مقالة منهجية

توليف لشل الأساسية لانثانيدات يخدر نانوكريستالس Upconversion لتطبيقات الهاتف الخلوي

DOI:

10.3791/56416

⸱

نوفمبر 10, 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Division of Chemistry and Biological Chemistry, School of Physical & Mathematical Sciences, Nanyang Technological University, 2Institute of Materials Research & Engineering, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

في هذه المقالة

ملخص

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

ويرد بروتوكول لتوليف نانوكريستالس upconversion يخدر لانثانيدات شل الأساسية (أوكنس) وتطبيقاتها الخلوية للائحة البروتين القناة على الإضاءة الخفيفة (الجرد) القريبة من الأشعة تحت الحمراء.

الملخص

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

لانثانيدات يخدر upconversion نانوكريستالس (أوكنس) قد اجتذبت قدرا كبيرا من الاهتمام في السنوات الأخيرة استناداً إلى خصائصها الضوئية واعدة ويمكن السيطرة عليها، التي تسمح بامتصاص الضوء (الجرد) القريبة من الأشعة تحت الحمراء ويمكن تحويله بعد ذلك إلى متعدد الانبعاثات التي تمتد عبر طائفة واسعة من المناطق من الأشعة فوق البنفسجية إلى مرئية لتقرير الجرد الوطني. تعرض هذه المقالة إجراءات تجريبية مفصلة لدرجات حرارة عالية الترسيب المشارك توليف أوكنس شل الأساسية التي تدمج أيونات مختلفة لانثانيدات نانوكريستالس لكفاءة تحويل الأنسجة العميقة حدودية نير الإثارة (808 شمال البحر الأبيض المتوسط) إلى انبعاثات زرقاء قوية في 480 نانومتر. بالتحكم في تعديل السطح مع البوليمر متوافق حيويا (حمض polyacrylic، أجزاء من الكمية المخصصة)، يكتسب أوكنس كإعداد كبيرة الذوبان في المخزن المؤقت للحلول. كذلك يتم فونكتيوناليزيد نانوكريستالس ماء مع يغاندس محددة (ديبينزيل سيكلوكتيني، دبكو) للتعريب في غشاء الخلية. على ضوء تقرير الجرد الوطني (808 نانومتر) التشعيع، انبعاث تحويل الأزرق يمكن تنشيط فعالية البروتين القناة عن طريق بوابة الضوء على غشاء الخلية وتحديداً تنظيم تدفق الأيونات الموجبة (مثلاً، Ca2 +) في السيتوبلازم. يوفر هذا البروتوكول وضع منهجية ممكنة لتركيب أوكنس يخدر لانثانيدات الأساسية-شل واللاحقة تعديل السطح متوافق حيويا لمزيد من التطبيقات الخلوية.

المقدمة

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

في السنوات الأخيرة، يخدر لانثانيدات upconversion نانوكريستالس (أوكنس) وقد استخدمت على نطاق واسع كبديل للصبغات العضوية التقليدية ونقاط الكم في التطبيقات الطبية الحيوية، التي تقوم أساسا على المواد الكيميائية العالقة والخصائص البصرية، بما في ذلك توافق مع الحياة العظيم، ومقاومة عالية فوتوبليتشينج، وانبعاث ضيقة النطاق الترددي1،،من23. الأهم من ذلك، أنها يمكن اعتبارها نانوترانسدوسير واعدة مع أنسجة ممتازة اختراق العمق في فيفو لتحويل الإثارة (الجرد) القريبة من الأشعة تحت الحمراء في مجموعة واسعة نطاق من انبعاثات من الأشعة فوق البنفسجية، المرئية، ومناطق الجرد عن طريق متعدد الفوتون upconversion عملية4،5. هذه الخصائص الفريدة تجعل أوكنس يخدر لانثانيدات تخدم كوسيلة واعدة للاستشعار البيولوجي والتصوير الطبي الحيوي والأمراض ثيرانوستيكس6،،من78.

مكونات أوكنس عامة تستند أساسا إلى أيونات لانثانيدات مخدر في مصفوفة المضيف العزل يتضمن محسس (مثلاً، Yb3 +، Nd3 +) ومنشط (مثلاً، Tm3 +، Er3 +، هو 3 +) داخل البلورة البلوتينيوم9. الانبعاثات الضوئية المختلفة من نانوكريستالس يعزى إلى التحول الإلكترونية المترجمة داخل المداراتو 4 دوبانتس لانثانيدات سبب بهم مثل سلم ترتيب مستوى الطاقة10. ولذلك، من المهم للتحكم بدقة في حجم ومورفولوجية أوكنس المركب مع دوبانتس لانثانيدات متعددة المكونات. بحق، بعض الأساليب الواعدة كذلك أقيمت لإعداد لانثانيدات يخدر أوكنس، بما في ذلك التحلل الحراري، الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية، وتوليف الحرارية المائية، وتجهيز سول-جل، إلخ11 , 12 , 13 بين هذه النهج، هو طريقة الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية إحدى الاستراتيجيات الأكثر شعبية ومريحة لتوليف أوكنس، الذي يمكن التحكم بدقة لإعداد نانوكريستالس عالية الجودة المرغوبة بشكل موحد و حجم التوزيع في فترة قصيرة نسبيا من رد فعل ومنخفضة التكلفة14. ومع ذلك، معظم النانو توليفها من قبل هذا الأسلوب هي أساسا توج مع يغاندس مسعور مثل حمض الأولييك وأولييلاميني، والتي تعوق عموما على بيوابليكيشن أخرى سبب المحدودة ليجند مسعور القابلية للذوبان في المحلول 15-ولذلك، من الضروري تنفيذ تقنيات تعديل السطح مناسب لإعداد أوكنس متوافق حيويا في التطبيقات البيولوجية في المختبر و في فيفو.

وهنا، نقدم الإجراء التجريبي مفصلة لتركيب النانو أوكنس الأساسية-شل من خلال طريقة الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية وتقنية تعديل ممكن فونكتيوناليزي البوليمر متوافق حيويا على سطح أوكنس مزيد من التطبيقات الخلوية. هذا نانوبلاتفورم أوكنس ودمج ثلاثة أيونات لانثانيدات (Yb3 +Nd3 +والخرائط المواضيعية3 +) نانوكريستالس للحصول على انبعاث الأزرق قوي (~ 480 نانومتر) عند الجرد الإثارة الخفيفة في 808 نانومتر، الذي لديه أكبر اختراق عمق في الأنسجة الحية. من المعروف جيدا أن Nd3 +-أوكنس مخدر عرض تأثيرات الاستيعاب وارتفاع درجة حرارة المياه المصغر في هذا الإطار الطيفية (808 نانومتر) بالمقارنة مع أوكنس التقليدية عند 980 نانومتر تشعيع16،17، 18. وعلاوة على ذلك، على أن تستخدم في أوكنس في النظم البيولوجية، يغاندس مسعور (حمض الأولييك) على سطح أوكنس هي أولاً إزالة بواسطة sonication في حل حامض19. ثم يتم تعديل أوكنس خالية من يجند المزيد مع بوليمر متوافق حيويا (حمض polyacrylic، أجزاء من الكمية المخصصة) اكتساب كبيرة القابلة للذوبان في المحاليل20. وعلاوة على ذلك، كدليل على مفهوم في تطبيقات الهاتف الخلوي، هي كذلك فونكتيوناليزيد أوكنس ماء مع يغاندس (ديبينزيل سيكلوكتيني، دبكو) الجزيئية للتعريب محددة على N3-معلم غشاء الخلية. على ضوء تقرير الجرد الوطني (808 نانومتر) الإشعاع، وانبعاث تحويل الزرقاء في 480 نانومتر يمكن تنشيط فعالية بروتين قناة عن طريق بوابة الضوء، تشانيلرهودوبسينس-2 (ChR2) وعلى الخلية السطح ومما ييسر تدفق الأيونات الموجبة (مثلاً، Ca2 + أيون) عبر غشاء الخلايا الحية.

يوفر هذا البروتوكول الفيديو منهجا عمليا يخدر لانثانيدات توليف أوكنس وتعديل السطح متوافق حيويا بيوابليكيشن أوكنس في الخلايا الحية. أي اختلافات في تقنيات التوليف والكواشف الكيميائية المستخدمة في النمو نانوكريستال سوف يؤثر على حجم التوزيع ومورفولوجيا upconversion الأطياف التﻷلؤ (UCL) للنهائي أوكنس النانو المستخدمة في التجارب الخلية. هذا البروتوكول فيديو مفصلة مستعدة لمساعدة الباحثين جديدة في هذا المجال تحسين إمكانية تكرار نتائج أوكنس بطريقة الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية، وتجنب الأخطاء الأكثر شيوعاً في أوكنس تعديل السطح متوافق حيويا لمواصلة التطبيقات الخلوية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

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

تنبيه: الرجاء مراجعة صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. الرجاء استخدام جميع ممارسات السلامة المناسبة عند إجراء توليف أوكنس عند درجة حرارة عالية (~ 290 درجة مئوية)، بما في ذلك استخدام الضوابط الهندسية (غطاء الدخان) ومعدات الحماية الشخصية (مثلاً، نظارات واقية، وقفازات، ومعطف مختبر، كامل طول السراويل، وأحذية أغلقت تو)-

1. "توليف كفر" 4: الماليزي/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: نانوكريستالس الأساسية-شل Nd(20%)

  1. "التوليف كفر" 4: Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%) الأساسية نانوستروكتوري
    1. إعداد الطاقة المتجددة (CH 3 CO 2) 3، هيدروكسيد الصوديوم، NH 4 و الميثانول الحل الأسهم
      ملاحظة: تشمل النادرة الأرض (إعادة) أيونات لانثانيدات الإيتريوم (Y)، إيتريوم (Yb)، Thulium (Tm)، ونيوديميوم (Nd).
      1. حل 500 ملغ خلات Yttrium(III) هيدرات في الميثانول 5 مل (100 مغ/مل)، 250 ملغ هيدرات خلات إيتريوم (الثالث) في 5 مل الميثانول (50 ملغم/مل)، 10 ملغ هيدرات خلات ثوليوم (الثالث) في 1 مل الميثانول (10 مغ/مل)، و 10 ملغ هيدرات خلات نيوديميوم (الثالث) في 1 مل ميثاء نول (10 مغ/مل) في قارورة زجاجية مع حمام تنظيف بالموجات فوق الصوتية للحد الأدنى 2
      2. تجمع بين 400 مجم هيدروكسيد الصوديوم في أنبوب الطرد مركزي 50 مل مع 20 مل الميثانول مع حمام التنظيف بالموجات فوق الصوتية لإعداد حل الأسهم هيدروكسيد الصوديوم (20 ملغ/مل).
      3. تجمع بين 600 مغ NH 4 و في أنبوب الطرد مركزي 50 مل مع الميثانول 30 مل مع حمام التنظيف بالموجات فوق الصوتية لإعداد NH 4 و حل الأسهم (20 ملغ/مل).
        ملاحظة: وضع الحل الأسهم لانثانيدات المجمعات، هيدروكسيد الصوديوم، و NH 4 و في قارورة من الزجاج، ختم مع بارافيلم وتخزينها في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية إلى حين الحاجة. يتم استبدال الحلول الميثانول استعداد الأسهم مرة كل أسبوعين-
    2. "إعداد من كفر" 4: nanostructure الأساسية الماليزي/Tm/Nd
      1. "الماصة؛" 3 مل من حمض الأولييك و 7 مل من 1-أوكتاديسيني في قارورة ثلاثة-الرقبة 50 مل.
        2. الحل
      2. مل 1.089 الجمع بين Y (CH 3 CO 2) 3 أسهم الحل، مل 0.608 Yb (CH 3 CO 2) 3 أسهم الحل، ميليلتر 83.6 المخزون 3 (CH 3 CO 2) Tm، وميليلتر 128.5 الحل الأسهم 3 Nd (CH 3 CO 2) إلى قارورة.
      3. تناسب مقياس حرارة (0-على نطاق 360 درجة مئوية) في قارورة واسمحوا طرفها تلمس الحل. وضع في قارورة في حاوية زجاجية مع زيت السيليكون فينيلميثيل.
      4. الحرارة إلى 100 درجة مئوية مع صفيحة تتبخر قبالة الميثانول الحل. الاتصال قارورة خط شلينك مع مشعب فراغ مزدوج/غاز لإزالة الميثانول المتبقية وإبقاء الخليط رد فعل تحت الفراغ لمدة 2-3 دقيقة مع التحريك.
      5. زيادة درجة الحرارة إلى 150 درجة مئوية والحفاظ على درجة الحرارة هذه عن 60 دقيقة المحافظة على سرعة إثارة 700 لفة في الدقيقة خلال التوليف.
        ملاحظة: تعيين معتدل إثارة السرعة لتجنب الرش الحل.
      6. وقف صفيحة والاحتفاظ قارورة في درجة حرارة الغرفة للسماح الحل يبرد ببطء.
        ملاحظة: يمكن إيقاف البروتوكول هنا.
      7. الجمع بين 2 مل من هيدروكسيد الصوديوم-الميثانول الحل الأسهم ومل 2.965 NH 4 و الميثانول الحل الأسهم في أنبوب الطرد مركزي 15 مل. تشديد على أنبوب مع برنامجه ومزيج الحل قبل فورتيكسينج قوية ل 5 س.
      8. إضافة هيدروكسيد الصوديوم-NH 4 و الخليط ببطء في قارورة واسطة ماصة زجاجية أكثر من 5 دقيقة
      9. زيادة درجة حرارة المخلوط إلى 50 درجة مئوية، والحفاظ على درجة الحرارة هذه للحد الأدنى 30
        ملاحظة: تعيين درجة الحرارة في أي أكثر من 50 درجة مئوية لدرجة حرارة عالية وسوف تعزز التنو كريستال والنمو-
      10. زيادة درجة الحرارة (درجة مئوية) ~ 100 تتبخر قبالة الميثانول والاتصال قارورة على خط شلينك مع مشعب فراغ مزدوج/الغاز لإزالة الميثانول المتبقية والحفاظ على خليط رد فعل تحت الفراغ للحد الأدنى 2-3
      11. تبديل موقف محبس الحنفية لملء في قارورة مع النيتروجين.
      12. زيادة درجة الحرارة إلى 290 درجة مئوية ~ 5 درجة مئوية/دقيقة بمعدل تدفئة إبقاء الخليط رد فعل على 290 درجة مئوية ل 1.5 h.
      13. وقف صفيحة وإزالة قارورة للسماح الخليط رد فعل لتبرد ببطء في درجة حرارة الغرفة بينما التحريك.
        تنبيه: كن حذراً من صفيحة مع درجة حرارة عالية (> 400 درجة مئوية) لتجنب حروق شديدة عند تماس الجلد.
        14. نقل
      14. الخليط في قارورة في أنبوب 50 مل أجهزة الطرد مركزي. شطف قارورة مع 30 مل إيثانول ونقل الحل إلى أنبوب الطرد المركزي-
