Name: Synthese von Cd-frei InP / ZnS-Quantenpunkte Geeignet für biomedizinische Anwendungen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 56 s
Description: Lernen Sie die Synthese von Cd-freien InP/ZnS-Quantenpunkten für biomedizinische Anwendungen. Diese Methode ermöglicht die Herstellung hochwertiger, wasserlöslicher Nanopartikel mit geringer Toxizität.

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Die Autoren danken dem Institut für Chemie und das Graduiertenkolleg in Missouri State University für ihre Unterstützung dieses Projektes. Wir erkennen auch die Elektronenmikroskopie-Labor an der Friedrich National Laboratory for Cancer Research für die Nutzung ihrer Transmissionselektronenmikroskop und kohlenstoffbeschichtetes Gitter.

1. Synthese von Indium-Phosphid / Zinksulfid (InP / ZnS) Quantum Dots <ol><li> Synthese von Indiumphosphid (InP) Quantum Dot Cores <ol><li> Setzen Sie einen 100 ml Rundkolben, 3-Hals-Kolben mit einem 12-Zoll-Kondensator. Mit einem Vakuum für 1 Stunde 30 ml Oleylamin (OLA), 0,398 g Indium (III) chlorid (InCl 3), 0,245 g Zink (II) chlorid (ZnCl 2) und rühren während bei RT zu evakuieren. Die Lösung sollte mit einem weißen Niederschlag farblos erscheinen. </li><li> Unter Verwendung eines Heizmantels mit einem Thermoelement und proportional-integral-derivative (PID) Temperaturregler, erhöhen die Temperatur der Lösung auf 120 ° C. Evakuieren die Lösung unter Vakuum für 20 min mit niedrigem Siedepunkt, um Verunreinigungen zu entfernen, die Kernwachstum auswirken können. Anmerkung: Es ist zwar möglich, ein Sandbad und Thermometer zu verwenden, unter Verwendung eines Heizmantels und PID erhöht die Homogenität und Reproduzierbarkeit der Reaktionsprodukte. </li><li> Unter Schutzgas (zB, N 2), die Lösung unter Rückfluss und die Temperatur auf 220 ° C für 15 min erhöhen. Die InCl 3 und ZnCl 2 vollständig aufzulösen, wodurch eine blassgelbe Lösung. Lassen Sie die Temperatur für 10 min zu stabilisieren. </li><li> Spülen Sie eine Einweg, 3 ml Kunststoffspritze und 4 Zoll, 22 G-Nadel mit Stickstoffgas. Unter Verwendung der Spritze, liefern schnell 0,5 ml Tris (dimethylamino) phosphin (TDMAP) an die InCl &amp; sub3; -Lösung. Die Temperatur der Lösung sinkt leicht und kehrt zu 220 ° C. Die Lösung ändert sich von transparent, hellgelb bis opak, schwarz. </li><li> Nach 9,5 min, der Reaktionskolben aus dem Heizmantel entfernen, bis die Temperatur unter 200 ° C sinkt. Um die Integrität der InP-Kerne schützen, gehen direkt an die ZnS-Beschichtung in Schritt 1.2.1. </li></ol></li><li> Synthese von Zinksulfid (ZnS) Quantum Dot Shells <ol><li> Setzen Sie den Reaktionskolben aus Schritt 1.1.5 auf einem Heizpilz und stabilisieren die temperatur bei 200 ° C. Langsam 3,58 g Dodecanthiol (DDT) im Verlauf von 15 sec auf die Lösung, die InP-Quantenpunkte hinzuzufügen. Lassen Sie die Lösung für 1 Stunde zu reagieren. Anmerkung: ZnS Schalendicke kann durch Erhöhen oder Verringern der Menge an Zinkstearat in Schritt 1.2.4 hinzugefügt variiert werden. Die Veränderung der Menge an ZnCl 2 oder Dodecanthiol in Schritten 1.1.1 und 1.2.1 kann erheblich die Qualität der Quantenpunkte beeinflussen, indem sie die Reaktionskinetik zu ändern. <ol><li> Danach entfernen die Reaktionskolben aus dem Heizmantel und die Lösung auf etwa 60 ° C zu kühlen. </li></ol></li><li> Sobald die InP / ZnS Lösung erreicht ~ 60 ° C, 10 ml Hexan und übertragen die gesamte Lösung von etwa 45 ml bis 50 ml-Polypropylen-Zentrifugenröhrchen. Zentrifugieren Sie die Probe (3.000 × g für 10 min) nicht umgesetzten festen Vorläufer zu entfernen. </li><li> übertragen Sie vorsichtig den Überstand in ein 250-ml-Polypropylen-Zentrifugenflasche, 200 ml Aceton und Zentrifuge die Lösung (3.000 xg für 10 min) InP / ZnS QDs auszufällen. Dieses Volumen kann auch gleichmäßig in vier 50-ml-Röhrchen für die Zentrifugation aufgespalten werden, wenn eine Zentrifuge mit den notwendigen Rotor / Zubehör, das nicht zur Verfügung steht. Dekantieren des Überstandes und trocknen Sie die QD Pellet gründlich mit Stickstoffgas Aceton zu entfernen. </li><li> Resuspendieren der Quantenpunkte in 20 ml OLA Beschallung verwenden, übertragen auf einen 50 ml Rundboden, 3-Hals-Kolben mit 0,474 g Zinkstearat und umrühren. Evakuieren die Lösung unter Vakuum für 20 min bei RT. </li><li> Unter Stickstoffgas, die Temperatur auf 180 ° C erhöht und damit die Reaktion 3 Stunden ablaufen. Zwar gibt es keine merklichen visuellen Änderungen zu der Reaktionslösung, die bei dieser Reaktion auftreten, erhöht Dicke ZnS Schale Zinkstearat Hinzufügen somit QY Erhöhung durch Oberflächenpassivierung QD 12 zu verbessern. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, die Kolben aus dem Heizmantel entfernen und die Lösung auf etwa 60 ° C zu kühlen. </li><li> Sobald die InP / ZnS solutiauf Lauf ~ 60 ° C, in den ein 50 ml Polypropylenzentrifugenröhrchen 20 ml Hexan und übertragen. Zentrifugieren Sie die Probe (3.000 × g für 10 min) auf nicht umgesetzte Zinkstearat entfernen. </li><li> übertragen Sie vorsichtig den Überstand in ein 250-ml-Polypropylen-Zentrifugenflasche, 200 ml Aceton und Zentrifuge die Lösung (3000 g für 10 min) InP / ZnS-QDs zu fällen. Dekantieren Sie vorsichtig den Überstand und gründlich mit Stickstoffgas trocken Aceton zu entfernen. </li><li> Man löst den InP / ZnS QD Pellet in 30 ml Hexan. Vortex und beschallen die Lösung kurz vollständige Dispersion zu gewährleisten. </li><li> Wiederholen Reinigungsschritte 1.2.6-1.2.8 zwei weitere Male gründliche Entfernung von überschüssigem organischen Liganden zu gewährleisten. Wechselwirkungen zwischen dem amphiphilen Polymer und dem QD in Schritt 1.2 kann in Gegenwart von überschüssigem Liganden beeinträchtigt werden. </li><li> Mit Berechnungen von Xie detailliert, et al. 16, bestimmen die Größe und Konzentration der synthetisierten InP / ZnS-QDs mit UV-Vis-Spektroskopie. <br/&gt; Anmerkung: Die wichtige spektrale Charakteristik für diese Analyse ist die Schulter des Absorptionspeaks. Die Wellenlänge und Absorptionswert des Maximums dieser Schulter dient dazu, die Größe und die Konzentration der Quantenpunkte zu berechnen, respectively. Diese Reaktion ergibt typischerweise etwa 5 &amp; mgr; mol QD mit einem Emissionspeak bei 600 nm. Bis QD der verschiedenen Farben synthetisieren, die Dauer und / oder Temperatur der Reaktion kann geändert werden. Eine längere Reaktionszeit und / oder höhere Temperatur der Lösung führt zu einer Rotverschiebung Emissionspeak. Zum Beispiel, Erhöhung der Reaktionstemperatur auf 240 ° C und Aufrechterhalten Reaktionszeit von 10 min wird in QD mit einem 680 nm höchstens Emissionen Spitze führen. Ebenso reduziert die Reaktionszeit auf 2 Minuten und verwendet Zinkchlorid Verdoppelung in QD mit einem 470 nm maximale Emissionsspitze führen. Diese InP / ZnS-QDs sind stabil für mindestens einen Monat bei 4 ° C im Dunkeln unter Schutzgas. </li></ol></li></ol> 2. WasserSolubilisierung von InP / ZnS-Quantenpunkte unter Verwendung eines amphiphilen Polymers <ol><li> Wasser Solubilisierungsmethode <ol><li> Unter Verwendung der InP / ZnS QD aus Schritt 1.2.10, verdünnte einen Teil der Quantenpunkte mit Hexan von 1 uM QD zu erhalten 1 ml. <ol><li> In einem Zentrifugenröhrchen, übertragen 0,25 ml InP / ZnS-QDs in jedes Röhrchen. 1 ml Aceton oder Methanol zu dem Zentrifugenröhrchen und Zentrifuge (3.000 × g für 10 min). Den Überstand sorgfältig entfernen und jeder Niederschlag in 1 ml Tetrahydrofuran (THF) lösen. </li><li> Übertragen Sie die InP / ZnS-QDs in THF in einen 100-ml-Rundkolben und verdünnt mit 16 ml THF. Um die Anzahl der Aggregate in der Lösung reduzieren, beschallen die Quantenpunkte für 5-10 min. </li></ol></li><li> Man löst 30 mg Poly (Maleinsäureanhydrid andhydride- alt -1-Octadecen), 3- (Dimethylamino) -1-propylamin (pMAL-d) in 10 ml Molekularreinem Wasser. Wasserbad Beschallung oder leichtem Rühren, bis die Lösung durchscheinend ist ausreichend, um das Polymer vollständig aufzulösen. DasVerwendung von Wirbel oder kräftigem Rühren kann viele Blasen erzeugen, die Wechselwirkung des Polymers mit dem QD behindert. In den 10 ml Polymerlösung auf den 100-ml-Rundkolben, der InP / ZnS-QDs in THF. </li><li> Verdampfen THF aus dem QD / Polymerlösung mit einem Rotationsverdampfer. Der Kolben wird in einem Eisbad während Eindampfen der Wechselwirkung zwischen dem Polymer und QD zu erleichtern. Je nach Stärke des Vakuums wird das meiste THF nach 10 min verdampft und die Lösung wird trüb. <ol><li> Sobald die Lösung auf 10 ml eingedampft wird, der Kolben vom Rotationsverdampfer entfernen und 30 ml molekularen Grad Wasser. Bringen Sie den Kolben am Rotationsverdampfer und weiter bis 2 ml zu verdampfen. Dieser letzte Verdampfungsschritt kann viele Stunden dauern; sicherzustellen, das Eisbad aufrechterhalten wird. </li></ol></li><li> Entfernen Sie die wasserlöslichen InP / ZnS-QDs aus dem Rundkolben mit einer Pipette. Filtern Sie die QD-Lösung mit einer 3 ml-Kunststoffspritze an einem 0,1 um Nylon syringe filtriert in ein 5 ml Zentrifugenröhrchen. </li><li> Legen Sie die Quantenpunkte in einer 20.000 MWCO-Membran Dialysestation und Dialyse gegen 0,05 M Boratpuffer pH 8,5, um überschüssige Polymer entfernen. (Langsam 0,05 M Natriumtetraborat-Decahydrat und 0,05 M Borsäure, unter starkem Rühren, bis der pH 8.5 ist diese Boratpufferlösung zu machen.) Einen Vakuumkonzentrator Verwendung konzentrieren sich die Quantenpunkte in Boratpuffer auf 1 ml. </li><li> Für die Lagerung, Säuberung der Lösung mit Stickstoffgas vor mit Parafilm versiegelt. Die wasserlöslichen InP / ZnS QD sind stabil für mindestens 4 Monate bei 4 ° C im Dunkeln. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semicondictor+clusters%2C+nanocrystals%2C+and+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Semicondictor clusters, nanocrystals, and quantum dots.</a> Science. 271 (5251), 933-937 (1996).</li>
