون مل 40، الطرد المركزي (5،000 x ج لمدة 10 دقيقة)، وصب بعناية وتجاهل طاف.
  9. حل nanocrystal الكريات في الهكسان (25 مل الحجم الكلي). استخراج هذا الحل 3 مرات مع حجم مساو من الميثانول، والإبقاء على المرحلة الأعلى. لاستخراج ثالث قد يكون تعديل حجم الميثانول لمل 15 ~ للحصول على حل الهكسان مركزة من QDs CdSe نقية في ما يقرب من 200 ميكرومتر. العائد نموذجية من هذا التفاعل هو 3 ميكرومول من البلورات النانوية التي يبلغ قطرها CdSe قدره 2.3 نانومتر (50-60 العائد رد فعل٪).
  10. تحديد قطرها النانوية والتركيز عن طريق قياس طيف الامتصاص للأشعة فوق البنفسجية فيس والتشاور على الرسم البياني الحجم المناسب من مولفاني وزملاء العمل (12) والارتباطات انقراض Bawendi وزملاء العمل 13. انظر الملحق لمزيد من التفاصيل.
  11. الزئبق تبادل الأيونات الموجبة: قد تكون البلورات النانوية تبادل جزئيا مع الزئبق الأحمر لتحويل الامتصاص والانبعاثات مضان. مزيج التالية معا من أجل قارورة زجاجية في 20 مل مع stirbar (يمكن تحجيم هذا التفاعل على النحو المرغوب فيه): 3 مل هكسان، 2 مل كلوروفورم، 1 مل الكادميوم ميكرومتر 200SE QD حل (200 نانومول) و 15 ميكرولتر oleylamine (OLA)، و 500 ميكرولتر من حل M 0.1 من الزئبق (OT) 2 في الكلوروفورم. قد تكون مستعدة الزئبق octanethioate (HgOT 2) عن طريق تفاعل خلات الزئبق وoctanethiol في الميثانول (انظر الملحق). أثناء سير الموجبة تبادل رد فعل، يمكن رصد مدى التحول الحمراء مع القياس الطيفي امتصاص الأشعة فوق البنفسجية فيس. بعد تحقيق الفرقة امتصاص المطلوب، وقياس امتصاص الحل النانوية في 350 نانومتر، وتحديد معامل الانقراض جديدة، على افتراض أن تركيز النانوية لم تتغير (30.7 ميكرومتر في هذا المثال). إخماد رد فعل عن طريق إزالة الزئبق غير المتفاعل: إضافة 5 مل ديكان، 10 مل هكسان، و 7 مل الميثانول واستخراج الحل، والحفاظ على أعلى مرحلة يحتوي على البلورات النانوية. استخراج أكثر مرتين مع الهكسان والميثانول، وضبط مستوى الصوت من الميثانول ذلك أن المرحلة الأولى هي ~ 7 ملم. إذا كان مراحل بطيئة لفصل، قد يكون الحل بالطرد المركزي (5،000 XG،10 دقيقة). إضافة 100 ميكرولتر TOP، 100 ميكرولتر OLA، و 100 ميكرولتر حمض الأوليك إلى البلورات النانوية تليها الأسيتون 40 مل للحث على هطول الأمطار. جمع البلورات النانوية عن طريق الطرد المركزي وتفريق في الهكسان مل 3. أجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لإزالة مكونات غير قابلة للذوبان وتحديد تركيز النانوية مرة أخرى، وذلك باستخدام معامل الانقراض جديدة في 350 نانومتر. يسمح الحل النانوية إلى سن لا يقل عن 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة قبل الشروع في الخطوة التالية.