      15. الطرد المركزي المنتج في ز × 4,000 لمدة 8 دقائق في درجة حرارة الغرفة وتجاهل المادة طافية.
      16. أضف 10 مل من الهكسين إلى أنبوب الطرد المركزي وإعادة تفريق المنتج مع سونيكيشن (60 كيلو هرتز، و 240 ث) للحد الأدنى 2
      17. إضافة 30 مل إيثانول إلى الأنبوب. وتدور أسفل المنتج في ز × 4,000 لمدة 8 دقائق ثم تجاهل المادة طافية.
        18. إعادة تفريق
      18. منتجات الصلب في الجزء السفلي من أنبوب الطرد المركزي مع 5 مل الهكسين. تخزين الحل في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية لخطوة تالية.
        ملاحظة: انبعاث upconversion أوكنس شل الأساسية يتم اختباره من قبل الإشعاعية الحلول مع ليزر 808 نانومتر (2 ث)-
  2. "إعداد من كفر" 4: الماليزي/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: نانوكريستالس الأساسية-شل Nd(20%)
    1. الجمع بين 3 مل من حمض الأولييك و 7 مل من 1-أوكتاديسيني في قارورة ثلاثة-الرقبة 50 مل. إضافة مل 1.082 الحل الأسهم 3 Y (CH 3 CO 2) ومل 2.87 الحل الأسهم 3 Nd (CH 3 CO 2) إلى قارورة.
    2. إضافة nanostructure الأساسية التي تم الحصول عليها (80 ملغ في الهكسين 5 مل من خطوة 1.1.2.18) في قارورة مع التحريك.
    3. تناسب مقياس حرارة (0-على نطاق 360 درجة مئوية) في قارورة واسمحوا طرفها لمس الخليط. وضع في قارورة في حاوية زجاجية مع زيت السيليكون فينيلميثيل.
    4. تسخين المخلوط عند 100 درجة مئوية أعلى صفيحة أن يتبخر الميثانول والهكسين. الاتصال قارورة خط شلينك مع مشعب فراغ مزدوج/غاز لإزالة المذيبات المتبقية وإبقاء الخليط رد فعل تحت الفراغ لمدة 2-3 دقيقة أثناء التحريك.
    5. زيادة درجة الحرارة إلى 150 درجة مئوية وإبقائه على 60 دقيقة المحافظة على سرعة إثارة في 700 دورة في الدقيقة في التوليف.
      ملاحظة: تعيين معتدل إثارة السرعة لتجنب الرش الحل.
    6. وقف صفيحة وإزالة قارورة للسماح بإيجاد حل لتبرد ببطء في درجة حرارة الغرفة-
      ملاحظة: يمكن إيقاف البروتوكول هنا.
    7. ماصة 2 مل من هيدروكسيد الصوديوم-الميثانول الحل الأسهم ومل 2.965 NH 4 و الميثانول الحل الأسهم في أنبوب الطرد مركزي 15 مل. تشديد على أنبوب مع برنامجه ومزيج الحل قبل فورتيكسينج قوية ل 5 س.
    8. إضافة الخليط في قارورة من ماصة زجاجية ببطء أكثر من 5 دقيقة
    9. زيادة درجة حرارة المخلوط إلى 50 درجة مئوية، وإبقائه عند 50 درجة مئوية للحد الأدنى 30
      ملاحظة: تعيين درجة حرارة لا تزيد عن 50 درجة مئوية لدرجة حرارة عالية وسوف تعزز التنو كريستال والنمو-
    10. زيادة درجة الحرارة (درجة مئوية) ~ 100 تتبخر قبالة الميثانول والاتصال قارورة على خط شلينك مع مشعب فراغ مزدوج/الغاز لإزالة الميثانول المتبقية، حفظ الخليط رد فعل تحت الفراغ للحد الأدنى 2-3
    11. تبديل موقف محبس الحنفية لملء في قارورة مع النيتروجين.
    12. زيادة درجة الحرارة إلى 290 درجة مئوية ~ 5 درجة مئوية/دقيقة بمعدل تدفئة إبقاء الخليط رد فعل على 290 درجة مئوية ل 1.5 h.
    13. وقف صفيحة وإزالة قارورة للسماح الخليط رد فعل لتبرد ببطء في درجة حرارة الغرفة بينما التحريك.
      تنبيه: كن حذراً من صفيحة مع درجة حرارة عالية (> 400 درجة مئوية) لتجنب حروق شديدة عند تماس الجلد.
      14. نقل
    14. الخليط في قارورة في أنبوب 50 مل أجهزة الطرد مركزي. شطف قارورة مع 30 مل إيثانول ونقل الحل إلى أنبوب الطرد المركزي-
    15. الطرد المركزي المنتج في ز × 4,000 لمدة 8 دقائق في درجة حرارة الغرفة وتجاهل المادة طافية.
    16. أضف 10 مل من الهكسين إلى أنبوب الطرد المركزي وإعادة تفريق المنتج مع سونيكيشن (60 كيلو هرتز، و 240 ث) للحد الأدنى 2
    17. إضافة 30 مل إيثانول إلى الأنبوب. وتدور أسفل المنتج في ز × 4,000 لمدة 8 دقائق ثم تجاهل المادة طافية.
      18. إعادة تفريق
    18. منتجات الصلب في الجزء السفلي من أنبوب الطرد المركزي مع 5 مل الهكسين. تخزين الحل في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية حتى الحاجة.
      ملاحظة: انبعاث upconversion أوكنس شل الأساسية يتم اختباره من قبل الإشعاعية الحلول مع ليزر 808 نانومتر (2 ث)-