<li>Michalet, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+dots+for+live+cells%2C+in+vivo+imaging%2C+and+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics.</a> Science. 307 (5709), 538-544 (2005).</li>
<li>Jaiswal, J. K., Mattoussi, H., Mauro, J. M., Simon, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+multiple+color+imaging+of+live+cells+using+quantum+dot+bioconjugates%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Long-term multiple color imaging of live cells using quantum dot bioconjugates.</a> Nat. Biotechnol. 21 (1), 47-51 (2009).</li>
<li>Deerinck, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+fluorescent+quantum+dots+to+confocal%2C+multiphoton%2C+and+electron+microscopic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+Pathol%22%5BJournal%5D)">The application of fluorescent quantum dots to confocal, multiphoton, and electron microscopic imaging.</a> Toxicol. Pathol. 36 (1), 112-116 (2008).</li>
<li>Smith, A. M., Duan, H., Mohs, A. M., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioconjugated+quantum+dots+for+in+vivo+molecular+and+cellular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Bioconjugated quantum dots for in vivo molecular and cellular imaging.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 60 (11), 1226-1240 (2008).</li>
<li>Jamieson, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+applications+of+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Biological applications of quantum dots.</a> Biomaterials. 28 (31), 4717-4732 (2007).</li>
<li>Lidke, D. S., Arndt-Jovin, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+takes+a+quantum+leap%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology%22%5BJournal%5D)">Imaging takes a quantum leap.</a> Physiology. 19, 322-325 (2004).</li>
<li>Fichter, K. M., Flajolet, M., Greengard, P., Vu, T. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+G-protein-couple+receptor+endosomal+trafficking+pathways+revealed+by+single+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Kinetics of G-protein-couple receptor endosomal trafficking pathways revealed by single quantum dots.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107 (43), 18658-18663 (2010).</li>
<li>Smith, A. M., Ruan, G., Rhyner, M. N., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+luminescent+quantum+dots+for+in+vitro+molecular+and+cellular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Engineering luminescent quantum dots for in vitro molecular and cellular imaging.</a> Ann. Biomed. Eng. 34 (1), 3-14 (2006).</li>
<li>Derfus, A. M., Chan, W. C. W., Bhatia, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+the+cytotoxicity+of+semiconductor+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Probing the cytotoxicity of semiconductor quantum dots.</a> Nano Lett. 4 (1), 11-18 (2004).</li>
<li>Brunetti, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((InP%2FZnS+as+a+safer+alternative+to+CdSe%2FZnS+core%2Fshell+quantum+dots%3A+in+vitro+and+in+vivo+toxicity+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">InP/ZnS as a safer alternative to CdSe/ZnS core/shell quantum dots: in vitro and in vivo toxicity assessment.</a> Nanoscale. 5 (1), 307-317 (2013).</li>
<li>Song, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amine-derived+synthetic+approach+to+color-tunable+InP%2FZnS+quantum+dots+with+high+fluorescent+qualities%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanopart.+Res%22%5BJournal%5D)">Amine-derived synthetic approach to color-tunable InP/ZnS quantum dots with high fluorescent qualities.</a> J. Nanopart. Res. 15 (1750), (1750).</li>
<li>Dabbousi, B. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%28CdSe%29ZnS+core-shell+quantum+dots%3A+Synthesis+and+characterization+of+a+size+series+of+highly+luminescent+nanocrystallites%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">(CdSe)ZnS core-shell quantum dots: Synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrystallites.</a> J. Phys. Chem. B. 101 (46), 9463-9475 (1997).</li>
