Methodenartikel

Synthese von Kern-Schale Lanthanid-dotierte Großbildschirmen Nanokristallen für mobile Anwendungen

DOI:

10.3791/56416

⸱

10. November 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)

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Ein Protokoll wird für die Synthese von Kern-Schale Lanthanid-dotierte Großbildschirmen Nanokristallen (UCNs) und deren zellulären Anwendungen für Kanal-Protein-Verordnung auf Nah-Infrarot (NIR) Beleuchtung präsentiert.

Zusammenfassung

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Lanthanid-dotierte Großbildschirmen Nanokristalle (UCNs) haben viel Aufmerksamkeit in den letzten Jahren anhand ihrer vielversprechenden und kontrollierbaren optische Eigenschaften, die für die Absorption von Nah-Infrarot (NIR) Licht und können anschließend konvertieren Sie es in Multiplex-Emissionen, die über eine Vielzahl von Regionen vor der UV-Strahlung zu sichtbaren in der NIR umfassen. Dieser Artikel stellt detaillierte experimentelle Verfahren für Hochtemperatur-Co Niederschlag Synthese von Kern-Schale-UCNs, die verschiedene Lanthanoid-Ionen in Nanokristallen für die effiziente Umwandlung von tiefen Gewebe durchlässig NIR Erregung (808 integrieren nm) in eine starke blaue Emission bei 480 nm. Durch die Kontrolle der Oberflächenmodifikation mit biokompatiblen Polymer (Polyacryl Säure, PAA), die als vorbereitet UCNs erwirbt große Löslichkeit in Pufferlösungen. Die hydrophilen Nanokristalle sind weiter mit spezifischen Liganden (Dibenzyl Cyclooctyne, DBCO) für die Lokalisierung auf der Zellmembran funktionalisiert. Bei NIR Licht (808 nm) Bestrahlung, hochkonvertiert blaue Emission effektiv aktivieren die Licht-gated Kanal-Protein auf der Zellmembran und speziell die Zustrom kation (z.B. Ca2 +) im Zytoplasma zu regulieren. Dieses Protokoll bietet eine praktikable Methode zur Synthese von Kern-Schale Lanthanid-dotierten UCNs und anschließende biokompatible Oberflächenmodifizierung für weitere mobile Anwendungen.

Einleitung

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In den letzten Jahren haben Lanthanid-dotierte Großbildschirmen Nanokristalle (UCNs) verbreitet wurde, als Alternative zu herkömmlichen organischen Farbstoffen und Quantenpunkte in biomedizinischen Anwendungen, die vor allem auf ihre hervorragenden chemischen und optischen Eigenschaften basieren, auch gute Verträglichkeit, hohe Beständigkeit gegen Immunofluoreszenz und schmale Bandbreite Emission1,2,3. Noch wichtiger ist, können sie als eine viel versprechende Nanotransducer mit ausgezeichneten Gewebe eindringen Tiefe in Vivo zum Konvertieren von Nah-Infrarot (NIR) E....

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Protokoll

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Vorsicht: konsultieren Sie bitte alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (SDB) vor dem Gebrauch. Nutzen Sie alle entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen bei der Synthese von UCNs bei hoher Temperatur (~ 290 ° C), einschließlich der Verwendung von technischen Kontrollen (Abzug) und persönliche Schutzausrüstung (z.B. Schutzbrille, Handschuhe, Kittel, voller Länge Hosen und geschlossene Schuhe).

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Ergebnisse

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Die schematische Syntheseverfahren von Kern-Schale Lanthanid-dotierte UCNs sind in Abbildung 1 und Abbildung 2dargestellt. Die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und hochauflösenden Übertragung Elektronenmikroskopie (HRTEM) Bilder von Core- und Core-Shell UCNs Nanostrukturen bzw. gesammelt wurden (Abbildung 1). Die Liganden-freie UCNs sind durch das Entfernen der hydrophoben Ölsäure auf der Obe.......