2. توليف "متوافق حيويا أوكنس النانو"

  1. إعداد خالية من يجند نانوحبيبات أوكنس
    1. الجمع بين 30 مل إيثانول كإعداد توج اوليئات أوكنس الحل (الخطوة 1.2.18) في أنبوب الطرد مركزي 50 مل. الطرد المركزي الخليط في 4,000 × ز لمدة 8 دقائق في درجة حرارة الغرفة وتجاهل المادة طافية.
    2. الجمع بين 10 مل محلول مائي حمض (pH = 4) ضبط بواسطة HCl (0.1 M) مع ترسبات في أنبوب 50 مل الطرد المركزي وحل متسرعا واسطة sonication (60 كيلو هرتز، و 240 ث) للحد الأدنى 30
    3. نقل الحل في زجاج فيال مع قوي إثارة ل 2 حاء
    4. استخراج محلول مائي مع 30 مل إثيل الاثير لإزالة حمض الأولييك، كرر ثلاث مرات-
    5. إضافة 10 مل من الماء في طبقات الاثير مجتمعة مع الهز لطيف.
    6. جمع مائي المرحلة معا (20 مل) وإضافة 20 مل الأسيتون مع فورتيكسينج ل 5 س.
    7. تدور أسفل المنتج في 35,000 × ز لمدة 10 دقائق وثم تجاهل المادة طافية. حل متسرعا في 2 مل ماء.
  2. تعديل إعداد البوليمر أوكنس (PAA-أوكنس)
    1. ضم 200 مغ حمض polyacrylic (أجزاء من الكمية المخصصة، ميغاواط = 1,800) مع 20 مل من الماء قبل سونيكاتيون (60 كيلو هرتز، و 240 ث) عن 20 دقيقة إضافة أوكنس خالية من يجند السالفة الذكر في حل جزء من الكمية المسندة مع إثارة قوية-
    2. ضبط قيمة pH إلى 7.4 من حل هيدروكسيد الصوديوم (1 م) مع سونيكاتيون (60 كيلو هرتز، و 240 ث) ل 30 دقيقة إبقاء الخليط على 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة بينما التحريك.
    3. جمع متسرعا بالطرد المركزي في 35,000 × ز للحد الأدنى 10 تعليق إعادة المنتج في 10 مل من الماء قبل سونيكيشن (60 كيلو هرتز، و 240 ث) لمدة 5 دقائق والطرد المركزي مرة أخرى في 35,000 ز × 10 دقيقة كرر هذه الخطوة ثلاث مرات.
    4. إعادة تفريق المنتج في 8 مل من الماء قبل سونيكيشن (60 كيلو هرتز، و 240 ث) لتخزين 5 كحد أدنى الحل في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية إلى حين الحاجة.
  3. إعداد الوظيفية دبكو-أوكنس نانوحبيبات
    1. تدور أسفل PAA@UCNs أعد (1 ملغ) بالطرد المركزي في 35,000 × ز لإعادة تعليق 10 دقيقة ترسبات في 1 مل الجاف DMF ب sonication (60 كيلو هرتز، و 240 ث) لمدة 1 دقيقة وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى في 35,000 × ز للحد الأدنى 10 كرر هذه الخطوة مرتين-
    2. ذوب متسرعا في 200 ميليلتر الجاف DMF في قنينة زجاج. إضافة هوبت (12.2 ملغ) وتنمية الصادرات (14 ملغ)، دبكو-NH 2 (5 ملغ) وديبيا (16 ميليلتر) في القنينة مع التحريك المغناطيسي ل 24 h.
    3. جمع المنتج باستخدام الطرد المركزي في 35,000 × ز للحد الأدنى 10 إزالة المادة طافية، وإعادة تعليق متسرعا في 1 مل [دمس] وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى في 35,000 ز × 10 دقيقة كرر هذه الخطوة ثلاث مرات.
    4. تفريق المنتج في [دمس] 0.2 مل وتخزينها في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية قبل الاستخدام.

3. بيوابليكيشنز من دبكو-أوكنس في "تنظيم قنوات الغشاء" في "الخلايا الحية"

الخلايا
  1. الثقافة HEK293 في دولبيكو ' s التعديل النسر ' s المتوسطة (دميم) تستكمل مع 10% FBS، 100 وحدة/مل البنسلين والستربتوميسين 100 ميكروغرام/مل و تحتفظ في حاضنة هوميديفيد مع 5% CO 2 في 37 ° البذور جيم 1 × 10 5 خلايا في 1 مل دميم/بئر في صفيحة 12-جيدا والاحتفاظ بها في الحاضنة ل 24 h.
  2. تجمع بلازميد (بكاجس-ChR2-فينوس، 1 ميكروغرام) مع P3000 تعداء الكاشف (2 ميليلتر) في النسر ' s الوسائط الأساسية الدنيا (MEM) (100 ميليلتر) في ميكروسينتريفوجي الأنبوبة A، وإضافة كاشف تعداء (1.5 ميليلتر) في ذاكرة (100 ميليلتر) في أنبوب باء
  3. احتضان خليط الحلول في الأنابيب A و B لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة-
  4. تجمع بين الحل في الأنبوب ب 400 ميليلتر MEM. تغسل الخلايا مع 1 مل دميم خالية من المصل مرتين.
  5. إضافة خليط تعداء 600 ميليلتر في كل من لوحة 12-جيدا جيدا واحتضان الخلايا في 37 درجة مئوية حاضنة ل h. 4 إزالة المتوسطة ويغسل مرتين مع 1 مل دميم.
  6. إضافة 1 مل دميم يحتوي على 1 ميليلتر Ac 4 منز (50 ملم في [دمس]) في البئر والاحتفاظ بها في الحاضنة لمدة يومين-
  7. إزالة المتوسطة ويغسل مرة واحدة مع 1 مل برنامج تلفزيوني. أضف 1 مل الحل التربسين-يدتا (0.25%) في كل من لوحة 12-جيدا جيدا واحتضان في 37 درجة مئوية حتى يكون فصل الخلايا (~ 2 دقيقة). إعادة ثقافة الخلايا في طبق [كنفوكل] 1 × 10 5 خلايا/جيدا في 1 مل دميم ليلة وضحاها.
  8. إزالة المتوسطة وإضافة 1 مل دميم الطازجة مع 2 ميليلتر دبكو-أوكنس (50 ملغم/مل) في الطبق ح 2 في 37 درجة مئوية. لتصوير [كنفوكل]، يغسل خلايا مرتين مع دميم وإضافة 1 ميليلتر Rhod-ن 3 (10 ملم) ل 30 دقيقة
  9. لتحليل الكالسيوم داخل الخلايا، واحتضان الخلايا التي تحتوي على الخليط من 1 ميليلتر Rhod-3 صباحا (10 ملم)، 10 ميليلتر البروبينسيد (250 ملم)، و 10 ميليلتر تحميل المخزن المؤقت (الفاعل بالسطح Pluronic polyols,0.1% w/v)) في 1 مل دميم متوسطة لمدة 30 دقيقة في الظلام-
  10. تغسل الخلايا مع دميم خالية من المصل ويتهددها بشمال البحر الأبيض المتوسط 808 نير الضوء في جرعة 0.8 واط/سم 2 لمدة 20 دقيقة (فاصل 5 دقائق بعد 5 دقائق الإضاءة)-
  11. تسجيل نتائج التصوير على الميكروسكوب [كنفوكل] (مصدر الليزر: 561 نانومتر الليزر؛ ومجموعة الكاشف: 610/75 نانومتر؛ وعدسة: 100 × 1.4 غ النفط، وزمن التعرض للضوء: 100 مللي ثانية). أضف 1 مل الحل التربسين-يدتا (0.25 في المائة) في كل بئر واحتضان في 37 درجة مئوية حتى يكون فصل الخلايا (~ 2 دقيقة). تعليق إعادة الخلايا الموجودة في 1 مل برنامج تلفزيوني لتحليل التدفق الخلوي (FCM) (ت: 561 نانومتر، م: 582/15 نانومتر).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

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

عملية التوليف التخطيطي أوكنس يخدر لانثانيدات الأساسية-شل مبينة في الشكل 1 و الشكل 2. مجهر إلكتروني (TEM) وصور المجهر الإلكتروني (هرتيم) انتقال عالية الدقة النانو أوكنس الأساسية وشل الأساسية جمعت على التوالي (الشكل 1). أوكنس خالية من يجند تعد عن طريق إزالة حمض الأولييك مسعور على سطح أوكنس في حل حامض، وتعديل مع ماء البوليمر (PAA). ثم يتم فونكتيوناليزيد PAA توج COOH-أوكنس مع دبكو-NH2 بفعل تكث...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

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

وقدمت هذه المقالة أسلوب لتوليف نانوكريستالس upconversion يخدر لانثانيدات شل الأساسية (أوكنس)، وعلى تعديل السطح مع مويتيس الوظيفية للتطبيقات الخلوية. نانوماتيريال هذه الرواية تمتلك الخصائص البصرية المعلقة، التي يمكن أن تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي عند الجرد الإثارة الخفيفة من خلال عملية upconversion فوتون متعددة. في هذا البروتوكول، النانو أوكنس شل الأساسية (كفر4: الماليزي/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) بإعداد طريقة ترسيب المشارك درجة الحرارة العالية في مزيج من حمض الأولييك 1-أوك...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

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

ليس لدينا شيء الكشف عنها.

شكر وتقدير

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

هذا العمل جزئيا وأيده NTU-آيت-نام فيروس/16001، RG110/16 (S)، (RG 11/13)، ومنحت (RG 35/15) في جامعة نانيانغ التكنولوجية، وسنغافورة، والوطنية العلوم الطبيعية مؤسسة من الصين (تشرف) (رقم 51628201).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
1-أوكتاديسينسيجما ألدريتشO806حمض الأوليك من الدرجة التقنية
سيجما ألدريتش364525الدرجة الفنية
الميثانولفيشر العلميA412الصف الفني
الإيثانولفيشر العلميA405الصف الفني
الأسيتونفيشر العلميA18الصف الفني
هيدرات أسيتات الهكسانسيجما ألدريتشH292هيدرات
من الدرجة التقنية (TM (CH3< / sub>CO2< / sub>) 3< / sub>)سيجما ألدريتش36770299.9٪ من المعادن النزرة على أساس
النيوديميوم (III) هيدرات أسيتات (Nd (CH3< / sub>CO2< / sub>) 3< / sub>)Sigma Aldrich32580599.9٪ المعادن النزرة أساس
إيتربيوم (III) هيدرات أسيتات (Yb (CH3< / sub>CO2< / sub>) 3< / sub>)SigmaAldrich 32601199.9٪ أساس المعادن النزرة
Yttrium (III) هيدرات أسيتات (Y (CH3< / sub>CO2< / sub>) 3< / sub>)Sigma Aldrich32604699.9٪ أساس المعادن النزرة
هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)سيجما كاشف ألدريتشS5881كاشف
فلوريد الأمونيوم (NH4< / sub>F)سيجما ألدريتش338869كاشف ACS
كلوريد الهيدروجين (HCl)كاشففيشر ScientificA144
درجة حمض البولي أكريليك (PAA)سيجماألدريتش323667متوسط ميغاواط 1800
1-هيدروكسي بنزوتريازول هيدرات (HOBT)سيجما ألدريتش54802كاشف ACS
1-إيثيل -3- (3-ثنائي ميثيل أمينوبروبيل) كاربوديميد هيدروكلوريد (EDC)سيجما ألدريتشE7750من الدرجة التجارية
ثنائي بنزوسيكلوكتين أمين (DBCO-NH2< / sub>)سيجما ألدريتش761540كاشف ACS
N ، N-Diisopropylethylamine (DIPEA)سيجما ألدريتشD125806كاشف ACS
ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) فيشرScientificBP231الصف التقني
HEK293 خط الخليةATCCCRL-1573الكلى الجنينية
البشرية مصل الأبقار الجنينية (FBS)سيجما ألدريتشF1051ACS كاشف
البنسلين الستربتومايسينالحراريفيشر 1514012210,000 وحدة / مل
بلازميد (pCAGGS-ChR2-Venus)Addgene15753البلازميد المرسلة كبكتيريا في طعنة أجار
Dulbeccoمتوسط النسر المعدل (DMEM)ثيرمو فيشر11965092ارتفاع نسبة الجلوكوز
المعدل بدرجة أفضل النسر المتوسطة (MEM)ثيرموفيشر 51985034مصل الوسائط المخفضة
ليبوفيكتامين 3000 كاشفالنفش الحراري فيشرL3000015التعداء القائم على الدهون
N-Azidoacetylmannosamine ، الأسيتيل (Ac4< / sub>ManNAz) سيجماألدريتشA7605كاشف ACS
Trypsin-EDTA (0.25٪)Thermo Fisher25200056Phenol red
Rhod-3AM طقم تصوير الكالسيومThermo FisherR10145صبغة مضان
5-كربوكسي تتراميثيلرودمين أزيد (Rhod-N3< / sub>)Sigma Aldrich760757Azide-fluor 545
طبق كونفيكالibidi GmbH81158قاع زجاجي ، 35 مم
50 مل أنابيب الطرد المركزي المخروطيةGreiner Bio-One227261البولي بروبيلين
15 مل أنابيب الطرد المركزي المخروطيةGreiner Bio-One188271البولي بروبيلين
1.5 مل أنابيب الطرد المركزي الدقيقة المخروطيةGreiner Bio-One616201البولي بروبيلين
فينيل ميثيل زيت السيليكونمنتجات كليركو63148-52-7أقل من 320 درجة
ميزان حرارة زجاجيGH ZealL0111 / 10من -10 إلى 360 درجة مئوية
صفيحة 12 بئرسيجما ألدريتشZ707775البوليسترين
أسيتات الثوليوم (الثالث) مئوية

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wang, F., et al. Tuning upconversion through energy migration in core-shell nanoparticles. Nat Mater. 10 (12), 968-973 (2011).
  2. Liu, Y., et al. Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy. Nature. 543 (7644), 229-233 (2017).
  3. Fan, W., Bu, W., Shi, J. On The Latest Three-Stage Development of Nanomedicines based on Upconversion Nanoparticles. Adv Mater. 28 (24), 3987-4011 (2016).
  4. Zhu, X., et al. Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature. Nat Commun. 7, 10437-10446 (2016).
  5. Li, W., Wang, J., Ren, J., Qu, X. Near-infrared upconversion controls photocaged cell adhesion. J Am Chem Soc. 136 (6), 2248-2251 (2014).
  6. Min, Y., Li, J., Liu, F., Yeow, E. K., Xing, B. Near-infrared light-mediated photoactivation of a platinum antitumor prodrug and simultaneous cellular apoptosis imaging by upconversion-luminescent nanoparticles. Angew Chem Int Ed. 53 (4), 1012-1016 (2014).
  7. Yang, D., Ma, P., Hou, Z., Cheng, Z., Li, C., Lin, J. Current advances in lanthanide ion (Ln(3+))-based upconversion nanomaterials for drug delivery. Chem Soc Rev. 44 (6), 1416-1448 (2015).
  8. Wang, C., Cheng, L., Liu, Z. Upconversion nanoparticles for photodynamic therapy and other cancer therapeutics. Theranostics. 3 (5), 317-330 (2013).
  9. Li, L. L., et al. Biomimetic surface engineering of lanthanide-doped upconversion nanoparticles as versatile bioprobes. Angew Chem Int Ed. 51 (25), 6121-6125 (2012).
  10. Wang, J., Ming, T., Jin, Z., Wang, J., Sun, L. D., Yan, C. H. Photon energy upconversion through thermal radiation with the power efficiency reaching 16%. Nat Commun. 5, 5669-5678 (2014).
  11. Zou, W., Visser, C., Maduro, J. A., Pshenichnikov, M. S., Hummelen, J. C. Broadband dye-sensitized upconversion of near-infrared light. Nat Photonics. 6 (8), 560-564 (2012).
  12. Liu, Y., Tu, D., Zhu, H., Li, R., Luo, W., Chen, X. A strategy to achieve efficient dual-mode luminescence of Eu(3+) in lanthanides doped multifunctional NaGdF(4) nanocrystals. Adv Mater. 22 (30), 3266-3271 (2010).
  13. Min, Y., Li, J., Liu, F., Padmanabhan, P., Yeow, E. K., Xing, B. Recent Advance of Biological Molecular Imaging Based on Lanthanide-Doped Upconversion-Luminescent Nanomaterials. Nanomaterials. 4 (1), 129-154 (2014).
  14. Li, X., Zhang, F., Zhao, D. Lab on upconversion nanoparticles: optical properties and applications engineering via designed nanostructure. Chem Soc Rev. 44 (6), 1346-1378 (2015).
  15. Gu, Z., Yan, L., Tian, G., Li, S., Chai, Z., Zhao, Y. Recent advances in design and fabrication of upconversion nanoparticles and their safe theranostic applications. Adv Mater. 25 (28), 3758-3779 (2013).
  16. Dong, H., Sun, L. D., Yan, C. H. Energy transfer in lanthanide upconversion studies for extended optical applications. Chem Soc Rev. 44 (6), 1608-1634 (2015).
  17. Ai, X., et al. In vivo covalent cross-linking of photon-converted rare-earth nanostructures for tumour localization and theranostics. Nat Commun. 7, 10432-10440 (2016).
  18. Lu, S., et al. Multifunctional Nano-Bioprobes Based on Rattle-Structured Upconverting Luminescent Nanoparticles. Angew Chem Int Ed. 54 (27), 7915-7919 (2015).
  19. Bogdan, N., Vetrone, F., Ozin, G. A., Capobianco, J. A. Synthesis of ligand-free colloidally stable water dispersible brightly luminescent lanthanide-doped upconverting nanoparticles. Nano Lett. 11 (2), 835-840 (2011).
  20. Zheng, W., Huang, P., Tu, D., Ma, E., Zhu, H., Chen, X. Lanthanide-doped upconversion nano-bioprobes: electronic structures, optical properties, and biodetection. Chem Soc Rev. 44 (6), 1379-1415 (2015).
  21. Chen, X., Peng, D., Ju, Q., Wang, F. Photon upconversion in core-shell nanoparticles. Chem Soc Rev. 44 (6), 1318-1330 (2015).
  22. Wang, F., Deng, R., Liu, X. Preparation of core-shell NaGdF4 nanoparticles doped with luminescent lanthanide ions to be used as upconversion-based probes. Nat Protoc. 9 (7), 1634-1644 (2014).
  23. Chen, G., Agren, H., Ohulchanskyy, T. Y., Prasad, P. N. Light upconverting core-shell nanostructures: nanophotonic control for emerging applications. Chem Soc Rev. 44 (6), 1680-1713 (2015).
  24. Yang, Y., et al. In vitro and in vivo uncaging and bioluminescence imaging by using photocaged upconversion nanoparticles. Angew Chem Int Ed. 51 (13), 3125-3129 (2012).
  25. Sedlmeier, A., Gorris, H. H. Surface modification and characterization of photon-upconverting nanoparticles for bioanalytical applications. Chem Soc Rev. 44 (6), 1526-1560 (2015).
  26. Hu, M., et al. Near infrared light-mediated photoactivation of cytotoxic Re(I) complexes by using lanthanide-doped upconversion nanoparticles. Dalton Trans. 45 (36), 14101-14108 (2016).
  27. Nagel, G., et al. Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel. Proc Natl Acad Sci USA. 100 (24), 13940-13945 (2003).
  28. Ai, X., et al. Remote Regulation of Membrane Channel Activity by Site-Specific Localization of Lanthanide-Doped Upconversion Nanocrystals. Angew Chem Int Ed. 56 (11), 3031-3035 (2017).
  29. Xie, R., et al. In vivo metabolic labeling of sialoglycans in the mouse brain by using a liposome-assisted bioorthogonal reporter strategy. Proc Natl Acad Sci USA. 113 (19), 5173-5178 (2016).
  30. Bansal, A., Zhang, Y. Photocontrolled nanoparticle delivery systems for biomedical applications. Acc Chem Res. 47 (10), 3052-3060 (2014).
  31. Yang, Y., Aw, J., Xing, B. Nanostructures for NIR light-controlled therapies. Nanoscale. 9 (11), 3698-3718 (2017).
  32. Ai, X., Mu, J., Xing, B. Recent Advances of Light-Mediated Theranostics. Theranostics. 6 (13), 2439-2457 (2016).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Core shell Nanocrystal SynthesisHigh temperature Co precipitationBiocompatible Surface ModificationPolyacrylic Acid FunctionalizationDBCO Ligand ConjugationNear infrared Light ActivationCalcium Ion Influx RegulationConfocal Microscopy ImagingFlow Cytometry Analysis

مقالات ذات صلة