<li>Micic, O. I., Curtis, C. J., Jones, K. M., Sprague, J. R., Nozik, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+InP+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of InP quantum dots.</a> J. Phys. Chem. 98 (19), 4966-4969 (1994).</li>
<li>Qi, L., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+dot-amphipol+nanocomplex+for+intracellular+delivery+and+realtime+imaging+of+siRNA%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Quantum dot-amphipol nanocomplex for intracellular delivery and realtime imaging of siRNA.</a> ACS Nano. 2 (7), 1403-1410 (2008).</li>
<li>Xie, R., Zheng, L., Peng, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nucleation+kinetics+vs+chemical+kinetics+in+the+initial+formation+of+semiconductor+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Nucleation kinetics vs chemical kinetics in the initial formation of semiconductor nanocrystals.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (42), 15457-15466 (2009).</li>
<li>Williams, A. T. R., Winfield, S. A., Miller, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relative+fluorescence+quantum+yields+using+a+computer-controlled+luminescence+spectrometer%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Relative fluorescence quantum yields using a computer-controlled luminescence spectrometer.</a> Analyst. 108, 1067-1071 (1983).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+An+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: An open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat. Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Schnieder, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIH+image+to+ImageJ%3A+25+years+of+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">NIH image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nat. Methods. 9, 671-675 (2012).</li>
<li>Jin, Y., Kannan, S., Wu, M., Zhao, J. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toxicity+of+luminescent+silica+nanoparticles+to+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Res.+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Toxicity of luminescent silica nanoparticles to living cells.</a> Chem. Res. Toxicol. 20 (8), 1126-1133 (2007).</li>
<li>Corazzari, I., Gilardino, A., Dalmazzo, S., Fubini, B., Lovisolo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localization+of+CdSe%2FZnS+quantum+dots+in+the+lysosomal+acidic+compartment+of+cultured+neurons+and+its+impact+on+viability%3A+potential+role+of+ion+release%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+In+Vitro%22%5BJournal%5D)">Localization of CdSe/ZnS quantum dots in the lysosomal acidic compartment of cultured neurons and its impact on viability: potential role of ion release.</a> Toxicol. In Vitro. 27 (2), 752-759 (2013).</li>
<li>Pons, T., Uyeda, H. T., Medintz, I., Mattoussi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+dimensions%2C+electrophoretic+mobility%2C+and+stability+of+hydrophilic+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic dimensions, electrophoretic mobility, and stability of hydrophilic quantum dots.</a> J. Phys. Chem. B. 110 (41), 20308-20316 (2006).</li>
<li>Durisic, N., Wiseman, P., Grutter, P., Heyes, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+common+mechanism+underlies+the+dark+fraction+formation+and+fluorescence+blinking+of+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">A common mechanism underlies the dark fraction formation and fluorescence blinking of quantum dots.</a> ACS Nano. 3 (5), 1167-1175 (2009).</li>
<li>Vermehren-Schmaedick, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+intracellular+trafficking+dynamics+of+brain-derived+neurotropic+factor+complexes+in+the+neuronal+soma+revealed+by+single+quantum+dot+tracking%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous intracellular trafficking dynamics of brain-derived neurotropic factor complexes in the neuronal soma revealed by single quantum dot tracking.</a> PLoS ONE. 9 (4), e95113(2014).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Dieses Protokoll beschreibt die Synthese hochFluoreszenz InP / ZnS QD, die in vielen biologischen Systemen verwendet werden können. Die QD-Produkte hier synthetisiert zeigte einen einzelnen Peak Fluoreszenzemission bei 600 nm mit einer FWHM von 73 nm (Abbildung 1) zentriert ist, die zu anderen zuvor beschriebenen Synthesen 12 vergleichbar ist. Die Reaktionszeit und Reaktionstemperatur sind sehr wichtige Schritte wegen ihrer tiefgreifende Wirkung auf QD Synthesequalität und Reproduzierbarkeit....

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Katye M. Fichter
from:
Kathryn M. Fichter

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Erratum: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

Quantum Dots (QD) sind halbleitende Nanokristalle, die fluoreszierende Eigenschaften aufweisen, wenn sie mit Licht bestrahlt ein. Aufgrund ihrer geringen Größe (2-5 nm), die viele größere Biomoleküle ähnlich ist, und eine einfache Biofunktionalisierung, QD sind ein äußerst attraktives Werkzeug für biomedizinische Anwendungen. Sie haben Verwendung in der biologischen Kennzeichnung, Einzelmolekül-Lebendzell-Imaging, Arzneimittelabgabe, in-vivo-Bildgebung, Erregernachweis und Zellverfolgung, unter vielen anderen Anwendungen gefunden 08.02. CD-basierten Quantenpunkte wurden am häufigsten in biomedizinischen Anwendungen verwendet, wegen ihrer intensiven Fluoreszenz und schmale Emissionspeakbreiten 9. Allerdings haben Bedenken wegen der möglichen Toxizität von Cadmium angehoben worden 2+ -Ionen 10, die durch den Abbau des Nanopartikel freigesetzt werden können. Vor kurzem InP-basierten Quantenpunkte wurden als Alternative zu CD-basierten Quantenpunkte untersucht, weil sie viele Fluoreszenzeigenschaften beibehaltenvon CD-basierten Quantenpunkte und kann biokompatibler 11 sein. CD-basierten Quantenpunkte wurden signifikant toxisch zu sein als InP-basierten Quantenpunkte in in vitro-Tests in Konzentrationen so niedrig wie 10 Uhr, nach nur 48 Stunden 11 gefunden. Die Fluoreszenzemissionsfarbe von QD ist größen abstimmbaren 1. Das heißt, wenn die Größe der QD zunimmt, nimmt die Fluoreszenzemission der roten verschoben. Die Größe und Größen Dispersität der QD-Produkte können durch Ändern der Temperatur, Reaktionsdauer, oder Vorläuferkonzentrationsbedingungen während der Reaktion 12 modifiziert werden. Während die Emissionsspitze von InP QD ist typischerweise breiter und weniger intensiv als CD-basierte QD, InP Quantenpunkte können in einer Vielzahl von Farben hergestellt werden entworfen spektrale Überlappung zu vermeiden, und 12 für die meisten Anwendungen ausreichend intensiven biomedizinischen sind. Die Synthese in diesem Protokoll detailliert ergibt QD mit einer roten Emissionsspitze bei 600 nm zentriert ist. Sind mehrere Schritte af genommenter Synthese der QD-Kerne, die optische Integrität der Quantenpunkte zu erhalten und sie für biologische Anwendungen kompatibel zu machen. Die Oberfläche des Kern QD müssen vor Oxidation oder Oberflächenfehler geschützt werden, die dazu führen können Abschrecken; Daher wird ein ZnS Schale über den Kern beschichtet InP / ZnS (core / shell) QDS 13 zu erzeugen. Diese Beschichtung wurde die Photolumineszenz des QD Produkt zu schützen gezeigt. Die Gegenwart von Zinkionen während InP QD-Synthese wurde 12 gezeigt, um Oberflächenfehler zu begrenzen, sowie Abnahme Größenverteilung. Selbst bei der Anwesenheit von Zn 2+ in dem Reaktionsmedium, Synthese von InZnP sind höchst unwahrscheinlich 12. Nach der Beschichtung, was InP / ZnS-QDs in hydrophoben Liganden, wie Trioctylphosphinoxid (TOPO) oder Oleylamin 12,14 beschichtet. Ein amphiphiles Polymer mit hydrophoben Liganden auf der Oberfläche QD sowie Schüttwassermolekülen interagieren, um Wasserlöslichkeit 15 verleihen. Amphiphile Polymere mit carboxylate chemischen Gruppen können als &quot;chemische Griffe&quot; verwendet werden, um die QD funktionalisieren. Dieses Protokoll beschreibt die Synthese und Funktionalisierung von wasserlöslichen InP / ZnS QD mit sehr intensiven Fluoreszenzemission und relativ geringe Größe-Dispersität. Diese Quantenpunkte sind möglicherweise weniger toxisch als häufig verwendete CdSe / ZnS-Quantenpunkte. Hierin stellt die Synthese von InP / ZnS-QDs eine praktische Alternative zum CD-basierten Quantenpunkte für biomedizinische Anwendungen.

<table><tbody><tr><td>Oleylamin</td><td>Acros</td><td>129540010</td><td></td></tr><tr><td>Zink(II)-chlorid</td><td>Sigma</td><td>030-003-00-2</td><td></td></tr><tr><td>Indium(III)-chlorid</td><td>Chem-Impex</td><td>24560</td><td></td></tr><tr><td>Tris(dimethylamino)phosphin</td><td>Encompass</td><td>50-901-10500</td><td></td></tr><tr><td>1-Dodecanthiol</td><td>Acros</td><td>117625000</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Hexane Fisher Sci</td><td>H292-4</td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td>TransChemical</td><td>UN 1090</td><td></td></tr><tr><td>Zinkstearat</td><td>Aldrich Chem</td><td>307564-1KG</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>Acros</td><td>34845-0010</td><td></td></tr><tr><td>Molecular Water</td><td>Fisher Sci</td><td>BP2470-1</td><td></td></tr><tr><td>Poly(maleic anhyrdride-alt-1-tetradecen), 3-(Dimethylamino)-1-propylaminderivat</td><td>Sigma</td><td>90771-1G</td><td></td></tr><tr><td>Borsäure</td><td>Fisher Sci</td><td>BP168-500</td><td></td></tr><tr><td>Natriumtetraborat-Decahydrat</td><td>Fisher Sci</td><td>BP175-500</td><td></td></tr><tr><td>Rhodamin B</td><td>Aldrich Chem</td><td>R95-3</td><td></td></tr><tr><td>Stickstoffgas</td><td>Airgas</td><td>UN1066</td><td></td></tr><tr><td>Trypanblau</td><td>Thermo Sci</td><td>SV30084.01</td><td></td></tr><tr><td>3 ml Luer-Lock-Spritze aus Kunststoff</td><td>BD</td><td>309657</td><td></td></tr><tr><td>Luer-Lock-Nadel</td><td>Air-Tite</td><td>8300014471</td><td>4 Zoll, 22 Gauge</td></tr><tr><td>50 ml Polypropyen-Zentrifugenröhrchen</td><td>Falcon</td><td>352098</td><td></td></tr><tr><td>250 ml Zentrifugenflasche</td><td>Thermo Sci</td><td>05-562-23</td><td>Nalgene PPCO</td></tr><tr><td>5 ml Zentrifugenröhrchen</td><td>Argos-Tech</td><td>T2076</td><td></td></tr><tr><td>1,5 ml Mikrozentrifugenröhrchen</td><td>Bio Plas</td><td>4150</td><td></td></tr><tr><td>0,1 &mu; m Spritzenvorsatzfilter</td><td>Whatman</td><td>6786-1301</td><td>Puradisc 13 mm Nylonfilter</td></tr><tr><td>Slide-A-Lyzer MINI Dialysegerät</td><td>Thermo Sci</td><td>69590</td><td>20.000 MWCO</td></tr><tr><td>Rotationsverdampfer</td><td>Heidolph</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge 5072</td><td>Eppendorf</td><td></td><td>Schwingschaufel mit 50&nbsp; ml Tube Adapter</td></tr><tr><td>Lambda 650 UV/VIS Spektrometer</td><td>Perkin Elmer</td><td></td><td>UV-Vis Spektralphotometer</td></tr><tr><td>LS 55 Fluoreszenzspektrometer</td><td>Perkin Elmer</td><td></td><td>Fluorometer</td></tr><tr><td>Axio Observer.A1</td><td>Zeiss</td><td></td><td>Epifluoreszenzmikroskop</td></tr><tr><td>AxioCam MRm</td><td>Zeiss</td><td></td><td>CCD Kamera</td></tr><tr><td>Tecnai TF20 Mikroskop</td><td>FEI</td><td></td><td>Transmisison Electron Miscroscope</td></tr><tr><td>TEM Eagle CCD</td><td>FEI</td><td></td><td>TEM CCD Kamera</td></tr><tr><td>NanoBrook Omni DLS</td><td>Brookhaven</td><td></td><td>Dynamisches Lichtstreuinstrument</td></tr></tbody></table>

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Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