2. نمو كبريتيد الزنك والكادميوم (الكادميوم Y Y الزنك 1-S) شل

  1. إعداد 0،1 السلائف قذيفة حلول M في 50 قوارير 3-العنق مل. الكادميوم السلائف: الكادميوم هيدرات خلات (230.5 ملغ، 1 ملمول) و 10 مل oleylamine (OLA). السلائف الزنك: الزنك خلات (183.5 ملغ، 1 ملمول) و 10 مل مكتب الشؤون القانونية. السلائف الكبريت: الكبريت (32.1 ملغ، 1 ملمول) و 10 مل ODE. تحت فراغ، كل حل لتسخين الجزر لمدة 1 ساعة إلى تسفر عن حلول واضحة، ومن ثم توجيه الاتهام مع الأرجون. يجوز للحل الكبريتيتم تبريده الى درجة حرارة الغرفة، ولكن يتم الاحتفاظ السلائف الكادميوم والزنك في حوالي 50 ° C. ويمكن الاطلاع على حسابات كميات السلائف قذيفة في إشارة 14.
  2. إضافة إلى قارورة 3-العنق: HG أسطوانة 1-X سي QDs (120 نانومول، 2.3 نانومتر قطر)، ODE (2 مل)، وأكسيد trioctylphosphine (TOPO، 250 ملغ). إخلاء قبالة الهكسان في درجة حرارة الغرفة باستخدام سطر Schlenk. زيادة درجة الحرارة إلى C ° 100 و الجزر لمدة 15 دقيقة. تغيير صمام خط Schlenk لالأرجون أو غاز النيتروجين وإدراج الحرارية في حل النانوية.
  3. زيادة درجة الحرارة إلى 120 درجة مئوية، إضافة 0،5 monolayers من حل السلائف الكبريت (140 ميكرولتر)، والسماح للرد فعل على المضي قدما لمدة 15 دقيقة. قد تتم إزالة مأخوذة الصغيرة (<50 ميكرولتر) باستخدام حقنة زجاجية لرصد التقدم المحرز في رد الفعل باستخدام مضان و / أو القياس الطيفي للأشعة فوق البنفسجية فيس الاستيعاب. زيادة درجة الحرارة إلى 140 درجة مئوية، إضافة 0،5 monolayers من حل السلائف الكادميوم (140 ميكرولتر)، والسماح للرد فعل على المضي قدما لمدة 15 دقيقة. إضافة 500 ميكرولتر اللامائية OLA إلى محلول التفاعل.
  4. في 160 ° C إضافة 0،5 monolayers من حل السلائف الكبريت (220 ميكرولتر)، يليه كمية متساوية من محلول الزنك السلائف في 170 ° C 15 دقيقة مع بين كل إضافة. ثم في 180 ° C إضافة 0،25 monolayers من حل السلائف الكبريت (150 ميكرولتر) والزنك حل السلائف في فترات 15 دقيقة.
  5. تبريد الحل لدرجة حرارة الغرفة وحساب معامل الانقراض مرة أخرى جديدة لهذه الجزيئات باستخدام الطيف للأشعة فوق البنفسجية فيس، على افتراض أن عدد البلورات النانوية لم يتغير (120 نانومول في 3.8 مل محلول التفاعل). تخزين محلول التفاعل على شكل مزيج النفط الخام في الثلاجة، ويمكن إذابة البلورات النانوية وتنقيته وحسب الحاجة باستخدام نفس الطريقة الموضحة في الأقسام 1.8 و 1.9.
  6. ويمكن وصف البلورات النانوية باستخدام المجهر الإلكتروني، UV-فيس طيف الامتصاص، والتحليل الطيفي مضان. قد يكون العائد الكمتحسب على الاطلاق باستخدام المجال دمج أو نسبيا بالمقارنة مع معيار معروف باستخدام الطرق المرجعية 15.

3. المرحلة نقل

  1. إضافة تنقية الأساسية / شل الزئبق أسطوانة 1-X SE / مؤتمر نزع السلاح Y Y الزنك 1-S QDs (5 مل، 20 ميكرومتر) إلى 50 مل 3 العنق وإزالة قارورة الهكسان تحت فراغ عالية لانتاج فيلم الجافة. ملء القارورة مع الأرجون، إضافة اللامائية بيريدين (3 مل) للفيلم جسيمات متناهية الصغر والحرارة الطين إلى 80 ° C. على مدار ساعة من 1-2 سوف تذوب تماما النانوية.
  2. إضافة 1-thioglycerol (1 مل) في حل ويحرك المزيج لمدة 2 إلى 80 ساعة C °. ثم يبرد المحلول إلى درجة حرارة الغرفة وإضافة الترايثلامين (0.5 مل) إلى deprotonate thioglycerol. يحرك المزيج لمدة 30 دقيقة. الحل قد يصبح غائما بعد إضافة الترايثلامين بسبب ذوبان سوء البلورات النانوية القطبية في هذا الخليط المذيب.
  3. نقل الحل QD إلى 50 مل المخروطية أنبوب الطرد المركزي تابعaining خليط من الهكسان مل 20 و 20 مل الأسيتون، وتخلط جيدا. عزل البلورات النانوية عجلت عن طريق الطرد المركزي (5،000 x ج، 10 دقيقة)، وغسل بيليه مع الأسيتون.
  4. حل بيليه QD في DMSO (5 مل) مع حمام صوتنة، ومن ثم الطرد المركزي (7،000 x ج، 10 دقيقة) لإزالة الركام ممكن. تحديد تركيز جسيمات متناهية الصغر من طيف الامتصاص للأشعة فوق البنفسجية فيس. وينبغي استخدام هذا الحل من QDs النقي بعد 3 ساعة، كما يمكن أكسدة ثيول سطح ببطء في ظل الظروف المحيطة في الهواء.
  5. تمييع الحل QD إلى 10 ميكرومتر أو أقل مع DMSO ونقل إلى قارورة 50 مل. إعداد 5 ملغ / مل حل حامض polyacrylic thiolated (التوليف وصفها في الملحق) في DMSO. إضافة الحل البوليمر (0.15 ملغ البوليمر في QDs نانومول) نقطه نقطه في حل QD مع التحريك وديغا الحل في درجة حرارة الغرفة لمدة 5 دقائق.
  6. تطهير الحل QD / البوليمر مع الأرجون والحرارة إلى 80 درجة مئوية لمدة 90 دقيقة. ثم يبرد المحلول إلى درجة حرارة الغرفة لد البطيئه إضافة حجم مساو من 50 ملي بورات الصوديوم، ودرجة الحموضة 8. يحرك المزيج لمدة 10 دقيقة.
  7. تنقية QDs عبر غسيل الكلى (20 كيلو دالتون قطع) في 50 ملي بورات الصوديوم، ودرجة الحموضة 8، ومن ثم تركيز الجسيمات باستخدام عامل تصفية الطرد المركزي (10 كيلو دالتون قطع). تحديد تركيز من طيف الامتصاص للأشعة فوق البنفسجية فيس.