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Diskussion

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Dieser Artikel hat ein Verfahren für die Synthese von Kern-Schale Lanthanid-dotierte Großbildschirmen Nanokristallen (UCNs) und ihre Oberflächenmodifikation mit funktionalen Moieties für mobile Anwendungen vorgestellt. Dieses neuartige Nanomaterialien besitzt hervorragende optische Eigenschaften, die UV- und sichtbaren Lichts bei NIR leichte Erregung durch einen Multi-Photonen Großbildschirmen Prozess abgeben können. In diesem Protokoll, die Kern-Schale-UCNs-Nanostrukturen (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF

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Offenlegungen

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Wir haben nichts zu veröffentlichen.

Danksagungen

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Diese Arbeit wurde teilweise unterstützt von NTU-AIT-MUV NAM/16001, RG110/16 (S), (RG 11/13) und (RG 35/15) in Nanyang Technological University, Singapore und National Natural Science Foundation von China (NSFC) (Nr. 51628201) vergeben.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
1-OctadecenSigma AldrichO806
Technische ÖlsäureSigma Aldrich364525Technische Qualität
MethanolFisher ScientificA412Technische
Qualität EthanolFisher ScientificA405Technische
Qualität AcetonFisher ScientificA18Technische Qualität
HexanSigma AldrichH292Technische
Thulium (III)-acetat-Hydrat (Tm(CH3CO2)3)Sigma Aldrich36770299,9 % Spurenmetallbasis
Neodym (III)-acetat-Hydrat (Nd(CH3CO2)3)Sigma Aldrich32580599,9 % Spurenmetalle Basis
Ytterbium(III)-acetathydrat (Yb(CH3CO2)3)Sigma Aldrich32601199,9% Spurenmetalle Basis
Yttrium(III)-acetathydrat (Y(CH3CO2)3)Sigma Aldrich32604699,9% Spurenmetalle Basis
Natriumhydroxid (NaOH)Sigma AldrichS5881
Ammoniumfluorid (NH4F)Sigma Aldrich338869ACS-Reagenz
Chlorwasserstoff (HCl)Fisher ScientificA144
Polyacrylsäure (PAA)Sigma Aldrich323667durchschnittlich Mw 1800
1-Hydroxybenzotriazolhydrat (HOBT)Sigma Aldrich54802ACS-Reagenz
1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimidhydrochlorid (EDC)Sigma AldrichE7750kommerzielles
Dibenzocyclooctin-amin (DBCO-NH2)Sigma Aldrich761540ACS-Reagenz
N,N-Diisopropylethylamin (DIPEA)Sigma AldrichD125806ACS-Reagenz
Dimethylsulfoxid (DMSO)Fisher ScientificBP231Technische Qualität
HEK293 ZelllinieATCCCRL-1573humane embryonale Niere
Fetales Kälberserum (FBS)Sigma AldrichF1051ACS-Reagenz
Penicillin-StreptomycinThermo Fisher1514012210.000 U/ml
Plasmid (pCAGGS-ChR2-Venus)Addgen15753Plasmid als Bakterium in Agar Stich
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM)Thermo Fisher11965092
Modifiziertes Eagle Medium (MEM)ThermoFisher 51985034reduziertes Serummedium
Lipofectamine 3000 TransfektionsreagenzThermo FisherL3000015Lipidbasierte Transfektion
N-Azidoacetylmannosamin, acetyliert (Ac4ManNAz)Sigma AldrichA7605ACS Reagenz
Trypsin-EDTA (0,25%)Thermo Fisher25200056Phenolrot
Rhod-3 AM Calcium Imaging KitThermo FisherR10145Fluoreszenzfarbstoff
5-Carboxytetramethylrhodamin-azid (Rhod-N3)Sigma Aldrich760757Azid-fluor 545
Konfoxyschaleibidi GmbH81158Glasboden, 35 mm
50 ml konische ZentrifugenröhrchenGreiner Bio-One227261Polypropylen
15 ml konische ZentrifugenröhrchenGreiner Bio-One188271Polypropylen
1,5 ml konische MikrozentrifugenröhrchenGreiner Bio-One616201Polypropylen
PhenylmethylsilikonölClearco Produkte63148-52-7Weniger als 320 Grad Celsius
GlasthermometerGH ZealL0111/10Von -10 bis 360 Grad Celsius
12-Well-PlatteSigma AldrichZ707775Polystyrol

Referenzen

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  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. Nat....

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Schlagwörter

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

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