Fluoreszierende Nanokristalle, insbesondere Quantenpunkte, waren ein nützliches Werkzeug für viele biomedizinische Anwendungen. Für einen erfolgreichen Einsatz in biologischen Systemen sollten Quantenpunkte stark fluoreszierend und klein/monodispers groß sein. Während häufig verwendete Quantenpunkte auf Cadmiumbasis diese Eigenschaften besitzen, sind sie aufgrund der möglichen Freisetzung von Cd2+-Ionen durch den Abbau von Nanopartikeln potenziell toxisch. Indiumbasierte Quantenpunkte, insbesondere InP/ZnS, wurden kürzlich aufgrund ihrer relativ ähnlichen Fluoreszenzeigenschaften und -größe als praktikable Alternative zu cadmiumbasierten Quantenpunkten untersucht. Die hier vorgestellte Synthese verwendet Standard-Heißinjektionstechniken für ein effektives Nanopartikelwachstum; Die Eigenschaften von Nanopartikeln wie Größe, Emissionswellenlänge und Emissionsintensität können sich jedoch aufgrund kleiner Änderungen der Reaktionsbedingungen drastisch ändern. Daher sollten Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Reaktionsdauer und Vorläuferkonzentration genau beibehalten werden, um reproduzierbare Produkte zu erhalten. Da Quantenpunkte in wässrigen Lösungen nicht von Natur aus löslich sind, müssen sie auch einer Oberflächenmodifikation unterzogen werden, um ihre Löslichkeit in Wasser zu erhöhen. In diesem Protokoll wird ein amphiphiles Polymer verwendet, um sowohl mit hydrophoben Liganden auf der Quantenpunktoberfläche als auch mit Lösungsmittel-Wassermolekülen zu interagieren. Hier wird ein detailliertes Protokoll für die Synthese von hochfluoreszierenden InP/ZnS-Quantenpunkten bereitgestellt, die für den Einsatz in biomedizinischen Anwendungen geeignet sind.

Die unbeschichteten InP Kerne zeigen keinen wesentlichen sichtbare Fluoreszenz mit dem Auge. Allerdings InP / ZnS (core / shell) Quantenpunkte erscheinen hell unter UV-Bestrahlung von Auge zu fluoreszieren. Die Fluoreszenz von InP / ZnS-QDs wurde mit Fluoreszenz-Spektroskopie charakterisiert. Das Fluoreszenzspektrum von QD in Hexanen (Abbildung 1) bei 533 nm angeregt wird mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 73 nm bei 600 nm zentriert einen Hauptpeak zeigt. Während Extin...

In diesem Protokoll wird die Synthese von Cd-freien InP/ZnS-Quantenpunkten (QDs) detailliert beschrieben. InP-basierte QDs werden aufgrund der Toxizität von Cd2+-Ionen, die durch den Abbau von Nanopartikeln freigesetzt werden können, immer beliebter. Nach der Synthese werden QDs unter Verwendung eines amphiphilen Polymers in Wasser solubilisiert, um sie in biomedizinischen Anwendungen einzusetzen.

Synthese von Cd-frei InP / ZnS-Quantenpunkte Geeignet für biomedizinische Anwendungen

Fluorescent nanocrystals, specifically quantum dots, have been a useful tool for many biomedical applications. For successful use in biological systems, ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Synthese von hochfluoreszierenden Indiumphosphid-Zinksulfid-Quantenpunkten, die für biomedizinische Anwendungen geeignet sind. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen zur Synthese von Quantenpunkt-Nanopartikeln zu klären, indem sie spezifische Schritte aufzeigt, die entscheidend sind, um qualitativ hochwertige Quantenpunkte zu erzielen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist die Herstellung von hochwertigen, wasserlöslichen Quantum Dots.Praktikabel für biologische Systeme, die in weniger als einem Tag synthetisiert werden können. Um mit der Synthese zu beginnen, setzen Sie einen 100-Milliliter-Dreihalskolben mit rundem Boden in einen 12-Zoll-Kondensator ein. 0,398 Gramm Indiumchlorid, 30 Milliliter Oleylamin oder OLA und 0,245 Gramm Zinkchlorid.Rühren Sie um, während Sie eine Stunde lang bei Raumtemperatur mit einem Vakuum evakuieren. Die Lösung sollte farblos mit einem weißen Niederschlag erscheinen. Verwenden Sie eine Heizhaube mit einem Thermoelement und einem PID-Temperaturregler, um die Temperatur der Lösung auf 120 Grad Celsius zu erhöhen.Die Verwendung einer Heizhaube und PID erhöht die Gleichmäßigkeit und Reproduzierb

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Research

Forschung

JoVE Journal

Chemistry

Chemie

Nanopartikel wie Halbleiter-Quantenpunkten (QP) verwendet werden, um photoaktivierbare Agenten für anti-mikrobiellen oder Anti-Krebs-Anwendungen zu erstellen. Diese Technik zeigt, wie Wasser-löslich zu Cadmium-Tellurid (CdTe) QDs, konjugieren sie gegen ein Antibiotikum, und führen Sie einen bakteriellen Hemmtest auf Wachstumskurven und die Keimzahl basiert.

