Summary
Çekirdek kabuğu lanthanide katkılı upconversion nanocrystals (UCNs) sentezi ve kanal proteini düzenleme yakın kızılötesi (Nur) ışık aydınlatma üzerine hücresel uygulamaları için bir iletişim kuralı sundu.
Abstract
Lanthanide-katkılı upconversion nanocrystals (UCNs) yakın kızılötesi (Nur) ışık emilimi için izin ve daha sonra içine dönüştürebilirsiniz onların umut verici ve kontrol edilebilir optik özellikleri göre son yıllarda çok dikkat çekmiştir UV bölgelerden NIR için görünür için geniş bir yelpazesi üzerinde yayılan emisyonu multiplexed. Bu makale farklı lanthanide iyonları verimli bir şekilde derin doku edilebilen NIR uyarma (808 dönüştürmek için nanocrystals içine dahil çekirdek-kabuk UCNs yüksek sıcaklık co yağış sentezi için ayrıntılı deneysel yordamlar sunar NM) içine güçlü bir mavi emisyon 480 nm. Yüzey değiştirme Biyouyumlu polimer (polyacrylic asit, PAA) ile kontrol ederek, olarak hazırlanan UCNs büyük çözünürlük tampon çözeltiler satın aldı. Hidrofilik nanocrystals daha fazla hücre zarı üzerinde yerelleştirme için belirli ligandlar (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) ile functionalized. Nur ışık üzerine (808 nm) ışınlama, upconverted mavi emisyon etkili ışık-gated kanal proteini hücre zarı üzerinde etkinleştirmek ve özellikle katyon (örneğin, Ca2 +) akını sitoplazmada düzenleyen. Bu iletişim kuralı çekirdek-kabuk lanthanide katkılı UCNs ve daha fazla hücresel uygulamalar için sonraki Biyouyumlu yüzey modifikasyonu sentezi için uygun bir yöntem sağlar.
Introduction
Son yıllarda, lanthanide katkılı upconversion nanocrystals (UCNs) yaygın olarak geleneksel organik boya ve kuantum nokta esas olarak kendi üstün kimyasal ve optik özellikleri dayalı Biyomedikal uygulamalarda alternatif olarak kullanılmıştır, büyük Biyouyumluluk, photobleaching ve dar-bant genişliği emisyon1,2,3yüksek dayanıklılık dahil olmak üzere. Daha da önemlisi, gelecek vaat eden bir nanotransducer ile yakın kızılötesi (Nur) uyarma içine geniş UV görünür, emisyon ve çoklu bir foton aracılığıyla NIR bölgeler dönüştürmek için mükemmel doku penetrasyon derinliği in vivo olarak hizmet verebilir upconversion işlemi4,5. Bu benzersiz özellikleri lanthanide katkılı UCNs biyolojik algılama, Biyomedikal görüntüleme ve hastalıkları theranostics6,7,8için özellikle umut verici bir vektör olarak görev yapıyor.
UCNs genel bileşenleri özellikle katkılı lanthanide iyonları içeren (örneğin, Yb3 +, Nd3 +) derhal ve aktivatör (örneğin, Tm3 +, Er3 +, Ho yalıtım ana bilgisayar matris dayanır 3 +) Kristal içinde homojen9. Farklı optik emisyon nanocrystals üzerinden lanthanide dopants kendi merdiven benzeri düzenlenen enerji seviyesi10nedeniyle yerelleştirilmiş elektronik geçiş 4f boşluklardır içinde atfedilir. Bu nedenle, tam boyut ve morfolojisi uygulamasının lanthanide dopants ile sentezlenmiş UCNs kontrolü için önemlidir. Yanında doğru bazı umut verici yöntemleri de termal ayrışma, yüksek sıcaklık co yağış, hidrotermal sentezi, sol-jel işleme, vb11 de dahil olmak üzere UCNs, lanthanide-katkılı hazırlanması için kurulmuş olan , 12 , 13 bu yaklaşımlar arasında yüksek sıcaklık co yağış yöntemi kesinlikle üniforma şeklinde istenen yüksek kaliteli nanocrystals hazırlamak için kontrol edilebilir UCNs sentezi için en popüler ve uygun stratejileri biridir ve boyut dağılımı bir nispeten kısa tepki süresi ve düşük maliyetli14. Ancak, bu yöntem tarafından sentezlenen çoğu nanoyapıların esas olarak hidrofobik ligandlar oleik asit ve oleylamine, genellikle sulu çözüm hidrofobik ligand çözünürlük sınırlı nedeniyle onların daha da bioapplication engel gibi ile şapkalı 15. bu nedenle, biyolojik uygulamalar içinde in vitro ve in vivoBiyouyumlu UCNs hazırlamak için uygun yüzey değiştirme teknikleri gerçekleştirmek gereklidir.
Burada, mevcut biz çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların sentezi için detaylı deneysel işlemin aracılığıyla yüksek sıcaklık co yağış yöntemi ve Biyouyumlu polimer UCNs yüzeyi için functionalize için uygun değişiklik tekniği daha fazla hücresel uygulamaları. Bu UCNs nanoplatform üç lanthanide iyonları (Yb3 +, Nd3 +ve Tm3 +) güçlü mavi emisyon elde etmek için nanocrystals birleştirmek (~ 480 nm) üzerine Nur ışık uyarma, 808 nm, daha fazla penetrasyon derinliği vardır içinde canlı bir doku. De bu Nd3 +bilindiği-katkılı UCNs simge durumuna küçültülmüş su emme ve aşırı ısınma etkileri bu spektral pencerede görüntülemek (808 nm) ile karşılaştırıldığında geleneksel UCNs 980 nm ışınlama16,17, üzerine 18. Ayrıca, UCNs biyolojik sistemlerde kullanmak için UCNs yüzeyinde hidrofobik ligandlar (oleik asit) öncelikle sonication asit solüsyonu19tarafından kaldırılır. O zaman ligand-Alerjik UCNs daha fazla sulu çözümler20büyük çözünürlük elde etmek için bir Biyouyumlu polimer (polyacrylic asit, PAA) ile değiştirilir. Ayrıca, bir kanıtı-of-concept hücresel uygulamalarında hidrofilik UCNs daha da moleküler ligandlar N3belirli yerelleştirme için (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) ile functionalized-hücre zarı öğesini. Nur ışık üzerine (808 nm) ışınlama, upconverted mavi emisyon 480 nm, hücre yüzey üzerinde etkili bir ışık-gated kanal protein, channelrhodopsins-2 (ChR2) etkinleştirmek ve böylece katyon (örneğin, Ca2 + iyon) akını kolaylaştırmak Canlı hücreler membran arasında.
Bu video iletişim kuralı lanthanide katkılı UCNs sentezi, Biyouyumlu yüzey modifikasyonu ve UCNs bioapplication canlı hücreler içinde uygulanabilir bir yöntem sağlar. Sentez teknikleri ve nanocrystal büyüme kullanılan kimyasal reaktifler tüm farklılıkları hücre deneylerde kullanılan son UCNs nanoyapıların boyutu dağıtım, morfoloji ve upconversion ışıldama (UCL) spectra etkileyecektir. Bu ayrıntılı video iletişim kuralı yeni araştırmacılar bu alandaki UCNs tekrarlanabilirlik yüksek sıcaklık co yağış yöntemi ile geliştirmek ve daha fazla UCNs Biyouyumlu yüzey değiştirilmek üzere içinde en yaygın hatalardan kaçınmak için yardımcı olmak için hazırlanmıştır hücresel uygulamaları.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
dikkat: ilgili tüm malzeme güvenlik bilgi formları (MSDS) kullanmadan önce lütfen danışın. Lütfen tüm uygun güvenlik uygulamaları mühendislik kontrolleri (duman hood) ve kişisel koruyucu donanım (örneğin, koruyucu gözlük, eldiven, önlük, kullanımı gibi UCNs (~ 290 ° C), yüksek sıcaklıkta sentezi kullanırlar tam uzunlukta pantolon ve kapalı-toe ayakkabı).
1. NaYF sentez 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: Nd(20%) çekirdek-kabuk nanocrystals
- NaYF sentez 4: Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%) çekirdek nanostructure
- RE (CH 3 CO 2) 3, NaOH, NH 4 F metanol hisse senedi çözüm hazırlanması
Not: nadir-toprak (yeniden) lanthanide iyonları itriyum (Y), iterbiyum (Yb), Thulium (Tm) ve Neodim (Nd) içerir.- Erimesi 500 mg Yttrium(III) asetat hidrat 5 mL metanol (100 mg/mL), 250 mg 5 mL metanol (50 mg/mL), 10 mg 1 mL metanol (10 mg/mL), Thulium (III) asetat hidrat iterbiyum (III) asetat hidrat ve 10 mg 1 mL metha Neodim (III) asetat hidrat Nol (10 mg/mL) 2 dakika süreyle bir ultrasonik Temizleme banyo ile cam şişe içinde
- 400 mg NaOH 50 mL santrifüj tüpü 20 mL metanol NaOH hisse senedi çözüm (20 mg/mL) hazırlamak için ultrasonik Temizleme banyo ile birleştirmek.
- 30 mL metanol NH 4 F hisse senedi çözüm (20 mg/mL) hazırlamak için ultrasonik Temizleme Küvetli ile 600 mg NH 4 F 50 mL santrifüj tüpü içinde birleştirmek.
Not: stok çözüm lanthanide kompleksleri, NaOH ve NH yer 4 F cam şişeleri,'parafilm ile mühür ve ~ 4 ° c kadar gerekli bir buzdolabında saklayabilirsiniz. Hazırlanan metanol hisse senedi çözümleri 2 haftada bir kez değiştirilir.
- NaYF hazırlık 4: Yb/Tm/Nd çekirdek nanostructure
- 3 mL oleik asit ve 7 mL 1-octadecene 50 mL üç-boyun şişesi pipet.
- Birleştirmek 1.089 mL Y (CH 3 CO 2) 3 stok çözeltisi, çözümün Yb (CH 3 CO 2) 3 hisse senedi, Tm (CH 3 CO 2) 3 stokunun 83.6 µL 0.608 mL çözüm, ve Nd (CH 3 CO 2) 3 hisse senedi çözüm balonun içine 128,5 µL.
- Ve bir termometre (0 - 360 ° C aralığı) şişeye uygun çözüm dokunmatik ucu izin. Şişeye bir cam kap içinde phenylmethyl silikon yağı ile yerleştirin.
- Çözüm ile metanol buharlaşır için sıcak bir tabak + 100 ° C ısı. Artık metanol kaldırmak ve 2-3 dk süre karıştırma için vakum altında tepki karışımı korumak için bir çift vakum/gaz manifold Schlenk satırıyla şişeye bağlanmak.
- 150 ° c sıcaklık artışı ve bu sıcaklık 60 dk. koru için bir karıştırma hızı 700 rpm sentezi sırasında devam.
Not: çözüm sıçramasına önlemek için ılımlı karıştırma hızı ayarlayın. - Sıcak sac durdurmak ve şişeye çözüm sağlamak için oda sıcaklığında yavaş yavaş sakin tutmak.
Not: Burada protokol duraklatılmış. - NaOH-metanol birleştirmek 2 mL stok çözüm ve NH 4 F-metanol hisse senedi çözüm içine 15 mL santrifüj tüpü 2.965 mL. Onun kapaklı tüp sıkın ve 5 için güçlü vortexing tarafından çözüm mix s.
- Ekle NaOH-NH 4 F karışım cam pipet 5 dk. tarafından balonun içine yavaş yavaş
- Karışımı ile 50 ° C sıcaklık artışı ve bu sıcaklık 30 dakika süreyle devam
Not: yüksek sıcaklık kristal çekirdekleşme ve büyüme teşvik edecek çünkü sıcaklığı 50 ° C fazla ayarlamak. - Artık metanol kaldırmak ve 2-3 dakika süreyle vakum altında tepki karışımı korumak için bir çift vakum/gaz manifoldu ile (~ 100 ° C) metanol buharlaşır ve şişeye Schlenk hattına bağlanmak için sıcaklık artışı
- Şişeye azot ile doldurmak için stopcock konumunu geçiş.
- Artış 290 ° C ~ 5 ° C/min. Isıtma oranında sıcaklığı tutmak 290 ° C 1,5 h. için tepki karisimin
- Sıcak sac durdurmak ve kaldırmak şişeye karıştırma sırasında oda sıcaklığında yavaş yavaş soğumasını tepki karışım izin verin.
Dikkat: sıcak plaka yüksek sıcaklık ile dikkatli olun (> 400 ° C) cilt teması üzerine ciddi yanıklar önlemek için. - Şişeye karışımı bir 50 mL santrifüj tüpüne aktarın. Şişeye 30 mL etanol ile durulayın ve çözüm için santrifüj tüpü transfer.
- Oda sıcaklığında 8 min için 4.000 × g de ürün santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.
- Hekzan santrifüj tüpü ve yeniden dağıtmak sonication (60 kHz, 240 W) 2 dakika süreyle ile ürün eklemek 10 mL
- 30 mL etanol tüp ekleyin. Spin 4.000 × g 8 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın.
- 5 mL hekzan santrifüj tüpü alt katı ürünler yeniden dağıtmak. Çözüm bir buzdolabı bir sonraki adım için ~ 4 ° C'de depolayın.
Not: Çekirdek-kabuk UCNs upconversion emisyon bir 808 nm lazer (2 G) ile çözümler irradiating tarafından mercek altına alındı.
- RE (CH 3 CO 2) 3, NaOH, NH 4 F metanol hisse senedi çözüm hazırlanması
- NaYF hazırlık 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: Nd(20%) çekirdek-kabuk nanocrystals
- 3 mL oleik asit ve 7 mL 1-octadecene 50 mL üç-boyun şişesi birleştirmek. Balonun 1.082 mL Y (CH 3 CO 2) 3 hisse senedi çözüm ve 2,87 mL Nd (CH 3 CO 2) 3 stok çözeltisi ekleyin.
- Elde edilen temel nanostructure (80 mg 5 mL hekzan adım 1.1.2.18 içinde) eklemek karıştırma sırasında balonun içine.
- Bir termometre (0 - 360 ° C aralığı) şişeye uygun ve ucu karışımı dokunma izin. Şişeye bir cam kap içinde phenylmethyl silikon yağı ile yerleştirin.
- Karışımı sıcak metanol ve hekzan kapalı buharlaşır için plaka üstüne 100 ° C'de ısı. Kalan solvent kaldırmak ve 2-3 dk süre karıştırma için vakum altında tepki karışımı korumak için bir çift vakum/gaz manifold Schlenk satırıyla şişeye bağlanmak.
- 150 ° c sıcaklık artışı ve sentez 700 RPM karıştırma hızı 60 dk. koru devam.
Not: çözüm sıçramasına önlemek için ılımlı karıştırma hızı ayarlayın. - Sıcak sac durdurmak ve çözüm oda sıcaklığında yavaş yavaş soğuması için izin vermek için balonun kaldırmak.
Not: Burada protokol duraklatılmış. - NaOH-metanol pipet 2 mL stok çözüm ve NH 4 F-metanol hisse senedi çözüm içine 15 mL santrifüj tüpü 2.965 mL. Onun kapaklı tüp sıkın ve 5 için güçlü vortexing tarafından çözüm mix s.
- Ekle bir cam pipet yavaş yavaş üzerinde 5 dk. tarafından şişesi içine karışımı
- Karışımı ile 50 ° C sıcaklık artışı ve 50 ° c 30 dakika süreyle devam
Not: yüksek sıcaklık kristal çekirdekleşme ve büyüme teşvik edecek çünkü sıcaklığı 50 ° C yüksek ayarlamak. - Reaksiyon karışım 2-3 dakika süreyle vakum altında tutmak artık metanol kaldırmak için bir çift vakum/gaz manifoldu ile (~ 100 ° C) metanol buharlaşır ve şişeye Schlenk hattına bağlanmak için sıcaklık artışı
- Şişeye azot ile doldurmak için stopcock konumunu geçiş.
- 290 ° c sıcaklık artışı 1,5 h. için 290 ° C'de tepki karışımı Isıtma ~ 5 ° C/dk. hızında devam
- Sıcak sac durdurmak ve kaldırmak, oda sıcaklığında karıştırma sırasında yavaş yavaş soğumasını tepki karışım izin verin şişeye.
Dikkat: sıcak plaka yüksek sıcaklık ile dikkatli olun (> 400 ° C) cilt teması üzerine ciddi yanıklar önlemek için. - Şişeye karışımı bir 50 mL santrifüj tüpüne aktarın. Şişeye 30 mL etanol ile durulayın ve çözüm için santrifüj tüpü transfer.
- Oda sıcaklığında 8 min için 4.000 × g de ürün santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.
- Hekzan santrifüj tüpü ve yeniden dağıtmak sonication (60 kHz, 240 W) 2 dakika süreyle ile ürün eklemek 10 mL
- 30 mL etanol tüp ekleyin. Spin 4.000 × g 8 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın.
- 5 mL hekzan santrifüj tüpü alt katı ürünler yeniden dağıtmak. Çözüm ~ 4 ° c kadar gerekli bir buzdolabında saklamak.
Not: Çekirdek-kabuk UCNs upconversion emisyon bir 808 nm lazer (2 G) ile çözümler irradiating tarafından mercek altına alındı.
2. Biyouyumlu UCNs nanoyapıların sentezi
- UCNs nanopartikül ligand-Alerjik hazırlanması
- birleştirmek 30 mL etanol hazırlanan oleat şapkalı UCNs çözümde (Adım 1.2.18) 50 mL santrifüj tüpü ile. 4.000 × g 8 dakika oda sıcaklığında karisimin santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.
- 10 mL asit sulu çözüm birleştirmek (pH = 4) HCl (0,1 M) tarafından 50 mL santrifüj tüpü çökelti ayarlamasının yapılacağı ve çökelti sonication (60 kHz, 240 W) 30 dakika süreyle tarafından çözülür
- Çözüm bir cam şişe dinç ile transfer için 2 h. karıştırma
- Üç kez tekrarlayın, oleik asit kaldırmak için 30 mL Dietil eter ile sulu çözüm ayıklamak.
- 10 mL su nazik sallayarak ile kombine eter Katmanlar ekleyin.
- Sulu toplamak faz birlikte (20 mL) ve vortexing için 5 ile 20 mL aseton eklemek s.
- Spin 35.000 × g 10 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın. Çökelti 2 mL suda çözülür.
- UCNs (PAA-UCNs) hazırlık polimer modifiye
- 200 mg polyacrylic asitin birleştirmek (PAA, Mw 1800 =) sonication (60 kHz, 240 W) 20 dakika süreyle tarafından 20 mL su ile anılan ligand-Alerjik UCNs ile PAA çözümde eklemek dinç karıştırma.
- 30 dk tutmak için 24 h için karışımı karıştırma sırasında oda sıcaklığında sonication (60 kHz, 240 W) ile NaOH çözüm (1 M) tarafından 7,4 pH değerine ayarlayın.
- İçin ürün sonication (60 kHz, 240 W) tarafından 10 mL suda 10 dk. yeniden askıya almak için 5 min ve santrifüj tekrar 10 dakika süreyle 35.000 × g de bu üç kez tekrarlayın çökelti Santrifüjü 35.000 × g de tarafından toplamak.
- 5 dk. saklamak için çözüm ~ 4 ° c kadar gerekli bir buzdolabında 8 mL su üründe sonication (60 kHz, 240 W) tarafından yeniden dağıtmak.
- Fonksiyonel DBCO-UCNs nanopartikül hazırlanması
- Santrifüjü 35.000 × g de tarafından hazırlanan PAA@UCNs (1 mg) aşağı Spin için 1 mL çökelti 10 dk. yeniden askıya sonication (60 kHz, 240 W) 1 dk. için tarafından DMF Kuru ve iki kez bu işlemi tekrarlayın santrifüj tekrar 35.000 × g de 10 dakika süreyle.
- Erime 200 µL çökelti DMF bir cam şişe içinde kuru. HOBT (12.2 mg), EDC (14 mg), DBCO-NH 2 (5 mg) ve DIPEA ekleyin (16 µL) 24 h için manyetik karıştırma ile şişe içinde
- İçin 10 dk. süpernatant kaldırmak ve 1 ml DMSO çökelti yeniden askıya alma ve santrifüj 35.000 × g 10 dakika süreyle de tekrar tekrar bu adımı üç kez Santrifüjü 35.000 × g de tarafından ürün toplamak.
- 0.2 mL DMSO üründe ve bir buzdolabına mağaza dağıtmak ~ 4 ° C kullanmadan önce.
3. Bioapplications, DBCO-UCNs yaşayan hücrelerde membran kanalları düzenleme
Dulbecco- kültür HEK293 hücrelerde ' modifiye kartal s ' s orta (DMEM) takıma %10 FBS, 100 adet/mL penisilin, 100 µg/mL streptomisin ve %5 CO 2 1 mL DMEM/iyi bir 12-şey plaka 37 ° C. tohum 1 × 10 5 hücrelerde de oksijen bir kuluçka korumak ve 24 h için kuluçka tutmak
- Birleştirmek plazmid (pCAGGS-ChR2-Venüs, 1 µg) P3000 transfection reaktifi (2 µL) kartal ile ' s en az temel medya (MEM) (100 µL) microcentrifuge içinde A tüp ve transfection reaktifi (1,5 µL) MEM içinde ekleyin (100 µL) tüp B.
- Tüpler A ve B için oda sıcaklığında 10 dk çözümlerinde karışımı kuluçkaya.
- Tüp A ve B çözümde 400 µL MEM ile birleştirin. 1 mL hücrelerle yıkama serum-Alerjik DMEM iki kez.
- 12-şey plaka her kuyuya 600 µL transfection karışımı ekleyin ve 37 ° C kuluçka 4 h çıkarmak için hücreleri orta kuluçkaya ve yıkama ile iki kez 1 mL DMEM.
- 1 mL 1 µL Ac 4 ManNAz (50 mM olarak DMSO) içeren DMEM kuyuda ekleyin ve 2 gün boyunca da kuluçka makinesine devam.
- Orta kaldırmak ve bir kez 1 mL PBS ile yıkayın. 12-şey plaka her kuyuya 1 mL tripsin-EDTA (% 0,25) çözüm ekleyin ve hücreleri (~ 2 dk) bağlantısız kadar 37 ° C'de kuluçkaya. 1 × 10 5 hücreleri/iyi 1 mL DMEM'confocal bir tabak hücrelerde gece için yeniden kültür.
- Orta kaldırın ve 1 mL ekleyin 2 µL ile taze DMEM DBCO-UCNs (50 mg/mL) yemek için 37 ° C'de 2 h içinde Confocal görüntüleme için yıkama DMEM iki kez hücrelerle ve 1 µL Rhod-N 3 (10 mM) 30 dakika süreyle ekleyin
- 1 µL karışımı içeren hücreleri hücre içi kalsiyum analiz için kuluçkaya Rhod-3 AM (10 mM), 10 µL Probenesid (250 mM) ve 10 µL yükleme tampon (Pluronic yüzey aktif polyols,0.1% w/v)) 1 mL DMEM orta karanlıkta 30 dk için.
- DMEM serum içermeyen hücrelerle yıkama ve 20 dk (5 dk aradan sonra 5 dk aydınlatma) için 0,8 W/cm 2 doz, 808 nm NIR ışıkla ışınlatayım.
- Kayıt confocal mikroskop görüntüleme sonuçlarına (Lazer Kaynak: 561 nm lazer; dedektörü aralığı: 610/75 nm; objektif: 100 x 1.4 NA yağ, pozlama süresi: 100 ms). 1 mL tripsin-EDTA (% 0,25) çözüm her kuyuya ekleyin ve hücreleri (~ 2 dk) bağlantısız kadar 37 ° C'de kuluçkaya. Akış Sitometresi (FCM) çözümlemesi için 1 mL PBS hücrelerde yeniden askıya alma (Ex: 561 nm, Em: 582/15 nm).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Şekil 1 ve Şekil 2çekirdek-kabuk lanthanide katkılı UCNs şematik sentez süreci gösterilir. Transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HRTEM) görüntüleri çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların sırasıyla toplanmıştır (şekil 1). Ligand-Alerjik UCNs asit çözümde hidrofobik oleik asit UCNs yüzeyinde kaldırarak hazırlanan ve hidrofilik polimer (PAA) ile değiştirilebilir. O zaman COOH şapkalı PAA-UCNs DBCO-NH2 ile Amid yoğunlaşma reaksiyon tarafından functionalized. Ligand-Alerjik UCNs, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs TEM görüntülerini Şekil 2' de gösterilmiştir. Dinamik ışık saçılma (DL), zeta potansiyel sonuçları ve upconversion ışıldama (UCL) spectra DBCO-UCNs, anılan sıraya göre toplanır (şekil 3). Fourier transform Infrared (FTIR) spektroskopisi DBCO-NH2, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs şekil 4' te sunulmuştur.
Hücre denemelerinde ChR2 başarılı ifade hücre zarı üzerinde confocal mikroskobu (şekil 5A) kullanarak açık yeşil flüoresan protein (GFP) marker (Venüs) doğrulanır. DBCO-UCNs özellikle tıklayın tepki (şekil 5A) tarafından ChR2 ifade HEK293 hücre yüzeyinde lokalizedir. Hücre içi kalsiyum analiz Nur ışık stimülasyon üzerine de bir standart floresan Ca2 + üzerinde Rhod-3 temel alan göstergesi confocal görüntüleme ve Akış Sitometresi (FCM) tarafından onaylandıktan AM (şekil 5B, C).
Şekil 1. Çekirdek kabuğu sentezi lanthanide-katkılı UCNs. (A) UCNs sentez sürecinin şematik gösterimi. (B, C) TEM çekirdek (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0,5/1 %)) ve çekirdek-kabuk (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) UCNs taşınımı. Ölçek çubuğu: 50 nm. İç metin: Çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların HRTEM görüntüleri. Ölçek çubuğu: 5 nm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2. Fonksiyonel UCNs nanoyapıların sentezi. (A) şematik ligand-Alerjik UCNs, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs, sentez sürecinin anılan sıraya göre. (B, C, D) Ligand-Alerjik UCNs, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs TEM görüntüleri. Ölçek çubuğu: 100 nm paneli B ve 50 nm panelinde C/D. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3. FTIR spektroskopisi DBCO-NH2, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs, sırasıyla. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4. DBCO-UCNs karakterizasyonu arabellek çözüm. DBCO-UCNs (A) DLS sonuçları. (B) Zeta potansiyel sonuçları PAA-UCNs ve DBCO-UCNs (± SD demek). (C) UCL spectra hekzan (1 mg/mL), PAA-UCNs ve DBCO-UCNs su (1 mg/mL) çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs, ayrı ayrı (Ex: 808 nm). İç metin: ışıldama fotoğrafı UCNs 808 nm ışınlama ile. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5. DBCO-UCNs NIR üzerine hücresel uygulamaları aydınlatma ışık. (A) Confocal görüntüleme ChR2 ifade etme N3-HEK293 hücreleri için 2 h 100 µg/mL olarak DBCO-UCNs (üst) ve PAA-UCNs (alt) ile inkübe öğesini. Yeşil: ChR2-Venüs (Ex: 488 nm, Em: 530/50 nm), mavi: UCNs (Ex: 543 nm, Em: 580/50 nm). Ölçek çubuğu: 20 µm. (B) hücresel Ca2 + ile görüntülemede Rhod-3 AM önce ve sonra NIR-ışık ışınlama (0,8 W/cm2 için 20 dk). Ör: 561 nm, Em: 610/75 nm. Ölçek çubuğu: 10 µm. (C) kantitatif FCM analizini normalleştirilmiş floresan yoğunluğu hücresel Ca2 + ile farklı ışık dozlarda aydınlatma (Ortalama ± SD). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu makalede hücresel uygulamalar için fonksiyonel moieties çekirdek-kabuk lanthanide katkılı upconversion nanocrystals (UCNs) sentezi ve onların yüzey değiştirme işlemleri için bir yöntemle sundu. Bu roman nanomaterial UV ve Nur ışık uyarma çok foton upconversion sürecinde üzerine görünür ışık yayarlar olabilir üstün optik özellikleri sahip olur. Bu protokol, çekirdek-kabuk UCNs taşınımı (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) hazırlanmış oleik asit ve 1-octadecene karışımı bir ortak yüksek sıcaklık yağış yönteminde tarafından. TEM görüntüleri göstermek bu çekirdek morfolojisi ve çekirdek-kabuk nanocrystals şekil 20 çapında küresel nm ve 30 nm sırasıyla, kabuk kalınlığı yaklaşık 5 ima nm (şekil 1). Çekirdek kabuğu mimarisi de ilave o core nanoyapıları UCNs ile benzer kafes saçaklar gösteren şekil 1, yüksek çözünürlüklü TEM Albümdeki tarafından ortaya çıkıyor. Ayrıca, tipik d-nm kabul eder de β-NaYF4(100) boyutunda aralığı ile 0.52 çevresinde aralıklar, tüm çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların son derece kristalize ve aynı kristal yapısını korumak olduğunu gösteren. Ayrıca, çekirdek-kabuk nanocrystals 480 bir çok daha yüksek yoğunluğu ile güçlü mavi emisyon yayarlar upconversion ışıldama spectra göstermek nm uyarma sürekli dalga 808, elde etmek için bir diode lazer ile üzerine çekirdek parçacıkları daha nm ( Şekil 4 c). Çekirdek kabuğu UCNs gelişmiş emisyon Yb3 +, Nd3 +ve çekirdek-kabuk nanocrystals21iç tabakası katıştırılmış Tm3 + iyonlarının etkisi Şoklama bastırılmış yüzey atfedilir. Bu sonuçlar şiddetle lanthanide katkılı çekirdek-kabuk UCNs nanomaterial bu teklifinde başarılı hazırlanması onaylayın.
Bu nanocrystals yüksek sıcaklık co yağış sentezinde çeşitli kritik adımlar vardır. İlk olarak, lanthanide iyon hisse senedi eriyik çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs sentez süreçte eklenen hacmi kesinlikle kontrol edilmelidir (Adım 1.1.2.2). İyonları doping yüksek bir konsantrasyon ile ilgili çapraz-gevşeme veya iyon-iyon etkileşimi nanocrystals21nedeniyle etkin Şoklama neden olur. İkinci olarak, sıcaklık daha az 50 ° C'de NaOH ve NH4F eklendikten sonra Ostwald üzerinde dayalı kristal büyüme teşvik ederek tek tip bir Morfoloji sağlamak için kritik olan şişeye (Adım 1.1.2.9 ve adım 1.2.9 yükleme), içine tam çekirdekleşme emin olmak için tutulmalıdır olgunlaşma etkileri22. Üçüncü olarak, boyutu ve çekirdek-kabuk nano tanecikleri optik özelliklerini esas lanthanide iyonu (Y3 + ve Nd3 +) kabuk ve çekirdek olarak hazırlanan parçacıklar (Adım 1.2.1) öncüleri miktarını ayarlayarak denetlenebilir. Çekirdek kabuğu nanocrystals Morfoloji UCNs farklı optik emisyon Nur ışık aydınlatma23üzerine oransal için yararlı olan çekirdek parçacıkları, farklı türde Anizotropik kabuk büyüme üzerinde dayanır önemlidir.
Buna ek olarak, daha fazla biyolojik uygulamalar için hidrofilik UCNs nano tanecikleri etkili hidrofobik UCNs dönüştürmek de önemli bir sorundur. UCNs Biyouyumluluk arabellek çözümünde geliştirmek için bazı yöntemler bildirilmiştir rağmen ligand exchange, Silis kaplama, ligand oksidasyon oleat kapatma, vbdahil olmak üzere, beklenmeyen toplama, zaman alıcı, acı ve karmaşık prosedürleri24,25,26. Burada, su dağılabilir ligand-Alerjik UCNs nanoyapıların oleat şapkalı UCNs yüzeyinde oleik asit asit su çözümünü kaldırarak elde etmek için basit bir yaklaşım geliştirmek (pH = 4). HCl tarafından ayarlanır pH değeri oleat ligand sürümü kontrol ve UCNs ışıma etkilemek için önemlidir. Daha da önemlisi, bir Biyouyumlu polimer (polyacrylic asit, PAA) ile çok sayıda karboksil grupları lanthanide iyonları UCNs yüzeyi daha fazla fonksiyonel gruplar için daha fazla kimyasal sağlayacaktır koordinasyon etkileşim ile bağlayabilirsiniz değişiklik. Bu nedenle, DBCO-NH2 moieties UCNs yüzeyi daha fazla belirli N3functionalize-hücre zarı yerelleştirme öğesini. Ligand-Alerjik UCNs, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs Şekil 2 TEM görüntüleri büyük dispersity ve bu nanoyapıların arabellek çözümünde çözünürlük yüzey değiştirilmesinden sonra göstermektedir. Buna ek olarak, fourier transform Infrared (FTIR) spektroskopisi UCNs nanoplatform DBCO gruplarında yüzey modifikasyonu tanımlamak için gerçekleştirildi. Şekil 3' te gösterildiği gibi güçlü 3,430 cm-1 çevresinde karboksil gruplarının H-O germe titreşim nedeniyle grubudur ve 1550 cm-1 ve 1458 cm-1 merkezli iki grup asimetrik ile ilişkili olan ve simetrik germe titreşim modları COOH grubu içeren Polimerler (PAA) UCNP yüzeyinde başarılı kaplama gösteren karboksilat anyon. DBCO-NH2 moieties ile reaksiyon sonra bir açık 1,635 cm-1 , DBCO-NH2 moieties aynı FTIR spektrumu ile tutarlı olan titreşim DBCO grupları, aromatik halkanın üzerinde uzanan C = C temel alan mevcut grubudur wavenumber. Ayrıca, DBCO-UCNs artmış hidrodinamik çapı sulu çözelti içinde dinamik ışık saçılma (DL) sonucunu gösterir (96.4±10.4 nm) (şekil 4A). Zeta potansiyel sonuçları da PAA-UCNs negatif yüzey gösterir (-26.1±4.4 mV) ve DBCO-UCNs (-11.9±5.6 mV) sırasıyla (şekil 4B), büyük çözünürlük ve tampon çözelti içinde bu nanoyapıların kararlılığını gösteren. Buna ek olarak, UCL spectra PAA-UCNs ve DBCO-UCNs benzer upconverted emisyon 480 yayarlar olabilir göstermek hangi-ebilmek var kullanmak için daha fazla Nur ışık-aracılı photoactivation biyolojik olarak 808 nm ışık ışınlama (şekil 4 c), üzerine nm sistemleri.
Ayrıca, bir kanıtı-of-canlı hücreler, functionalized UCNs bioapplication göstermek için concept, bir ışık-gated kanal protein (ChR2) tarafından arabuluculuk akını katyon iyonlar hücresel işlevleri düzenlemek için hücre yüzeyinde tasarlanmıştır (örneğin, Ca2 +) sitoplazma27,28,29. ChR2 başarılı ifade HEK293 hücre kültürünü membran üzerinde confocal mikroskobu (şekil 5A) kullanarak yeşil flüoresan protein (GFP) işaretçisi (Venüs) varlığı ile doğrulanır. Ayrıca, UCNs yerelleştirme N3-tagged hücre zarı belli ki hangi UCNs nanoyapıların yüzeyinde kalan DBCO gruplar ile lekeli aslında atfedilen hücre yüzeyi (mavi) 2 h kuluçka sonra görüntülenir bir azid içeren floresan boya (5-carboxytetramethylrhodamine-azid, Rhod-N3) bakır-Alerjik bioorthogonal aracılığıyla tepki'ı tıklatın. Ayrıca, nur ışık (808 nm) Lokalize UCNs nanotransducer etkinleştirebilirsiniz hücre yüzeyinde ışınlatayım için kullanılmaktadırışık-gated ChR2 proteinler kanal ve Ca2 + iyon akını membran kolaylaştırmak. Şekil 5Biçinde gösterildiği gibi kırmızı Floresans sitozol içinde önemli bir artış görülmektedir bir standart floresan Ca2 + göstergesi, Rhod-3 AM, hiçbir belirgin Floresans artışı ışık aydınlatma yokluğunda kaydedilir iken. Şekil 5C nicel Akış Sitometresi (FCM) analizde de böyle Nur ışık duyarlı Floresans geliştirme ışık-doz-bağımlı, açıkça Biyouyumlu DBCO UCNs etkili bir şekilde düzenleyen düşündüren olduğunu gösteren Kanal proteinler hücre zarı NIR-ışık ışınlama üzerine üzerinde.
Özet olarak, yukarıda belirtilen sonuçlarına göre biz mevcut Protokolü sadece çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların yüksek sıcaklık co yağış sentezi için ayrıntılı deneysel yordamlar sağlar, ancak aynı zamanda basit bir geliştirir tahmin Teknik UCNs Biyouyumlu yüzey modifikasyonu için daha fazla Nur ışık-aracılı photoactivation biyolojik uygulamalarında için. Daha da önemlisi, bu yöntem arkasındaki mantığı bağlı olarak, UCNs optik özelliklerini daha da lanthanide iyonları çeşit doping tarafından ayarlanabilir (örneğin, Erbiyum (III), holmiyum (III), vb) içinde yayılmasını sağlamak için UV, yeşil, kırmızı, kristaller ve NIR 808 nm ışık ışınlama30ışık. Ayrıca, UCNs yüzey de çeşitli fonksiyonel gruplar (örneğin, peptid, protein, lipid, hedefleme ligand, vb) daha fazla Biyomedikal uygulamalar31,32için değiştirilebilir. Bu avantajları Biyouyumlu UCNs nanomaterial fizyolojik süreçleri içinde in vitro ve in vivoçalışmada için uygun bir aday yapmak ve böylece klinik theranostics için kişiselleştirilmiş nanomedicine olarak gelecekte hareket.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
İfşa etmek yok.
Acknowledgments
Bu eser kısmen desteklenen NTU-AIT-MUV NAM/16001, RG110/16 (S), (RG 11/13) ve Nanyang Teknoloji Üniversitesi, Singapur ve ulusal doğal Bilim Vakfı, Çin (NSFC) (No. 51628201) ' (RG 35/15) ödül.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1-Octadecene | Sigma Aldrich | O806 | Technical grade |
| oleic acid | Sigma Aldrich | 364525 | Technical grade |
| Methanol | Fisher Scientific | A412 | Technical grade |
| Ethanol | Fisher Scientific | A405 | Technical grade |
| Acetone | Fisher Scientific | A18 | Technical grade |
| Hexane | Sigma Aldrich | H292 | Technical grade |
| Thulium (III) acetate hydrate (Tm(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 367702 | 99.9% trace metals basis |
| Neodymium (III) acetate hydrate (Nd(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 325805 | 99.9% trace metals basis |
| Ytterbium (III) acetate hydrate (Yb(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 326011 | 99.9% trace metals basis |
| Yttrium(III) acetate hydrate (Y(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 326046 | 99.9% trace metals basis |
| Sodium hydroxide (NaOH) | Sigma Aldrich | S5881 | reagent grade |
| Ammonium fluoride (NH4F) | Sigma Aldrich | 338869 | ACS reagent |
| Hydrogen chloride (HCl) | Fisher Scientific | A144 | reagent grade |
| polyacrylic acid (PAA) | Sigma Aldrich | 323667 | average Mw 1800 |
| 1-Hydroxybenzotriazole hydrate (HOBT) | Sigma Aldrich | 54802 | ACS reagent |
| 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC) | Sigma Aldrich | E7750 | commercial grade |
| Dibenzocyclooctyne-amine (DBCO-NH2) | Sigma Aldrich | 761540 | ACS reagent |
| N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA) | Sigma Aldrich | D125806 | ACS reagent |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Fisher Scientific | BP231 | Technical grade |
| HEK293 cell line | ATCC | CRL-1573 | human embryonic kidney |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Sigma Aldrich | F1051 | ACS reagent |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher | 15140122 | 10,000 U/mL |
| plasmid (pCAGGS-ChR2-Venus) | Addgene | 15753 | Plasmid sent as bacteria in agar stab |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher | 11965092 | High glucose |
| opti-Modified Eagle Medium (MEM) | Thermo Fisher | 51985034 | Reduced Serum Media |
| Lipofectamine 3000 Transfection Reagent | Thermo Fisher | L3000015 | Lipid-Based Transfection |
| N-Azidoacetylmannosamine, Acetylated (Ac4ManNAz) | Sigma Aldrich | A7605 | ACS reagent |
| Trypsin-EDTA (0.25%) | Thermo Fisher | 25200056 | Phenol red |
| Rhod-3 AM Calcium Imaging Kit | Thermo Fisher | R10145 | Fluorescence dye |
| 5-carboxytetramethylrhodamine-azide (Rhod-N3) | Sigma Aldrich | 760757 | Azide-fluor 545 |
| Confical dish | ibidi GmbH | 81158 | Glass Bottom, 35 mm |
| 50 ml conical centrifuge tubes | Greiner Bio-One | 227261 | Polypropylene |
| 15 ml conical centrifuge tubes | Greiner Bio-One | 188271 | Polypropylene |
| 1.5 ml conical microcentrifuge tubes | Greiner Bio-One | 616201 | Polypropylene |
| Phenylmethyl silicone oil | Clearco Products | 63148-52-7 | Less than 320 degrees Celsius |
| Glass thermometer | GH Zeal | L0111/10 | From -10 to 360 degrees Celsius |
| 12-well plate | Sigma Aldrich | Z707775 | Polystyrene |
References
- Wang, F., et al. Tuning upconversion through energy migration in core-shell nanoparticles. Nat Mater. 10 (12), 968-973 (2011).
- Liu, Y., et al. Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy. Nature. 543 (7644), 229-233 (2017).
- 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).
- Zhu, X., et al. Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature. Nat Commun. 7, 10437-10446 (2016).
- Li, W., Wang, J., Ren, J., Qu, X. Near-infrared upconversion controls photocaged cell adhesion. J Am Chem Soc. 136 (6), 2248-2251 (2014).
- 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).
- 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).
- Wang, C., Cheng, L., Liu, Z. Upconversion nanoparticles for photodynamic therapy and other cancer therapeutics. Theranostics. 3 (5), 317-330 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lu, S., et al. Multifunctional Nano-Bioprobes Based on Rattle-Structured Upconverting Luminescent Nanoparticles. Angew Chem Int Ed. 54 (27), 7915-7919 (2015).
- 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).
- 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).
- Chen, X., Peng, D., Ju, Q., Wang, F.
- 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).
- 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).
- 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).
- Sedlmeier, A., Gorris, H. H. Surface modification and characterization of photon-upconverting nanoparticles for bioanalytical applications. Chem Soc Rev. 44 (6), 1526-1560 (2015).
- 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).
- Nagel, G., et al. Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel. Proc Natl Acad Sci USA. 100 (24), 13940-13945 (2003).
- 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).
- 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).
- Bansal, A., Zhang, Y. Photocontrolled nanoparticle delivery systems for biomedical applications. Acc Chem Res. 47 (10), 3052-3060 (2014).
- Yang, Y., Aw, J., Xing, B. Nanostructures for NIR light-controlled therapies. Nanoscale. 9 (11), 3698-3718 (2017).
- Ai, X., Mu, J., Xing, B.
