A 'Plug and Play' Methode, um Wasser dispergierbare Nanoanordnungen mit einem Gehalt eines amphiphilen Polymers, organische Farbstoffe und Hochskalierungs-Nanopartikel erstellen

Summary

Organische Farbstoffmoleküle und ölsäurebeschichtete Upconverting-Nanopartikel sind nicht wasserlöslich. Dieses Protokoll beschreibt eine "Plug-and-Play"-Methode, die den Transfer von organischen Farbstoffmolekülen und die Umwandlung von Partikeln von ihrem ursprünglichen hydrophoben Lösungsmittel in Wasser ermöglicht.

Abstract

In diesem Protokoll beschreiben wir zunächst ein Verfahren zur Synthese von Lanthanid-dotierten Upconverting-Nanopartikeln (UCNPs). Anschließend zeigen wir, wie amphiphile Polymere in situ erzeugt werden können, und beschreiben ein Protokoll zur Verkapselung der hergestellten UCNPs und verschiedener organischer Farbstoffmoleküle (Porphyrine und Diarylethene) unter Verwendung von Polymerhüllen, um stabile wasserdispergierbare Nanoanordnungen zu bilden. Die Nanoassemblierungsproben, die sowohl die UCNPs als auch die organischen Diarylethen-Farbstoffe enthalten, haben interessante photochemische und photophysikalische Eigenschaften. Bei 365 nm UV-Bestrahlung erfährt die Diarylethen-Gruppe eine visuelle Farbveränderung. Wenn die Proben mit sichtbarem Licht einer anderen spezifischen Wellenlänge bestrahlt werden, verblasst die Farbe und die Proben kehren in den ursprünglichen farblosen Zustand zurück. Die Proben emittieren auch sichtbares Licht von den UCNPs bei Bestrahlung mit 980 nm Nahinfrarotlicht. Die Emissionsintensität der Proben kann durch abwechselnde Bestrahlung mit UV- und sichtbarem Licht eingestellt werden. Die Modulation der Fluoreszenz kann über viele Zyklen hinweg durchgeführt werden, ohne dass eine Verschlechterung der Proben zu beobachten ist. Dieses vielseitige Verkapselungsverfahren ermöglicht die Übertragung von hydrophoben Molekülen und Nanopartikeln von einem organischen Lösungsmittel auf ein wässriges Medium. Das Polymer trägt dazu bei, eine lipidähnliche Mikroumgebung für die organischen Moleküle aufrechtzuerhalten, um ihr photochemisches Verhalten in Wasser zu erhalten. Daher ist diese Methode ideal für die Herstellung von wasserdispergierbaren photoresponsiven Systemen. Die Verwendung von Nahinfrarotlicht zur Aktivierung von hochkonvertierenden Nanopartikeln ermöglicht es, anstelle von schädlicherem ultraviolettem Licht Licht mit geringerer Energie zur Aktivierung von Photoreaktionen zu verwenden.

Introduction

Heute gibt es immer noch ein dringender Bedarf an neuen Arten von Bio-Imaging-Agenten zu entwickeln. Viele neue Fluoreszenzsonden sind gut dokumentiert. ^1-6, wesentliche Verbesserungen in der Bildauflösung bleibt jedoch eine Herausforderung. ⁷ Eine praktische Methode ist es, direkt modulieren die Fluoreszenzsonden zwischen einer 'light' emittierenden Zustand und einem "dunklen" Zustand abgeschreckt. ^8-12 Diese besondere Methode wurde angewandt, um Technologien wie stimulierte Emission zu entwickeln (STED) Mikroskopie ^{13 und} stochastischen optischen Rekonstruktionsmikroskopie (STORM). ¹⁴

Protocol

1. Synthese des NaYF _{4 /} Yb ^{3+ / Er} 3+ Hochskalierungs-Nanopartikel (UCNP)

1. Richten Sie das Gerät wie folgt:
   1. Legen Sie eine 250 ml Heizmantel auf einer regelmäßigen Rührplatte und stecken Sie den Mantel auf das Thermoelement.
   2. Legen Sie einen 250 ml-Rundkolben mit einem magnetischen Rührstab auf den Heizmantel mit der richtigen Spann ausgestattet.
   3. Befestigen Sie einen Luftadapter an der linken Hals des Rundkolben und verbinden diese Luftadapter an den Schlenk-Linie mit Kunststoffschlauch.
   4. Bringen Sie ein Glasteil an der rechten Hals des Rundkolben und fixieren ein Thermometer-Adapter auf das Glaste....

Results

Absorptionsspektren und Photolumineszenz-Spektren wurden für die Proben DAE-UCNP gesammelt. Die Absorptionsspektren werden zum Vergleichen der spektralen Überlappung zwischen der geschlossenen Diarylethens Chromophoren und den Aufwärtswandler Nanopartikel eingesetzt. Fotografien der Proben (sowohl TPP-UCNP und DAE-UCNP) wurden ebenfalls eingeschlossen, um erfolgreiche Verkapselung von organischen Farbstoffmolekülen und upconverting Nanopartikel, die in der amphiphilen Polymerhüllen in der wässrigen Phase befinden, zu de.......

Discussion

Die nach diesem Protokoll synthetisierten Nanopartikel eine Größenverteilung von 20 bis 25 nm bei ungefähr 22,5 nm. ^26,27 Sie können als kugelförmige Teilchen mit einem α-NaYF ₄ Wirtsgitterstruktur klassifiziert werden zentriert. Es gibt zwei kritische Schritte in diesem Protokoll. Im UCNP Synthese ist es wichtig, die Erwärmungstemperatur und -zeit so präzise wie möglich zu halten, um eine enge Verteilung der Partikelgröße zu gewährleisten. Gleichzeitige Zugabe von NaOH _und NH 4 F zusamm.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Yttriumacetat	Sigma	326046	Yttrium(III)-acetathydrat
Ytterbiumacetat	Sigma	544973	Ytterbium(III)-acetathydrat
Erbiumacetat Sigma		325570	Erbium(III)-acetathydrat
Ölsäure	Sigma	75096	Analysestandard
Octadecen	Sigma	O806	Technisch
Klasse NaOH	Sigma	S5881	Reagenz Klasse
NH4F	Sigma	216011	ACS-Reagenz
Poly(styrol-co-maleinsäureanhydrid)	Sigma	442399	Durchschnitt Mn = 1700
JeffAmin 2070	Huntsman	M-2070
Varian Carry 300	Agilent
JDSU NIR-Laser	JSDU	L4-9897510-100M	980 nm Diodenlaser