Name: Une méthode Plug and Play pour créer Nanoassemblies dispersibles dans leau contenant un polymère amphiphile, colorants organiques et Upconverting nanoparticules (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 51 s
Description: Découvrez une méthode simple pour encapsuler des nanoparticules upconverting avec des colorants organiques et créer des nanoassemblages dispersibles dans l'eau. Cette technique maintient la photoréactivité et permet des applications en imagerie biomédicale.

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Cette recherche a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG) du Canada, le Programme des chaires de recherche du Canada et l’Université Simon Fraser. Ce travail a utilisé les installations partagées de 4D LABS soutenues par la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI), le Fonds de développement des connaissances de la Colombie-Britannique (BCKDF) et l’Université Simon Fraser.

1. Synthèse de la NaYF 4 / Yb 3+ / Er 3+ Upconverting nanoparticules (UCNP) <ol><li> Mettre en place l&#39;appareil comme suit: <ol><li> Placez une enveloppe de chauffage 250 ml sur une plaque d&#39;agitation régulière et branchez le manteau sur le couple thermique. </li><li> Placez un ballon à fond rond de 250 ml équipé d&#39;une barre d&#39;agitation magnétique sur le manteau de chauffage avec bon serrage. </li><li> Reliez un adaptateur d&#39;air au cou gauche du ballon à fond rond et connectez cet adaptateur de l&#39;air à la ligne de Schlenk avec des tubes en plastique. </li><li> Fixez un adaptateur de verre vers la droite col du ballon à fond rond et fixer un adaptateur de thermomètre sur l&#39;adaptateur de verre. Insérez la sonde de température dans le ballon par l&#39;adaptateur de thermomètre et le brancher sur le thermocouple. </li><li> Attacher une tête de distillation au milieu de la nuque ballon à fond rond. Placez un bouchon sur le dessus de la tête de distillation. Branchez la tête à un condenseur, suivie par un distillat sous videet un adaptateur ion tour ballon à fond 50 ml. Branchez l&#39;adaptateur de distillation sous vide à un barboteur à travers des tubes en plastique. </li></ol></li><li> Peser 1,17 g (3,9 mmol) d&#39;acétate d&#39;yttrium, 0,439 g d&#39;acétate d&#39;ytterbium et 0,0727 g (0,1 mmol) d&#39;acétate d&#39;erbium et les placer dans la réaction de ballon à fond rond. </li><li> Ajouter 30 ml d&#39;acide oléique et de 75 ml d&#39;octadécène dans le ballon l&#39;aide d&#39;une éprouvette graduée. </li><li> Rincer le côté de la réaction ballon à fond rond en utilisant 5 ml de methanol pour faire en sorte que l&#39;acide oléique et ne octadécène est collée sur les côtés du ballon de réaction. </li><li> Raccorder le ballon de réaction à une double ligne collecteur d&#39;Schlenk et tournez la vanne correspondante de garder le ballon de réaction reliée à la ligne d&#39;azote. </li><li> Allumez le thermocouple, régler la température à 80 ° C, et chauffer progressivement le système à cette température. A 80 ° C et après que tous les matériaux de départ sont dissous, enlever la chemise de chauffage et de permettre à la réaction derefroidir à 30 ° C. </li><li> Lorsque la température atteint 30 ° C, enlever la tête de distillation, passer l&#39;adaptateur d&#39;air à partir du cou gauche au cou milieu et fermer le col gauche avec un bouchon. Introduire lentement le vide dans le ballon de réaction en faisant tourner la vanne sur le tube de Schlenk de la ligne de l&#39;azote à la ligne de vide. Tous les composants à faible ébullition point sera retiré de la réaction à ce point. </li><li> Lorsque la solution arrête bouillonnant, élever la température à 115 ° C dans une vitesse de 5 ° C / min. </li><li> Une fois que la température atteint 115 ° C, maintenir cette température pendant 15 min, puis retirez le manteau de chauffage et de refroidissement de la réaction à 50 ° C. Ensuite, passer rapidement la mise en place de retour à la forme originale de rattacher la tête de distillation à la nuque du milieu et l&#39;adaptateur d&#39;air à la tête de gauche. </li><li> Peser 0,74 g (12,5 mmol) de NaOH et 0,50 g (20,0 mmol) de NH 4 F pendant le processus de refroidissement, et les dissoudredans 50 ml de methanol par sonication. </li><li> Après sonication, verser la solution dans le ballon à fond rond réaction et rincer les parois du ballon avec 5 ml de MeOH. </li><li> Laissez la solution sous agitation à 50 ° C pendant 30 min. </li><li> Augmenter la température à 75 ° C pour distiller le methanol. </li><li> Pendant la distillation, vider