4. PEG طلاء

  1. في قارورة زجاجية مع 4 مل stirbar، مزيج 1 QDs نانومول في المخزن المؤقت بورات مع الزائدة X 40000 المولي من 750 غليكول البولي إثيلين-monoamino دا (30 ملغ، 40 ميكرومول). إذا وظيفة كيميائية معينة هو أن تضاف إلى البلورات النانوية (مثل هيدرازيد أو maleimide)، قد يتم عرضه من خلال استبدال جزء من PEG-الأمينية مع PEG-الأمينية heterobifunctional (30٪ الكسر الجزيئي يعمل عادة بشكل جيد). تمييع الحل النانوية إلى 1 ميكرومتر مع العازلة بورات. قد يمكن تحجيمها هذا التفاعل على النحو المرغوب فيه.
  2. إعداد الحل DMTMM جديدة من (20 ملغ و 72 ميكرومول) في DMSO (144 ميكرولتر). يمكن هذا الحل لفترة وجيزة ساخنة شالتانجو تيار من دافئ الصنبور أو المغمورة في المياه في حمام sonicator بحل تماما DMTMM. إضافة بسرعة تتجاوز 25000 X المولي هذا محلول 0.5 M DMTMM (50 ميكرولتر) إلى حل QD ويقلب في درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة.
  3. كرر الخطوة 4،2 أكثر أربع مرات لتشبع السطح النانوية مع PEG. وأخيرا، أضف 200 ميكرولتر العازلة 1 M تريس لإرواء التفاعل وتنقية البلورات النانوية باستخدام غسيل الكلى والفلاتر الطرد المركزي، أو تنبيذ فائق.
  4. ويمكن تحليل البلورات النانوية لmonodispersity، حجم الهيدروديناميكية، وتهمة السطحية باستخدام اللوني السائل، الاغاروز الكهربائي للهلام، والفحص المجهري مضان. لتحديد حجم وتوزيع حجم الهيدروديناميكية باستخدام النظام الآلي اللوني السائل (GE AKTAprime بلس)، استخدم Superose 6 العمود، معدل تدفق قدره 0.5 دقيقة / مل مع شاطف العازلة PBS، وكشف عن امتصاص في 260 أو 280 نانومتر. قارن مرات شطف جسيمات متناهية الصغر مع تلك المعايير الوزن الجزيئي. لelectropho هلام الاغاروزresis، إعداد 0.5٪ الاغاروز هلام في 50 ملي العازلة بورات الصوديوم (الرقم الهيدروجيني 8.5) أو 50 ملي فوسفات الصوديوم العازلة (درجة الحموضة 7.4)، مزيج 1 ميكرومتر مع عينات الجلسرين 10٪ والحمل في الآبار، وتشغيل عند 100 V لمدة 30 دقيقة . صورة البلورات النانوية في هلام باستخدام عصا أو جهة UV UV transilluminator والإثارة لمضان. لصورة البلورات النانوية على المستوى جزيء واحد باستخدام المجهر مضان، يخفف من الجسيمات إلى 0.2 نانومتر في 10 ملي العازلة الفوسفات، بانخفاض نسبته 2.5 ميكرولتر من الحل على ساترة الزجاج، ووضع بعناية ساترة الثاني على أعلى حبة السائل لنشر فيلم بين coverslips. صورة سطح محدد الجزيئات باستخدام الفتحة العددية العالية الهدف (على الأقل من الناحية المثالية 1.40) في أي وضع أو epifluorescence TIRF مع الإثارة في الأطوال الموجية بين 400-580 نانومتر وكاميرا CCD الإلكترون التكرار. سوف تختلف المعلمات التصوير الدقيق بين الإعداد المجهري.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصور الشكل 2 امتصاص الأطياف وممثل عن البلورات النانوية مضان CdSe، الزئبق أسطوانة 1-X البلورات النانوية سي بعد تبادل الأيونات الموجبة، والزئبق أسطوانة 1-X SE / مؤتمر نزع السلاح Y Y الزنك 1-S البلورات النانوية بعد نمو القواقع. والبلورات النانوية CdSe الأساسية لديها العائد الكم من مضان قرب 15٪ (بما في ذلك الانبعاثات العميقة فخ طويلة الطول الموجي) ولكن هذه الكفاءة انخفاض إلى أقل من 1٪ بعد تبادل الزئبق، على الأرجح بسبب تهمة ا...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مقارنة التقليدية نقاط الكم CdSe، يمكن ضبطها الثلاثي سبائك الزئبق أسطوانة 1-X البلورات النانوية سي في الحجم والطول الموجي مضان بشكل مستقل. يتم تحديد حجم أولا خلال تجميع النوى النانوية CdSe، ويتم اختيار الطول الموجي مضان في خطوة الزئبق الثانوية تبادل الأيونات الموجبة، والتي لا تغير كثيرا من حجم النانوية 9. من المهم أن يسمح للزئبق تنقية أسطوانة 1-X البلورات النانوية لاحتضان سي في درجة حرارة الغرفة لمدة لا تقل عن 24 ساعة قبل السد. هذا يسمح بعض الكاتيون...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فإن الكتاب أود أن أشكر الدكتور هونغ يي في جامعة إيموري الأساسية المتكاملة للتصوير المجهري المجهر الإلكتروني. وقد رعت هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح (PN2EY018244، R01 CA108468، U54CA119338، و1K99CA154006 01-).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
اسم كاشف شركة كتالوج رقم التعليقات (اختياري)
عنصر السيلينيوم سيغما الدريخ 229865
ثلاثي N-octylphosphine Strem 15-6655 97٪ نقية، وغير مستقرة في الهواء
الكادميوم أكسيد سيغما الدريخ 202894 شديدة السمية: توخي الحذر
Tetradecylphosphonic حمض PCI التجميعي 4671-75-4
Octadecene الفا Aesar L11004 التقنية الصف
Hexadecylamine سيغما الدريخ H7408
Diphenylphosphine سيغما الدريخ 252964
الزئبق خلات سيغما الدريخ 456012 شديدة السمية: توخي الحذر
1-Octanethiol سيغما الدريخ 471836 رائحة قوية
حمض الأولييك سيغما الدريخ W281506
الزنك خلات الفا Aesar 35792
الكادميوم هيدرات خلات سيغما الدريخ 229490 شديدة السمية: توخي الحذر
Oleylamine فيشر العلمية AC12954 غير مستقرة في الهواء
كبريت سيغما الدريخ 344621
Trioctylphosphine أكسيد Strem 15-6661 99٪
بيريدين VWR EM-PX2012-6 لا مائي
Thioglycerol سيغما الدريخ M1753 رائحة قوية
الترايثلامين سيغما الدريخ 471283 لا مائي
غسيل الكلى أنابيب الطيف مختبرات 131342 20 كيلو دالتون قطع
الطرد المركزي فلتر ميليبور UFC801024 قطع 10 كيلو دالتون
Monoamino-PEG راب Polymere 12 750-2 750 دا
DMTMM، 4 - (4،6-Dimethoxy-1 ،3،5-triazin-2-YL)-4-methylmorpholinium هيدرات كلوريد الفا Aesar H26333
AKTAprime زائد اللوني النظام GE للرعاية الصحية
Superose 6 10/300 العمود اللوني GL GE للرعاية الصحية 17-5172-01
الاغاروز، OmniPur VWR EM-2120

