الكم النقاط المدمجة لواحدة جزيء التصوير

Summary

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

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

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 ....

Results

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.......

Discussion

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.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
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: 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: