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1. QD Solubilisierung
Dies ist eine geeignete Methode für CdTe. Ähnliche Verfahren können mit anderen Arten von QD wie InP / ZnS 20 und CdSe / ZnS 21 verwendet werden.
- Eine Lösung aus CdTe-QDs in Toluol bei 15 uM (optische Dichte = 2,5 bei der ersten Excitonenpeak).
- Übertragen Sie 200 ul dieser Aktie in einen Glaskolben. Verwenden Sie kein Plastik!
- Fügen Sie 800 ul Toluol, 1 ml 200 mM Boratpuffer (pH 9) und 2 ul 11,5 M Mercaptopropionsäure (MPA).
- Verschließe das Röhrchen und schütteln Sie sie kräftig für 30-60 Sekunden.
- Die wässrigen und organischen Phasen-Lösungsmittel spontan trennen. Die wässrige Phase wird die Farbe der QDs geworden. Um die Toluol-Schicht zu vermeiden, entfernen Sie sie und entsorgen Sie sie. Übertragen Sie anschließend die wässrige Phase in ein sauberes Gefäß.
- Reinigung der solubilisierten QDs durch Waschen / Filterung viermal mit 500 ul, 10000 Molekulargewichtsschnitt Zentrifuge Filter. Die Filter solltenversponnen bei 3000 × g für 13 Minuten. Für mindestens die letzten zwei Wäschen, mit dem gewünschten End-Puffer waschen.
- Nach dem letzten Waschen, suspendieren die gewaschenen QDs in 50 mM Boratpuffer bei dem gewünschten pH-Wert und lagern bei 4 ° C. Sie werden für 1-2 Wochen stabil.
- Wird die Extinktion und Emissionsspektren, um die Konzentration auf den veröffentlichten Formeln 22 schätzen.
Repräsentative Ergebnisse: Abbildung 1 zeigt ein Bild von CdTe-QDs unter UV-Lampe Beleuchtung, und Emissionsspektren vor und nach Wasser Solubilisierung, zeigt vernachlässigbare Veränderung von der Kappe Austausch. Die Größe Werte der Kerndurchmesser gemessen durch Elektronenmikroskopie.
2. QD Konjugation an Antibiotika
Dieser Teil des Protokolls ist anwendbar auf alle negativ geladene Wasser gelösten Nanopartikel, darunter die meisten kommerziellen QDs, Metallpartikel, 19 und mehr.
- Jedes Molekül wird funktionieren, dass either selbst montiert, um den negativ geladenen solubilisiert QD, oder das eine reaktive Gruppe, die konjugiert werden können, wie ein primäres Amin. In diesem Beispiel verwenden wir Polymyxin B (PMB), das positiv geladen ist und selbst montiert, ohne dass eine Konjugation Reagenzien. Lösen Sie die PMB in H 2 O bei 60 um. (Wenn das Antibiotikum ausgewählt ist nicht löslich in H 2 O, in DMSO oder Ethanol gelöst in einer Konzentration von 0,1-1 mM). Dies wird eine 10-Lösung (in H 2 O) oder eine 100-Lösung (in Lösungsmittel) sein.
- Berechnen Sie, wie viel QD-Lösung werden Sie für die Bakterientoxizität Experimente benötigen. Für eine Platte mit 96 Vertiefungen mit 0,3 ml pro Vertiefung in quadruplicates werden 0,5 ml von 200 nM Konjugat benötigt. Bereiten Sie zwei Röhrchen mit 100 ul 1 uM Quantenpunkte in 50 mM Boratpuffer.
- Wenn Kopplung mit einem primären Amin, Herstellung einer 19 mg / ml (100 mM) Lösung von 1-Ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimid-hydrochlorid (EDC) in H 2 O. EDC in Lösung nicht stabil ist; Sie diese sofort und den Rest wegwerfen.
- In 50 ul der 10x Antibiotika-Lösung (in H 2 O) oder 5 ul der 100x-Lösung (in Lösungsmittel) zu dem Konjugat Rohr. Für PMB: CdTe-Konjugation bei molaren Verhältnis von 30:1, fügen Sie 50 ul 60 uM PMB. In H 2 O oder Lösungsmittel zu der QD nur Steuerrohr.
- Wenn nötig, fügen Sie 1 ul der EDC-Stammlösung zu dem Konjugat Rohr.
- Öffne das Konjugat Volumen von 0,5 mL mit dem geeigneten Puffer (Borat oder PBS, keine Amin-enthaltenden Puffer wie Tris, da sie EDC inhibieren).
- Schild Rohre von Licht mit Aluminiumfolie, und auf ein Kolbenpendel oder Wippe für 1 Stunde. Wenn Aggregation auftritt, wiederholen Sie die Konjugation mit niedrigeren Konzentrationen von Antibiotika. Daraufhin wird die Konzentration nach oben, bis die Partikel nicht aggregieren.
- Waschen Sie die Konjugate, indem sie durch einen entsprechenden Filter. 10.000 Molekulargewicht Cutoff ist für die meisten Antibiotika, aber nicht für Proteine oder Antikörper.
Je nach dem Molekül, können verschiedene Methoden verwendet, um die Zahl der Antibiotika-Moleküle pro QD schätzen werden: Absorption oder Fluoreszenz-Spektroskopie, Gelelektrophorese oder Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR).
Repräsentative Ergebnisse. In diesem Beispiel wird PMB Konjugation durch Veränderungen in QD-Emission-Spektrum charakterisiert. Abbildung 2 zeigt die Spektren von CdTe-QDs mit PMB hinaus.
3. Vorbereitung der Bakterien für 96-Well-Screen; Bestimmung von Antibiotika-IC 50
Dies ist auf fast jedes Bakterienstamm in einem geeigneten Medium gezüchtet 18. Die genaue Länge der Zeit die Aufnahmen sollten weiterhin abhängig von der bakteriellen Wachstumsrate. In unserem Beispiel verwenden wir Escherichia coli in Lysogenie Brühe (LB)-Medium.
- Um die entsprechenden QD-Konjugat-Konzentrationen zu wählen, ist es wichtig, das wissenIC 50 des Antibiotikums zu konjugiert werden und wenn die QDs allein toxisch sind. Dies sollte 2 Tage vor der Konjugation Experiment begonnen werden. Am Abend, mit Samen 10 ml Bakterienwachstum Medium aus einer frischen Kolonie, richtig steril und Biosicherheit Technik.
- Am nächsten Tag, 1-2 Stunden vor dem Experiment, füllen jede der Mulden einer klaren mit 96-Loch-Platte mit einer nahezu maximale Menge an Wachstumsmedium. Mit einer Mehrkanal-Pipette, Saatgut jedes Well mit 1-50 ul der Bakterienkultur (der Zusammenschluss auf, wie schnell die besondere Belastung wächst hängen und müssen von Ihrem Labor kalibriert werden).
- Legen Sie die Platte auf die Platte Leser und stellen Sie es auf alle 10 Minuten für 2 Stunden bei einer bestimmten Wellenlänge (meist 600 nm) zu lesen. Überwachen Sie den Teller so, dass die Bakterien nicht wachsen zu dicht, zu schnell.
- Wenn die Zellen alle erreichen OD = 0,1 bis 0,15, entfernen Sie die Platte aus der Platten-Lesegerät und stoppen Sie die Aufnahme.
- Fügen Medikament allein und allein an QDsunterschiedlichen Konzentrationen in mindestens dreifacher Ausführung. Verwenden Sie eine Seite der Platte als "dunkel"-Steuerung und eine Hälfte beleuchtet werden. Eine vorgeschlagene Layout ist in Abbildung 3 angegeben. Die Konzentrationen sollten umfassen einen weiten Bereich genug, um eine Konzentration, die die Bakterien hemmt sehr wenig, und eine, die sie alle tötet gehören.
- Schirmen Sie das "dunkle" Seite der Platte mit Aluminiumfolie. Freilegen der anderen Seite mit einer Lampe bei der gewünschten Wellenlänge. Wir verwenden ein benutzerdefiniertes 96-well, 440-nm-Lampe von 2,4 mW-LEDs (Abbildung 4) und bestrahlen für 30-60 min gemacht. Die schwarzen Platten mit transparentem Boden helfen, schützen die unbelichteten Bakterien von Streulicht. Eine leere Spalte kann auch zwischen den exponierten und nicht-exponierten Seiten verwendet werden.
- Nach Belichtung, stellte den Teller in die Platte und Leser Rekord OD 600 alle 10 Minuten für 5-12 Stunden je nach Wachstumsrate. Halten Sie die Temperatur <32 °. C, wenn möglich zu vermeiden, Trocknen der Kulturen
- Zeichnen Sie die Wachstumskurvenbei einer ausgewählten Zeitpunkt gegen log [Konzentration] und bestimmen den IC 50 des Antibiotikums mit der Hill-Gleichung:

wobei H der Hill-Koeffizient ist, y max der höchste Punkt des Wachstums (im Idealfall auf einem Plateau) und y min ist der Nullpunkt, auch ideal auf einem Plateau. Es ist unwahrscheinlich, dass QD allein wesentlich Toxizität für die Zellen bei den verwendeten Konzentrationen zeigen, so dass ein Wert nicht bestimmt werden.
Repräsentative Ergebnisse. Am Ende der Aufnahmezeit wird klar Vertiefungen zeigen vollständige Zelltod, und einen Gradienten von Zelldichte sollte entlang steigenden Konzentrationen des Arzneimittels zu sehen. Die Bakterien sollten für S-förmigen Wachstumskurven (5 A), die Lage des Maximums Plateau wird sehr von Stamm zu Stamm und hängt auch von der Temperatur ab. Ein gegebenen Zeitpunkt kanngewählt als Vertreter und die Werte aufgetragen gegen log [Antibiotikum], um dem IC 50 (Abbildung 5 B). Um QD Toxizität zu bewerten, Überleben vs Log [QD] kann auch aufgetragen werden, aber Erzielung erheblicher Abtöten der Bakterien mit QDs allein ist selten (Abbildung 5 C).
4. Vorbereitung der Bakterien für 96-Well-Screen mit Antibiotika / QDs
- Der Tag vor dem Experiment, Samen 10 ml Kultur aus einer frischen Kolonie in das entsprechende reichen Medium, mit richtig steril und Biosicherheit Technik. Die QD-Antibiotikum-Konjugat sollte an diesem Tag zubereitet werden, es sei denn, es ist sehr instabil.
- 1-2 Stunden vor dem Experiment füllen jede der Mulden einer klaren mit 96-Loch-Platte mit einer nahezu maximale Menge an Wachstumsmedium. Mit einer Mehrkanal-Pipette, Saatgut jedes Well mit 1-50 ul der Bakterienkultur.
- Legen Sie die Platte auf die Platte Leser und stellen Sie es auf alle 10 Minuten für 2 Stunden bei der gleichen Wellenlänge wie in Teil 3 zu lesen.
- Wenn die Zellen alle erreichen OD = 0,1 bis 0,15, entfernen Sie die Platte aus der Platten-Lesegerät und stoppen Sie die Aufnahme.
- Fügen Sie QD-Konjugate in unterschiedlichen Konzentrationen in mindestens vierfacher Ausfertigung. Verwenden Sie eine Seite der Platte als "dunkel"-Steuerung und eine Hälfte beleuchtet werden. Eine vorgeschlagene Layout ist in Abbildung 6 zu entnehmen. A-Bakterien nur Kontrollstreifen immer sollte bei Problemen mit dem Kultur-, Temperatur aufgenommen werden, beeinflussen usw. Wachstumsbedingungen. Ein einziger Streifen von Medikamenten und nur QD nur sollten ebenfalls einbezogen, um sicherzustellen, dass sie die Kontrolle Platte gemacht vorher angepasst werden. Der Rest der Brunnen befinden, um Konjugate gewidmet, um für gute Statistiken zu ermöglichen.
- Schirmen Sie das "dunkle" Seite der Platte mit Aluminiumfolie. Freilegen der anderen Seite mit einer Lampe bei der gewünschten Wellenlänge.
- Nach Belichtung, stellte den Teller in die Platte und Leser Rekord OD 600 alle 10 Minuten für 5-12 Stunden. Halten Sie die Temperatur <32 ° C, wenn möglich, vermeiden drYing der Kulturen.
Repräsentative Ergebnisse. Die Kombination von Quantenpunkten und Antibiotikum möglicherweise weniger toxisch als Antibiotikum allein, gleich toxisch; oder mehr giftig. Dies kann quantifiziert werden mit Hilfe der Wachstumskurven und IC 50 Messungen werden. Abbildung 7 zeigt ein Beispiel, dass Konjugate gleich toxisch als Antibiotikum allein, und ein Beispiel für Konjugate, die giftiger sind.
5. Keimzahl
- Wählen Sie eine oder mehrere Vertiefungen der behandelten 96-Well Platte, für serielle Verdünnungen und das Auszählen von Kolonien verwendet werden.
- Einen seriellen Verdünnung von jedem der ausgewählten bakteriellen Proben mit PBS oder Salzlösung (0,9% NaCl). Übertragen Sie 20 ul der bakteriellen Lösung und verdünnen Sie es mit 180 ul Kochsalzlösung, ändern Sie die Pipettenspitze, Mischen und Übertragen 20 uL der verdünnten Lösung, um bakterielle 180 ul Kochsalzlösung. Wiederholen Sie die 6-fache.
- Nehmen Sie sich 10 ul von jeder Verdünnung und Teller auf einem geeigneten festen Medien Platte. Alle 8-Konzentrationen einer Probe kann auf einem 10 cm runden Petrischale ausgestrichen werden, obwohl rechteckige Gerichte bevorzugt werden, da es einfacher ist, Dinge antreten.
- Lassen Sie es auf der Bank für 15 Minuten trocknen lassen. dann bei entsprechender Temperatur für Ihre Bakterien inkubieren für 16 Stunden.
- Anzahl Kolonien und Berechnung koloniebildenden Einheiten (CFU) nach Anspruch (# von Kolonien x Verdünnungsfaktor) / Volumen plattierten = CFU / ml.
Abbildung 8 zeigt ein Beispiel CFU Platte.
6. Repräsentative Ergebnisse

Abbildung 1. CdTe-QDs. (A) acht Zubereitungen von CdTe-QDs die Beleuchtung mit einer UV-Stab (365 nm). (B) Absorptions-und Emissionsspektren von fünf ausgewählten Größen vor und nach der Wasser-Solubilisierung. Die gestrichelten Linien sind Spektren in Toluol, die durchgezogenen Linien in Wasser.
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Abbildung 2. Spectral-und Gel-Analyse der QD-PMB-Konjugate. Orange-emittierende CdTe-QDs wurden für dieses Beispiel verwendet, die Auswirkungen auf andere Arten von QDs müssen für jedes Experiment ausgewertet werden. (A) Typische Absorption (graue Linie) und Emissionsspektren (schwarze Linie) der QDs vor der Konjugation von PMB und der Emission (gestrichelte Linie) nach der Zugabe von 160 Moläquivalenten PMB. (B) Beziehung zwischen dem Verhältnis von PMB und dem QD Emissionsintensität (Quadrate) und Peakwellenlänge Lage (Dreiecke).

Abbildung 3. Empfohlene Platte Layout für die Steuerung Wachstumsfuge. Eine Vielzahl von PMB und QD-Konzentrationen dargestellt. Die eine Hälfte der Platte wird bestrahlt (blau hervorgehoben), und eine identische Hälfte wird vor Licht geschützt. Klicken Sie hierfür eine größere Abbildung zu sehen.

Abbildung 4. Benutzerdefinierte 96-LED-Lampe für eine gleichmäßige Bestrahlung Platte, welche Erscheinung aus-und einschalten. Eine typische Hand-UV-Lampe kann auch verwendet werden, jedoch wird nicht die gesamte Platte gleichmäßig.

Abbildung 5. Beispiel für Kontrolle Wachstumsfuge. (A) Repräsentative Bakterienwachstum Kurven mit unterschiedlichen Wirkstoffkonzentrationen, von 0 abzuschließen Zelltod. Die offenen Symbole sind nur mit PMB Konzentrationen gegeben, die festen Symbole sind CdTe-PMB ohne Bestrahlung, und die halb gefüllte Symbole sind CdTe-PMB mit Bestrahlung. Die Bestrahlung hatte keinen Einfluss auf den PMB nur Muster, so dass diese Kurven aus Gründen der Klarheit weggelassen wurden. Alle PMB-CdTe-Konjugate sind 30:1 PMB: QD-Verhältnisse. (B) Plots der Wachstumskurve Werte bei 200 min vs Log [PMB] und passt zu Gl. (1). Um control für die Wirkung des Lichts wird eine Kurve mit Antibiotika nur 30 min mit der Belichtung erfolgen. (C) die Überlebensrate der Bakterien bei 200 min vs QD-Konzentration, mit CdTe-QDs. Einige Toxizität ist mit der Belichtung, aber zu wenig, um einen IC 50-Wert bestimmen zu sehen. Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .

Abbildung 6. Vorgeschlagene Layout für Konjugat Testplatte. Die blau-markierten Hälfte der Platte sollte sie dem Licht ausgesetzt werden, und der nicht hervorgehobenen Hälfte wird geschützt. Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .

Abbildung 7. Beispiel für konjugierte Testplatte. Wachstumskurve Werte bei 200 min waren plotted und fit zu Gl. (1). (A) CdTe-PMB-Konjugate Toxizität über PMB allein erhöht. (B) Gold-Nanopartikel-Au-PMB-Konjugate zeigen keine erhöhte Toxizität über PMB allein.

Abbildung 8. Beispiel einer CFU Platte. E. coli in einer 96-Well-Platte ausgesät wurde mit QD-PMB mit oder ohne Bestrahlung für 30 min behandelt. dann bei 32 ° C für 4 Stunden inkubiert. Serielle Verdünnungen von jeder bakteriellen Probe wurden mit Kochsalzlösung und 10 ul 100 X 10 7 X Verdünnungen wurden auf Agarplatten ausplattiert. Die Platten wurden inkubiert bei 37 ° C und Kolonien nach 16 Stunden gezählt. Die Platte zeigt, die Verdünnungen entlang der Reihen wie angegeben, die Säulen sind: (A) 0,06 uM PMB + 2 nM CdTe, (B) 0,12 uM PMB + 4 nM CdTe (C) 0,2 uM PMB + 6,7 nM CdTe, (D) 0,06 um PMB + 2 nM CdTe bestrahlt, (E) 0,12 uM PMB + 4 nM CdTe bestrahlt, (F) 0,2 uM PMB + 6,7 nM CdTe Bestrahlungsbestrahlte.