le flacon de collecte lorsque cela est nécessaire. Après la distillation est terminée, la réaction se réchauffer à 300 ° C sous protection d&#39;azote le plus rapidement possible. </li><li> Une fois que la température atteint 300 ° C, maintenir cette température pendant 1 heure. Si nécessaire, couvrir la configuration avec du papier d&#39;aluminium pour aider à maintenir la température. Ensuite, retirer la source de chaleur et laisser la réaction refroidir à température ambiante. </li><li> Une fois qu&#39;il est refroidi à la température ambiante, la solution uniformément divisé en trois tubes de centrifugation de 50 ml (tubes, environ 35 ml de solution pour chaque tube), et remplir le tube de l&#39;échelle en utilisant 50 ml d&#39;éthanol anhydre. Centrifugeuse tout til tubes à 3400 g pendant 15 min. Après centrifugation, les UCNPs doivent être observées sur le côté des tubes comme un précipité blanc. </li><li> Jeter le surnageant et redisperser les pastilles UCNPs dans l&#39;hexane (7,5 ml d&#39;hexane par chaque tube), puis recharger le tube avec de l&#39;éthanol à l&#39;échelle de 50 ml. Tubes à centrifuger de nouveau à 3400 g pendant 15 min. </li><li> Une fois la centrifugation est terminée, jeter le surnageant et redisperser les UCNPs solides dans 30 ml de CHCl 3 pour une utilisation ultérieure. </li></ol> 2. Nanoassemblies Assemblée des dispersibles dans l&#39;eau contenant un colorant organique Molécules et Upconverting nanoparticules <ol><li> Dissoudre 25 mg (0,0147 mmol) de poly (styrène-anhydride alt -maleic) (PSMA) dans 3 ml de CHCl 3 dans un flacon de scintillation équipé d&#39;une barre d&#39;agitation magnétique. Cette quantité est une quantité optimisée après de multiples essais. </li><li> Ajouter 250 pi (47 mg / ml) de la conversion ascendante nanoparticules chloroforme solution stock à la scintigraphiellation flacon. </li><li> Boucher le flacon et placez-le sur la plaque d&#39;agitation magnétique et agiter la solution à la température ambiante pendant 2 heures. </li><li> Peser 160 mg (0,0773 mmol) de polyéther-amine 2070, et le dissoudre dans 1 ml de CHCl 3. Ensuite, ajouter cette solution dans le flacon de scintillation en une portion à l&#39;aide d&#39;une pipette. La solution va tourner au jaune pâle indiquant la réaction du polyéther amine 2,070 avec les groupes anhydride sur le PSMA. </li><li> Continuer à agiter la solution pendant une nuit à température ambiante. </li><li> Mesurer la quantité appropriée de molécules de colorant organiques, puis passer dans le flacon à scintillation en une seule portion, agiter la solution résultante pendant 1 h. <ol><li> Pour l&#39;échantillon de TPP-NP (contenant nanoassembly enveloppe de polymère, le tétraphényl porphyrine et des nanoparticules de conversion ascendante), ajouter directement une tétraphényl porphyrine mg d&#39;au flacon à scintillation. Pour l&#39;échantillon DAE-UCNP (contenant nanoassembly enveloppe de polymère, des molécules d&#39;diaryléthène et upconverting nanoparticules), la quantité de chacune des molécules de diaryléthène est de 2 × 10 -7 mol. Ajouter les deux molécules diaryléthène dans la solution de réaction. Les volumes pour les deux molécules sont diaryléthène: DAE-1o (1,8 mm), 111 pl et DAE-2o (1,6 mm), 125 pl. </li></ol></li><li> Retirer le solvant CHCl3 sous pression réduite en utilisant un évaporateur rotatif, puis ajouter 3 ml de NaOH 0,001 M aqueux (pH ≈ 11) dans le flacon de scintillation, puis traitement par ultrasons jusqu&#39;à ce que le flacon une suspension laiteuse est formé. </li><li> Placez la fiole sur l&#39;évaporateur rotatif, et retirer délicatement le reste CHCl 3 jusqu&#39;à ce que la suspension est tourné vers une solution claire. </li><li> Transférer la solution dans le flacon de scintillation dans des tubes de centrifugation de 1,5 ml deux coniques, puis à centrifuger la solution 20 600 xg pendant 25 min. </li><li> Jeter le surnageant, puis ajouter un total de 3 ml de H 2 O déminéralisée dans les deux tubes (1,5 ml par tube), soniquer les tubes pour redisperser les pelletsdans le H 2 O. désionisée </li><li> Centrifuger les deux tubes à nouveau à 20 600 g pendant 25 min. </li><li> Jeter le surnageant, puis ajouter un total de 3 ml de H 2 O déminéralisée dans les deux tubes (1,5 ml par tube). Soniquer les tubes pour redisperser les pastilles dans la désionisée H 2 O. </li><li> Filtrer la aqueuse échantillon de dispersion des nanoparticules à travers un filtre seringue de 0,2 um pour obtenir l&#39;échantillon final pour des tests supplémentaires. </li></ol>

<ol><li>Fery-Forgues, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescent+organic+nanocrystals+and+non-doped+nanoparticles+for+biological+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Fluorescent organic nanocrystals and non-doped nanoparticles for biological applications.</a> Nanoscale. 5 (18), 8428-8442 (2013).</li>
<li>Vollrath, A., Schubert, S., Schubert, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescence+imaging+of+cancer+tissue+based+on+metal-free+polymeric+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Fluorescence imaging of cancer tissue based on metal-free polymeric nanoparticles.</a> J. Mater. Chem. B. 1, 1994-2007 (2013).</li>
<li>Cheng, X., Lowe, S. B., Reecec, P. J., Gooding, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+silicon+quantum+dots%3A+from+preparation+to+the+modification+of+self-assembled+monolayers+%28SAMs%29+for+bio-applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Colloidal silicon quantum dots: from preparation to the modification of self-assembled monolayers (SAMs) for bio-applications.</a> Chem. Soc. Rev. 43, 2680-2700 (2014).</li>
<li>Luo, P. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon-based+quantum+dots+for+fluorescence+imaging+of+cells+and+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Carbon-based quantum dots for fluorescence imaging of cells and tissues.</a> RSC Adv. 4, 10791-10807 (2014).</li>
<li>Wang, Y., Hu, R., Lin, G., Roy, I., Yong, K. -T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functionalized+Quantum+Dots+for+Biosensing+and+Bioimaging+and+Concerns+on+Toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Functionalized Quantum Dots for Biosensing and Bioimaging and Concerns on Toxicity.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 5 (8), 2786-2799 (2013).</li>
<li>Kairdolf, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semiconductor+Quantum+Dots+for+Bioimaging+and+Biodiagnostic+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Semiconductor Quantum Dots for Bioimaging and Biodiagnostic Applications.</a> Annu. Rev. Anal. Chem. 6 (1), 143-162 (2013).</li>
<li>Huang, B., Bates, M., Zhuang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-Resolution+Fluorescence+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Super-Resolution Fluorescence Microscopy.</a> Annu. Rev. Biochem. 78, 993-1016 (2009).</li>
<li>Fölling, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photochromic+Rhodamines+Provide+Nanoscopy+with+Optical+Sectioning%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Photochromic Rhodamines Provide Nanoscopy with Optical Sectioning.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 46 (33), 6266-6270 (2007).</li>
<li>Fölling, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescence+Nanoscopy+with+Optical+Sectioning+by+Two-Photon+Induced+Molecular+Switching+using+Continuous-Wave+Lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Fluorescence Nanoscopy with Optical Sectioning by Two-Photon Induced Molecular Switching using Continuous-Wave Lasers.</a> Chem. Phys. Chem. 9 (2), 321-326 (2008).</li>
<li>Bossi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multicolor+Far-Field+Fluorescence+Nanoscopy+through+Isolated+Detection+of+Distinct+Molecular+Species%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Multicolor Far-Field Fluorescence Nanoscopy through Isolated Detection of Distinct Molecular Species.</a> Nano Lett. 8 (8), 2463-2468 (2008).</li>
<li>Berns, M. W., Krasieva, T., Sun, C. –H., Dvornikov, A., Rentzepis, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+polarity+dependent+fluorescence+%22switch%22+in+live+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Photochem.+Photobiol.+B%3A+Biol%22%5BJournal%5D)">A polarity dependent fluorescence "switch" in live cells.</a> Photochem. Photobiol. B: Biol. 75, 51-56 (2004).</li>
<li>Zou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amphiphilic+Diarylethene+as+a+Photoswitchable+Probe+for+Imaging+Living+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Amphiphilic Diarylethene as a Photoswitchable Probe for Imaging Living Cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 130 (47), 15750-1(2008).</li>
<li>Westphal, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Video-Rate+Far-Field+Optical+Nanoscopy+Dissects+Synaptic+Vesicle+Movement%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Video-Rate Far-Field Optical Nanoscopy Dissects Synaptic Vesicle Movement.</a> Science. 320, 246-249 (2008).</li>
<li>Zhuang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescent+Switches+Based+on+Photochromic+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Photonics%22%5BJournal%5D)">Fluorescent Switches Based on Photochromic Compounds.</a> Nat Photonics. 3, 365-367 (2009).</li>
<li>Cusido, J., Deniz, E., Raymo, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescent+Switches+Based+on+Photochromic+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Org.+Chem%22%5BJournal%5D)">Fluorescent Switches Based on Photochromic Compounds.</a> Eur. J. Org. Chem. 13, 2031-2045 (2009).</li>
<li>Raymo, F. M., Tomasulo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+and+energy+transfer+modulation+with+photochromic+switches%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Electron and energy transfer modulation with photochromic switches.</a> Chem. Soc. Rev. 34, 327-336 (2005).</li>
<li>Feringa, B. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFeringa%2C+BL+%22Molecular+Switches%22">Molecular Switches</a>. , Wiley-VCH. Weinheim. (2010).</li>
<li>Tian, H., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+progresses+on+diarylethene+based+photochromic+switches%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Recent progresses on diarylethene based photochromic switches.</a> Chem. Soc. Rev. 33, 85-97 (2004).</li>
<li>Ubaghs, L., Sud, D., Branda, N. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aUbaghs%2C+L+%22Handbook+in+Thiophene-Based+Materials%3A+Applications+in+Organic+Electronics+and+Photonics%22">Handbook in Thiophene-Based Materials: Applications in Organic Electronics and Photonics</a>. Perepichka, I. D., Perepichka, D., Branda, N. R. 2, John Wiley and Sons. Chichester. (2009).</li>
<li>Norsten, T. B., Branda, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoregulation+of+Fluorescence+in+a+Porphyrinic+Dithienylethene+Photochrome%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Photoregulation of Fluorescence in a Porphyrinic Dithienylethene Photochrome.</a> J. Am. Chem. Soc. 123 (8), 1784-1785 (2001).</li>
<li>Giordano, L., Jovin, T. M., Irie, M., Jares-Erijman, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diheteroarylethenes+as+Thermally+Stable+Photoswitchable+Acceptors+in+Photochromic+Fluorescence+Resonance+Energy+Transfer+%28pcFRET%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Diheteroarylethenes as Thermally Stable Photoswitchable Acceptors in Photochromic Fluorescence Resonance Energy Transfer (pcFRET).</a> J. Am. Chem. Soc. 124 (25), 7481-7489 (2002).</li>
<li>Fölling, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Characterization+of+Photoswitchable+Fluorescent+Silica+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Characterization of Photoswitchable Fluorescent Silica Nanoparticles.</a> Small. 4 (1), 134-142 (2008).</li>
<li>Jeong, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreversible+cellular+imaging+using+photochrome-conjugated+fullerene+silica+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Photoreversible cellular imaging using photochrome-conjugated fullerene silica nanoparticles.</a> Chem. Commun. 47, 10668-10670 (2011).</li>
<li>Gai, S., Li, C., Yang, P., Lin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+progress+in+rare+earth+micro%2Fnanocrystals%3A+soft+chemical+synthesis%2C+luminescent+properties%2C+and+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Recent progress in rare earth micro/nanocrystals: soft chemical synthesis, luminescent properties, and biomedical applications.</a> Chem. Rev. 114 (4), 2343-2389 (2014).</li>
<li>Carling, C. -J., Boyer, J. -C., Branda, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodal+fluorescence+modulation+using+molecular+photoswitches+and+upconverting+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Biomol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Multimodal fluorescence modulation using molecular photoswitches and upconverting nanoparticles.</a> Org. Biomol. Chem. 10, 6159-6168 (2012).</li>
<li>Wu, T., Boyer, J. -C., Barker, M., Wilson, D., Branda, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+%22Plug-and-Play%22+Method+to+Prepare+Water-Soluble+Photoresponsive+Encapsulated+Upconverting+Nanoparticles+Containing+Hydrophobic+Molecular+Switches%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">A "Plug-and-Play" Method to Prepare Water-Soluble Photoresponsive Encapsulated Upconverting Nanoparticles Containing Hydrophobic Molecular Switches.</a> Chem. Mater. 25 (12), (2013).</li>
<li>Wu, T., Kaur, S., Branda, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+transfer+between+amphiphilic+porphyrin+polymer+shells+and+upconverting+nanoparticle+cores+in+water-dispersible+nano-assemblies%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Biol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Energy transfer between amphiphilic porphyrin polymer shells and upconverting nanoparticle cores in water-dispersible nano-assemblies.</a> Org. Biol. Chem. 13, 2317-2322 (2015).</li>
<li>Irie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photochromism%3A+Memories+and+Switches+Introduction%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Photochromism: Memories and Switches Introduction.</a> Chem. Rev. 100 (5), 1683-1684 (2000).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Les nanoparticules synthétisées selon ce protocole ont une distribution de taille de 20 à 25 nm centrée autour de 22,5 nm. 26,27 Ils peuvent être classés comme des particules sphériques avec une structure en treillis 4 hôte α-NaYF. Il ya deux étapes critiques dans ce protocole. Dans la synthèse de UCNP, il est essentiel de maintenir la température et le temps de chauffage le plus précis possible afin d&#39;assurer une distribution étroite de taille de particules. Addition simultanée de NaOH et <sub...

Aujourd&#39;hui, il ya toujours un besoin urgent de développer de nouveaux types d&#39;agents de bio-imagerie. Beaucoup de nouvelles sondes fluorescentes ont été bien documentés. 1-6 Cependant, des améliorations substantielles dans la résolution de l&#39;image reste un défi. 7 Une méthode pratique consiste à moduler directement les sondes de fluorescence entre un état ​​«lumière» émissive et un état ​​trempé «sombre». 8-12 Cette méthode particulière a été utilisée pour développer des technologies telles que l&#39;appauvrissement de l&#39;émission stimulée (STED) microscopie 13 et la microscopie optique de reconstruction stochastique (STORM). 14 Une autre approche pour moduler la fluorescence est de coupler des chromophores photosensibles avec des sondes fluorescentes. 15,16 Basculer le chromophore photosensible entre deux isomères où un seul des isomères peut agir comme un accepteur de transfert d&#39;énergie efficace, permet de contrôler extinction de la fluorescence de esonde e par le transfert d&#39;énergie par résonance Förster (FRET) et d&#39;autres mécanismes. Le résultat est la création d&#39;un Etat émissive et un état trempé qui peut être alterné par l&#39;exposition du chromophore photosensible à différentes longueurs d&#39;onde de la lumière. Chromophores diaryléthène photosensibles peuvent être réversible basculé entre un isomère de cycle ouvert incolore et un isomère à cycle fermé de couleur lors de l&#39;irradiation avec les UV et la lumière visible. 17-19 La stabilité thermique des deux isomères et les spectres d&#39;absorption accordable de la marque isomère à cycle fermé diaryléthènes très bons candidats comme FRET contrôlable accepteurs. nanoparticules 20-23 lanthanides dopé NaYF 4 upconverting sont utiles pour la bio-imagerie. 24 Ces nanoparticules absorbent la lumière dans le proche infrarouge et émettent de la lumière dans plusieurs régions du spectre visible. Des exemples de fluorescence modulation en combinant chromophores et nanoparticules photosensibles diaryléthène ont été préont rapporté précédemment par notre groupe. 25 à 27 Toutefois, les systèmes décrits dans chaque exemple nécessaire une modification synthétique supplémentaire pour fixer les diaryléthènes à la surface des nanoparticules, ce qui complique l&#39;élaboration de systèmes plus diverses. Ici, nous démontrons une méthode simple «plug-and-play &#39;pour préparer des molécules de colorant organique dispersibles dans l&#39;eau et les nanoparticules upconverting photosensibles en utilisant une stratégie d&#39;auto-assemblage. Le choix des polymères; poly (anhydride alt -maleic styrène) et de polyéther amine 2070 fournissent à la fois un environnement hydrophobe et hydrophile. Les sections hydrophobes du polymère à l&#39;aide d&#39;maintiennent les normalement insolubles dans l&#39;eau des molécules organiques et des nanoparticules de conversion ascendante en même temps, alors que la région hydrophile du polymère est critique pour maintenir la solubilité dans l&#39;eau. Nous allons d&#39;abord démontrer la synthèse des nanoparticules upconverting par la méthode de nucléation thermique. Ensuite, nous allons prouver how molécules organiques et des nanoparticules de conversion ascendante sont encapsulés au sein des régions hydrophobes de la coque de polymère et restent stables dans des milieux aqueux par simple co-agitation d&#39;une solution de nanoparticules à conversion ascendante, un polymère et différentes molécules de colorant organique, suivie d&#39;une procédure de traitement final convenable. Nous démontrons également comment moduler l&#39;émission de fluorescence des assemblées à l&#39;aide de l&#39;irradiation de la lumière extérieure. Nous prévoyons que le champ d&#39;application de cette méthode «plug-and-play &#39;pour faire nanoassemblies dispersibles dans l&#39;eau vont continuer à se développer.

<table><tbody><tr><td>Acétate d’yttrium</td><td>Sigma</td><td>326046</td><td>Acétate d’yttrium(III) hydraté</td></tr><tr><td>Acétate d’ytterbium</td><td>Sigma</td><td>544973</td><td>Acétate d’ytterbium(III)</td></tr><tr><td>hydraté Acétate d’erbium</td><td>Sigma</td><td>325570</td><td>Acétate d’erbium(III) hydraté</td></tr><tr><td>Acide oléique</td><td>Sigma</td><td>75096</td><td>étalon analytique</td></tr><tr><td>Octadécène</td><td>Sigma</td><td>O806</td><td>Technique grade</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Sigma</td><td>S5881</td><td>réactif grade</td></tr><tr><td>NH4F</td><td>Sigma</td><td>216011</td><td>Réactif ACS</td></tr><tr><td>Poly(styrène-co-anhydride maléique)</td><td>Sigma</td><td>442399</td><td>Moyenne Mn = 1700</td></tr><tr><td>JeffAmine 2070</td><td>Huntsman</td><td>M-2070</td><td></td></tr><tr><td>Varian Carry 300</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>JDSU Laser</td> <td>NIRJSDU</td><td>L4-9897510-100M</td><td>980 nm laser à diode</td></tr></tbody></table>

une méthode &#39;plug and play&#39; pour créer nanoassemblies dispersibles dans l&#39;eau contenant un polymère amphiphile, colorants organiques et upconverting nanoparticules

A 'Plug and Play' Method to Create Water-dispersible Nanoassemblies Containing an Amphiphilic Polymer, Organic Dyes and Upconverting Nanoparticles

Dans ce protocole, nous décrivons d’abord une procédure de synthèse de nanoparticules dopées aux lanthanides (UCNPs). Nous démontrons ensuite comment générer des polymères amphiphiles in situ, et décrivons un protocole pour encapsuler les UCNP préparés et différentes molécules de colorant organiques (porphyrines et diaryléthènes) à l’aide de coquilles de polymères pour former des nanoassemblages stables, dispersibles dans l’eau. Les échantillons de nano-assemblage contenant à la fois les UCNPs et les colorants organiques diaryléthènes ont des propriétés photochimiques et photophysiques intéressantes. Lors d’une irradiation UV de 365 nm, le groupe diaryléthène subit un changement de couleur visuel. Lorsque les échantillons sont irradiés avec de la lumière visible d’une autre longueur d’onde spécifique, la couleur s’estompe et les échantillons reviennent à l’état incolore initial. Les échantillons émettent également de la lumière visible à partir des UCNP lors de l’irradiation avec une lumière proche infrarouge de 980 nm. L’intensité d’émission des échantillons peut être réglée par une alternance d’irradiation avec de la lumière UV et visible. La modulation de la fluorescence peut être effectuée pendant de nombreux cycles sans dégradation observable des échantillons. Cette procédure d’encapsulation polyvalente permet le transfert de molécules et de nanoparticules hydrophobes d’un solvant organique à un milieu aqueux. Le polymère aide à maintenir un microenvironnement semblable à celui des lipides pour les molécules organiques afin de contribuer à la préservation de leur comportement photochimique dans l’eau. Cette méthode est donc idéale pour préparer des systèmes photoréactifs dispersibles dans l’eau. L’utilisation de la lumière proche infrarouge pour activer les nanoparticules à conversion ascendante permet d’utiliser une lumière à faible énergie pour activer des photoréactions au lieu d’une lumière ultraviolette plus nocive.

Les spectres d&#39;absorption et de spectres de photoluminescence ont été recueillies pour l&#39;échantillon DAE-UCNP. Les spectres d&#39;absorption sont utilisés pour comparer le chevauchement spectral entre les chromophores diaryléthène fermés et les nanoparticules de conversion ascendante. Photographies des échantillons (à la fois TPP-UCNP et DAE-UCNP) ont également été inclus pour démontrer encapsulation succès de molécules de colorant organique et de nanoparticules upconverting, qui sont situés à l&#39;intérieur de...

<classe p = 'jove_content'> Les molécules de colorant organiques et les nanoparticules enrobées d’acide oléique ne sont pas solubles dans l’eau. Ce protocole décrit une méthode « plug and play » qui permet le transfert de molécules de colorant organique et la conversion ascendante de particules de leur solvant hydrophobe initial vers l’eau.

Une méthode &#39;Plug and Play&#39; pour créer Nanoassemblies dispersibles dans l&#39;eau contenant un polymère amphiphile, colorants organiques et Upconverting nanoparticules

In this protocol, we first describe a procedure to synthesize lanthanide doped upconverting nanoparticles (UCNPs). We then demonstrate how to generate ...

L'objectif général de ce protocole est de démontrer comment les nanoparticules upconverting sont synthétisées et comment elles peuvent être encapsulées avec des molécules de colorant organique afin de préparer des nanoassemblages dispersables dans l'eau. Cette méthode permet de répondre à des questions dans les domaines de la nanotechnologie et de la photochimie, telles que la manière de transférer des nanoparticules des solvants organiques vers des milieux aqueux, et comment maintenir leur photoréactivité dans l'eau. Le principal avantage de notre méthode log and play unique réside dans sa simplicité et sa polyvalence.La procédure d'encapsulation peut être appliquée à diverses combinaisons de nanoparticules et de dispositifs organiques. La combinaison de nanoparticules convertissant le rayonnement vers des longueurs d'onde plus courtes (upconverting) et de molécules photoactives permettra d'accéder à une gamme plus étendue de médicaments nécessitant une activation par lumière UV. De plus, cette méthode peut fournir des informations sur le transfert d'énergie entre les nanoparticules luminescentes et les molécules de colorants organiques.En général, l'encapsulation des nanoparticules nécessite une grande précaution, en particulier en ce qui concerne l'étape de transfert de phase. Par exemple, des erreurs dans l'ordre d'ajout ou dans les rapports entre les réactifs pourraient facilement entraîner une agrégation des particules. Une démonstration visuelle de cette méthode est essentielle, car plusieurs étapes délicates sont associées à la technique d'encapsulation.Par conséquent, cela nécessite un minutage précis, des quantités exactes de matériaux et des températures contrôlées. Placez d'abord un chauffe-ballon de 250 millilitres sur une plaque d'agitation ordinaire et branchez le chauffe-ballon à un thermocouple. Placez un ballon rond de 250 millilitres équipé d'un barreau d'agitation magnétique sur le chauffe-ballon.Avec un serrage approprié, fixez un adaptateur d'air sur le col gauche du ballon à fond rond et reliez cet adaptateur d'air à une ligne de Schlenk à l'aide d'un tube en plastique. Ensuite, fixez un adaptateur en verre sur le col droit du ballon à fond rond et montez un adaptateur pour thermomètre sur l'adaptateur en verre. Insérez une sonde de température dans le ballon par l'intermédiaire de l'adaptateur pour thermomètre, puis branchez-la au thermocouple.Fixez un tête de distillation au col central du ballon à fond rond et placez un bouchon sur le dessus de la tête de distillation. Reliez la tête à un condenseur, suivi d’un adaptateur pour distillation sous vide et d’un ballon à fond rond de 50 millilitres. Ensuite, reliez l’adaptateur de distillation sous vide à un barboteur à l’aide d’un tube en plastique.Placez ensuite 1,17 g d'acétate d'atérium, 0,439 g d'acétate d'ytium et 0,0727 g d'acétate d'erbium dans un ballon à fond rond de 250 mL, ajoutez 30 mL d'acide oléique et 75 mL d'essène dans le ballon. À l'aide d'un cylindre gradué, reliez le ballon à la ligne Schlenk à double ramification, puis ouvrez le robinet correspondant afin de maintenir le ballon connecté à la ligne d'azote. Allumez le thermocouple et réglez la température à 80 degrés Celsius.Chauffer progressivement le système jusqu'à cette température en réglant le thermocouple sur l'intervalle de 50 à 500 millilitres. Une fois tous les réactifs initiaux dissous, retirer le chauffe-ballon et laisser refroidir la réaction jusqu'à 30 degrés Celsius. Lorsque la température atteint 30 degrés Celsius, retirer la tête de distillation, déplacer l'adaptateur d'air du col gauche vers le col central et boucher le col gauche avec un bouchon.Ensuite, introduire lentement le vide dans le ballon réactionnel en tournant le robinet de la ligne du vide depuis la ligne d'azote vers la ligne de vide. Lorsque la solution cesse de mousser, augmenter la température à 115 degrés Celsius à une vitesse de cinq degrés Celsius par minute. Après 15 minutes à 115 degrés Celsius, retirer le chauffe-ballon et refroidir la réaction à 50 degrés Celsius.Ensuite, remettez rapidement le montage sous sa forme initiale en rebranchant la tête de distillation au col central et l'adaptateur d'air au col gauche. Pendant le refroidissement, ajoutez 74 grammes d'hydroxyde de sodium et 0,5 gramme de fluorure d'ammonium dans un flacon en plastique muni d'un bouchon, puis dissolvez les réactifs dans 50 millilitres de méthanol par sonication, suivie d'une nouvelle sonication. Versez la solution dans l’erlenmeyer de 250 millilitres et rincez les parois du flacon avec 5 millilitres de méthanol.Après avoir laissé la solution agiter à 50 degrés pendant 30 minutes, augmenter la température à 75 degrés Celsius pour distiller le méthanol pendant la distillation, et vider le flacon de réception si nécessaire. Une fois la distillation terminée, chauffer la réaction à 300 degrés Celsius sous protection azotée aussi rapidement que possible. Dès que la température atteint 300 degrés Celsius, maintenir cette température pendant une heure.Si nécessaire, recouvrir le montage avec du papier d’aluminium afin de maintenir la température. Retirer ensuite la source de chaleur et laisser refroidir la réaction à température ambiante. Après refroidissement à température ambiante, répartir la solution uniformément dans trois tubes en plastique de centrifugation de 50 millilitres et compléter chaque tube jusqu’à l’échelle de 50 millilitres à l’aide d’éthanol anhydre. Centrifuger tous les tubes à 3 400 ×g pendant 15 minutes.Après avoir éliminé le surnageant, redisperser les pastilles de nanoparticules upconverting ou UCNP dans 7,5 millilitres d’hexane, puis compléter chaque tube avec de l’éthanol jusqu’à la graduation de 50 millilitres. Après centrifugation à 3 400 ×g pendant 15 minutes, éliminer le surnageant et redisperser les UCNP solides dans 30 millilitres de chloroforme dans le tube. Ensuite, transférer la solution dans un flacon en verre pour une utilisation ultérieure.À ce stade, ajouter 25 milligrammes de polystyrène, d'Ultima et d'hydrure ou de PSMA dans trois millilitres de chloroforme. Dans un flacon de scintillation muni d'un barreau magnétique, ajouter ensuite 250 microlitres de la solution mère d'UCNP dans le chloroforme. Agiter la solution à température ambiante pendant deux heures.Ensuite, dissoudre 160 milligrammes de polyétheramine 2070 dans un millilitre de chloroforme, puis ajouter la solution dans le flacon scintillation en une seule fois à l’aide d’une pipette. Après avoir agité la solution toute la nuit à température ambiante, ajouter la quantité appropriée de molécules de colorant organique dans le flacon scintillation en une seule fois.Ensuite, agiter la solution obtenue pendant une heure. Puis, éliminer le chloroforme sous pression réduite à l’aide d’un évaporateur rotatif. Une fois terminé, ajouter trois millilitres d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium 0,001 molaire au flacon de scintillation, et soniquer le flacon jusqu’à l’obtention d’une suspension laiteuse.Après avoir replacé le flacon sur l'évaporateur rotatif, éliminer soigneusement le chloroforme restant jusqu'à ce que la suspension devienne une solution limpide. Ensuite, transférer la solution du flacon de scintillation vers deux tubes coniques de centrifugation de 1,5 millilitre et centrifuger les solutions à 20 600 ×g pendant 25 minutes. Après avoir éliminé le surnageant, ajouter 1,5 millilitre d'eau déionisée dans chaque tube et soniquer les tubes afin de redisperser les culots dans l'eau après une nouvelle centrifugation dans les mêmes conditions qu'auparavant.Jetez le surnageant et ajoutez 1,5 millilitre d’eau déionisée dans chaque tube. Une fois que les culots ont été redispersés dans l’eau, filtrez chaque échantillon de dispersion aqueuse de nanoparticules à l’aide d’un filtre à seringue de 0,2 micron afin d’obtenir les échantillons finaux destinés à des analyses supplémentaires. Lorsqu’ils sont irradiés par un laser infrarouge proche de 980 nanomètres, les échantillons de TPP UCNP émettent une lumière verte, attribuée à l’émission provenant du sodium atrium dopé à l’erbium.Des nanoparticules à conversion ascendante de fluorure lors de l'irradiation de l'échantillon mixte D-A-E-U-N-C-P avec de la lumière UV, l'isomère incolore à cycle ouvert se convertit en forme colorée cyclisée. L'isomère fermé et l'exposition à la lumière visible déclenchent le processus inverse. Comme c'est typique pour les diarènes athéniques, aucun des isomères à cycle ouvert n'absorbe dans la région visible du spectre électromagnétique.L'irradiation des isomères à cycle ouvert avec une lumière de 365 nanomètres produit leurs homologues à cycle fermé. Un photochromisme sélectif a été observé, car les deux chromophores encapsulés dans l'enveloppe polymérique de D-A-E-U-C-N-P présentent des bandes d'absorption bien séparées, ce qui confirme que l'enveloppe polymérique amphiphile contribue à préserver l'efficacité des réactions photochimiques dans l'eau. Étant donné que les bandes d'émission des U CMPs se superposent aux bandes d'absorption des isomères à cycle fermé, l'extinction de l'émission des U CMPs s'effectue par un processus de transfert d'énergie.Lorsque l'échantillon est irradié avec une lumière visible d'une longueur d'onde supérieure à 650 nanomètres, seul l'isomère cyclisé revient à l'isomère à cycle ouvert, et l'émission rouge est régénérée. Bien que l'émission verte soit encore partiellement inhibée, une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 48 heures si elle est exécutée correctement. Lors de la mise en œuvre de cette procédure, il est important de bien nettoyer tout le matériel en verre afin de garantir une synthèse réussie des nanoparticules après son développement.Cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de l'imagerie biologique. Elle leur a permis de créer et d'explorer comment des nanoparticules upconverting dotées d'une fluorescence ajustable peuvent être utilisées pour améliorer la qualité des images. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la synthèse de ces nanoparticules upconverting et de la fabrication d'assemblages nanostructurés contenant ces particules ainsi que des molécules de colorant organique.N'oubliez pas que le travail avec les lanthanides, les solvants organiques, les milieux aqueux et les températures élevées peut être extrêmement dangereux. Des précautions, telles que le port d'équipements de protection individuelle, doivent toujours être prises lors de l'exécution de cette procédure.

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Une méthode Plug and Play pour créer Nanoassemblies dispersibles dans leau contenant un polymère amphiphile, colorants organiques et Upconverting nanoparticules (Vidéo) | JoVE Journal

Une méthode 'Plug and Play' pour créer Nanoassemblies dispersibles dans l'eau contenant un polymère amphiphile, colorants organiques et Upconverting nanoparticules

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