ملحق

توليف octanethiolate الزئبق: إضافة ببطء حل الميثانول من خلات الزئبق (1 مكافئ.) إلى حل من اثارة octanethiol-1 (3 مكافئ.) وهيدروكسيد البوتاسيوم (3 مكافئ.) في الميثانول في درجة حرارة الغرفة. عزل الراسب الزئبق octanethiolate (II) عن طريق الترشيح، وغسل مرتين ومرة ​​واحدة مع الميثانول مع الأثير، وجاف ثم تحت الفراغ.

توليف البوليمر متعدد الأسنان: حل حامض polyacrylic (1 غرام، 1773 دا) في ثنائي ميثيل فورماميد مل 25 (DMF) في قارورة 150 مل ثلاث العنق وفقاعة مع الأرجون لمدة 30 دقيقة. إضافة إلى حل اللامائية من cysteamine (374 ملغ و 4.87 ملمول) في DMF 10 مل. في درجة حرارة الغرفة مع التحريك القوي، إضافة ببطء diisopropylcarbodiimide اللامائية (مدينة دبي للإنترنت، 736 ملغ، 5،83 ملمول) أكثر من 30 دقيقة، تليها الترايثلامين (170 ميكرولتر، 1.22 ملمول)، والسماح للرد فعل على المضي قدما لمدة 72 ساعة في 60 ° C. إضافة المركابتويثانول (501 ملغ، 6،41 ملمول) لإرواء رد الفعل، ويقلب لمدة 2 ساعة في درجة حرارة الغرفة. إزالة DMF عبر التبخر الدوارة وعزل البوليمر مع إضافة مزيج من الجليد 02:01 الباردة الأسيتون: كلوروفورم، تليها الطرد المركزي. حل البوليمر في ~ 5 DMF اللامائية مل والتصفية ويعجل مرة أخرى مع ايثر، وتكرار. تجفيف المنتجات تحت التفريغ وتخزين تحت الأرجون.

تحديد قطرها الأساسية CdSe: من طيف الامتصاص للأشعة فوق البنفسجية فيس تحديد الطول الموجي للذروة exciton الأول (λ، في نيو مكسيكو)، والذي هو ذروة أطول الطول الموجي (على سبيل المثال ما يقرب من 498 نانومتر لCdSe في الشكل 2A)، واستخدام التحجيم منحنى مولفاني وزملاء العمل 12:

"المعادلة

تحديد تركيز النانوية CdSe: من خلفية طرح-UV-الطيف فيس من حل واضح بصريا من البلورات النانوية CdSe، وتحديد الطول الموجي في امتصاص نانومتر 350. ويمكن استخدام التخفيفات المسلسل لتحديد ما إذا كان هو امتصاص البصرية ضمن نطاق خطية من قانون بير. يمكن تحديد تركيز النانوية (QD، في M) عن طريق توصيل في قطر النانوية (D، في نيو مكسيكو)، وقيمة الامتصاص الضوئي (A 3SA)، وطول الطريق كوفيت (ل، في سم) في المعادلة التالية من العلاقة التجريبية من Bawendi وزملاء العمل 13:

figure-materials-2

التلقائية الاشتعال

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Toprak, E., Selvin, P. R. New fluorescent tools for watching nanometer-scale conformational changes of single molecules. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 36, 349-369 (2007).
  2. Joo, C., Balci, H., Ishitsuka, Y., Buranachai, C., Ha, T. J. Advances in single molecule fluorescence methods for molecular biology. Annu. Rev. Biochem. 77, 51-76 (2008).
  3. Pinaud, F., Clarke, S., Sittner, A., Dahan, M. Probing cellular events, one quantum dot at a time. Nat. Method. 7, 275-285 (2010).
  4. Smith, A. M., Wen, M. M., Nie, S. M. Imaging dynamic cellular events with quantum dots. Biochemist. 32, 12-17 (2010).
  5. Smith, A. M., Duan, H. W., Mohs, A. M., Nie, S. M. Bioconjugated quantum dots for in vivo molecular and cellular imaging. Adv. Drug Deliv. Rev. 60, 1226-1240 (2008).
  6. Smith, A. M., Nie, S. M. Next-generation quantum dots. Nature Biotech. 27, 732-733 (2009).
  7. Groc, L., Lafourcade, M., Heine, M., Renner, M., Racine, V., Sibarita, J. -B., Lounis, B., Choquet, D., Cognet, L. Single trafficking of neurotransmitter receptor: comparison between single-molecule/quantum dot strategies. J. Neurosci. 27, 12433-12437 (2007).
  8. Smith, A. M., Nie, S. M. Minimizing the hydrodynamic size of quantum dots with multifunctional multidentate polymer ligands. J. Am. Chem. Soc. 130, 11278-11279 (2008).
  9. Smith, A. M., Nie, S. M. Bright and compact alloyed quantum dots with broadly tunable near-infrared absorption and fluorescence spectra through mercury cation exchange. J. Am. Chem. Soc. 133, 24-26 (2011).
  10. Shriver, D. F., Drezdzon, M. A. The Manipulation of Air-Sensitive Compounds. , 2nd edn, Wiley-Interscience. (1986).
  11. Errington, R. J. Advanced Practical Inorganic and Metalorganic Chemistry. , Blackie. (1997).
  12. Jasieniak, J., Smith, L., van Embden, J., Mulvaney, P., Califano, M. Re-examination of the size-dependent absorption properties of CdSe quantum dots. J. Phys. Chem. C. 113, 19468-19474 (2009).
  13. Leatherdale, C. A., Woo, W. K., Mikulec, F. V., Bawendi, M. G. On the absorption cross section of CdSe nanocrystal quantum dots. J. Phys. Chem. B. 106, 7619-7622 (2002).
  14. Smith, A. M., Mohs, A. M., Nie, S. M. Tuning the optical and electronic properties of colloidal nanocrystals by lattice strain. Nature Nanotech. 4, 56-63 (2009).
  15. Demas, J. N., Crosby, G. A. The measurement of photoluminescence quantum yields. A review. J. Phys. Chem. 75, 991-1024 (1971).
  16. Van Embden, J., Jasieniak, J., Mulvaney, P. Mapping the optical properties of CdSe/CdS heterostructure nanocrystals: the effects of core size and shell thickness. J. Am. Chem. Soc. 131, 14299-14309 (2009).
  17. Smith, A. M., Duan, H. W., Rhyner, M. N., Ruan, G., Nie, S. M. A systematic examination of surface coatings on the optical and chemical properties of semiconductor quantum dots. Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3895-3903 (2006).
  18. Zhang, X., Mohandessi, S., Miller, L. W., Snee, P. T. Efficient functionalization of aqueous CdSe/ZnS nanocrystals using small-molecule chemical activators. Chem. Comm. 47, 3532-3534 (2011).
  19. Bucio, L., Souza, V., Albores, A., Sierra, A., Chavez, E., Carabez, A., Guiterrez-Ruiz, M. C. Cadmium and mercury toxicity in a human fetal hepatic cell line (WRL-68 cells). Toxicol. 102, 285-299 (1995).
  20. Han, S. G., Castranova, V., Vallyathan, V. J. Comparative cytotoxicity of cadmium and mercury in a human bronchial epithelial cell line (BEAS-2B) and its role in oxidative stress and induction of heat shock protein 70. J. Toxicol. Environ. Health Part A. 70, 852-860 (2007).
  21. Strubelt, O., Kremer, J., Tilse, A., Keogh, J., Pentz, R. J. Comparative studies on the toxicity of mercury, cadmium, and copper toward the isolated perfused rat liver. J. Toxicol. Environ. Health Part A. 47, 267-283 (1996).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Quantum DotsSingle Molecule ImagingHydrodynamic SizeFluorescence SpectroscopyGel ChromatographyGel ElectrophoresisMercury AlloyingPEG ModulationCore Shell NanocrystalsPhotostability Enhancement

Related Articles