Solubilisierung und Bio-Konjugation von Quantenpunkten und bakterielle Toxizitätstests von Wachstumskurve und Keimzahl

Wir beschreiben die Herstellung von kolloidalen Quantenpunkten mit minimierter hydrodynamische Größe für Einzel-Molekül-Fluoreszenz-Imaging. Im Vergleich zu herkömmlichen Quantenpunkte sind diese Nanopartikel in der Größe ähnlich zu globularen Proteinen und sind für Einzel-Molekül-Helligkeit, Stabilität gegen Photodegradation und Beständigkeit gegen unspezifische Bindung an Proteine ​​und Zellen optimiert.

Compact Quantum Dots für Einzelmolekül-Imaging

Es wird ein Protokoll für die Seeding-Synthese von stäbchenförmigen und tetrapodenförmigen Mehrkomponenten-Nanostrukturen, bestehend aus CdS und CdSe, vorgestellt.

Gesetzt Synthese von CdSe / CdS-Nanokristalle Rod und Tetrapod

Wir stellen detaillierte Anweisungen für die Herstellung von monovalenten zielgerichteten Quantenpunkten (mQDs) aus Phosphorthioat-DNA definierter Länge zur Verfügung. Die DNA-Umhüllung erfolgt bei hoher Ausbeute, so dass die Produkte nicht gereinigt werden müssen. Wir demonstrieren die Verwendung des SNAP-Tags, um mQDs für Anwendungen zur Bildgebung lebender Zellen an Rezeptoren auf der Zelloberfläche zu richten.

Produktion und Targeting von Monovalenter Quantenpunkte

Die Synthese von einheitlichen Goldnanopartikeln, die mit Halbleiterschalen aus CdS oder ZnS beschichtet sind, wird durchgeführt. Die Halbleiterbeschichtung erfolgt durch die Abscheidung einer Silbersulfidhülle und den Austausch der Silberkationen gegen Zink- oder Cadmiumkationen.

Synthese, Charakterisierung und Funktionalisierung von Hybrid Au / CdS und Au / ZnS Kern / Schale-Nanopartikel

Hierin stellen wir eine Methode zur Synthese ligandenfreier Cadmiumsulfid (CdS) Nanopartikel vor, die auf einem einzigartigen Schwefelcopolymer basieren. Das Schwefel-Copolymer fungiert während der Nanopartikelsynthese als Hochtemperaturlösungsmittel und Schwefelquelle und stabilisiert die Nanopartikel nach der Reaktion.

Synthese von Ligand freien CdS-Nanopartikel innerhalb eines Schwefel-Copolymer-Matrix

Hier bereiten wir und zu charakterisieren neuartige baumartige hierarchische ZnO / CdSSe Nanostrukturen, wo CdSSe Zweige auf vertikal ausgerichteten ZnO-Nanodrähte wachsen. Die resultierenden nanotrees sind ein potentielles Material für die Umwandlung von Solarenergie und andere optoelektronische Geräte.

Synthese von Hierarchical ZnO / CdSSe Heterostruktur Nanotrees

Ein Protokoll wird für die Herstellung von Hochleistungs-, reine blau ZnCdS/ZnS-basierte Quantum Dots Leuchtdioden durch den Einsatz einer Autoxidized Aluminium Kathode vorgestellt.

Verbesserte Elektroneninjektion und Exciton Entbindung für reine blaue Quantenpunkt-Leuchtdioden durch die Einführung von teilweise oxidierte Aluminium Kathode

Es wird ein Protokoll zur Synthese von In37P 20 (O2 C 14H27)51 Clustern und deren Umwandlung in indiale Phosphor-Quantenpunkte vorgestellt.

Synthese vonIn 37P20(O2CR)51 Clustern und deren Umwandlung in InP Quantum Dots

Beschrieben wird eine zuverlässige und leicht reproduzierbare Methode zur Herstellung funktionalisierbarer, nahininiert emittierender photolumineszierender Gold-Nanocluster und deren direkter Detektion in HeLa-Zellen durch Durchflusszytometrie und konfokale Laserscanmikroskopie.

Synthese von Nahinfrarot emittierenden Gold-Nanoclustern für biologische Anwendungen

Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Herstellung von Quantenpunkt-Nanokügelchen (QDNB) und den Nachweis von Krankheitsbiomarkern mit QDNB-basierten Lateral-Flow-Immunoassay-Streifen. Die Testergebnisse können unter UV-Licht-Beleuchtung qualitativ beurteilt und mit einem fluoreszierenden Stripreader innerhalb von 15 min quantitativ gemessen werden.

Fluoreszierender Lateral-Flow-Immunoassay auf Basis von Quantenpunkt-Nanokügelchen

Lernen Sie die Synthese von Cd-freien InP/ZnS-Quantenpunkten für biomedizinische Anwendungen. Diese Methode ermöglicht die Herstellung hochwertiger, wasserlöslicher Nanopartikel mit geringer Toxizität.

Synthese von Cd-frei InP / ZnS-Quantenpunkte Geeignet für biomedizinische Anwendungen

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