Name: Synthèse de noyau-enveloppe dopé Lanthanide Upconversion nanocristaux pour des Applications cellulaires (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 51 s
Description: Apprenez la synthèse de nanocristaux à conversion ascendante dopés aux lanthanides en coeur-enveloppe par co-précipitation à haute température. Cette méthode permet des modifications de surface biocompatibles pour des applications biomédicales.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ce travail a été partiellement soutenu par NTU-ACI-MUV NAM/16001, RG110/16 (S), (RG 11/13) et (RG 35/15) décerné à Université technologique de Nanyang, Singapour et National Natural Science Foundation de Chine (NSFC) (n° 51628201).

attention : veuillez consulter toutes les fiches signalétiques (FS) avant utilisation. Copiez toutes les pratiques de sécurité qui s’imposent lorsque vous effectuez la synthèse de UCNs à une température élevée (~ 290 ° C), y compris l’utilisation des contrôles d’ingénierie (hotte aspirante) et des équipements de protection individuelle (par exemple, des lunettes de sécurité, gants, blouse de laboratoire, pleine longueur pantalons et chaussures fermées).
 1. synthèse de Chana 4 : Yb/Tm/DN (30/0.5/1%) @NaYF 4 : nanocristaux coeur-écorce Nd(20%) <ol><li>synthèse de Chana 4 : nanostructure core Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%) <ol><li> Préparation des RE (CH 3 CO 2) 3, solution mère de NaOH, NH 4 F méthanol Remarque : les terres rares (RE) des ions lanthanides comprennent l’Yttrium (Y), Ytterbium (Yb), Thulium (Tm) et néodyme (Nd).
		<ol><li>Dissoudre 500 mg d’acétate de Yttrium(III) hydrate dans 5 mL de méthanol (100 mg/mL), 250 mg hydrate acétate Ytterbium (III) dans 5 mL de méthanol (50 mg/mL), 10 mg hydrate acétate Thulium (III) dans 1 mL de méthanol (10 mg/mL) et 10 mg hydrate d’acétate de néodyme (III) dans 1 mL metha Nol (10 mg/mL) en flacons de verre avec un bain de nettoyage à ultrasons pour 2 min.</li>
			<li>Combiner 400 mg NaOH dans un tube à centrifuger 50 mL et 20 mL de méthanol avec bain de nettoyage à ultrasons pour préparer la solution mère de NaOH (20 mg/mL).</li>
			<li>Combiner 600 mg NH 4 F dans un tube à centrifuger 50 mL et 30 mL de méthanol avec bain de nettoyage à ultrasons pour préparer la solution mère de NH 4 F (20 mg/mL). 
			NOTE : Placer la solution mère de complexes de lanthanides, NaOH et NH 4 F dans des flacons de verre, sceller avec du parafilm et les stocker dans un réfrigérateur à ~ 4 ° C jusqu'à ce que nécessaire. Les solutions mères de méthanol préparés sont remplacées une fois toutes les 2 semaines.</li>
		</ol></li> <li>Préparation de Chana 4 : Yb/Tm/Nd core nanostructure <ol><li>Pipetter, dans un ballon jaugé de 50 mL trois-cou, 3 mL d’acide oléique et 7 mL de 1-octadecene.</li>
			Solution <li>combiner 1.089 mL de la solution de stock de 3 (CH 3 CO 2) de Y, 0,608 mL de la solution de stock de 3 (CH 3 CO 2) de Yb, 83,6 µL du stock 3 Tm (CH 3 CO 2), et 128,5 µL de la solution mère de 3 ème (CH 3 CO 2) dans la fiole.</li>
			<li>Mettre en place un thermomètre (0 - 360 ° C plage) dans la fiole et laisser à son extrémité en contact la solution. Placer la fiole dans un récipient en verre avec de l’huile de silicone phenylmethyl.</li>
			<li>Chauffer la solution à 100 ° C avec une plaque chauffante pour évaporer le méthanol. Raccorder le ballon à une ligne de Schlenk une tubulure double vide/gaz pour éliminer le méthanol résiduel et garder le mélange réactionnel sous vide pendant 2-3 min tout en remuant.</li>
			Augmenter la température à 150 ° C et maintenir cette température pendant 60 min. maintenir une vitesse d’agitation de 700 tr/min pendant la synthèse de <li>. 
			Remarque : Définissez un modéré en remuant la vitesse pour éviter les éclaboussures de la solution.</li>
			<li>Arrêter la plaque chauffante et maintenir le flacon à température ambiante pour permettre à la solution refroidir lentement. 
			Remarque : Le protocole peut être suspendu ici.</li>
			Solution-mère <li>mélanger 2 mL de NaOH-méthanol et 2,965 mL de NH 4 solution mère F-méthanol dans un tube à centrifuger 15 mL. Serrer le tube avec sa casquette et mélanger la solution puissante Vortexer pendant 5 s.</li>
			<li>Ajouter le mélange de F 4 NaOH-NH lentement dans le ballon par une pipette de verre pendant 5 min</li>
			<li>Augmenter la température du mélange à 50 ° C et maintenir cette température pendant 30 min. 
			Remarque : Réglez la température à pas plus de 50 ° C, car la température élevée favorisera crystal nucléation et croissance.</li>
			<li>Augmenter la température (~ 100 ° C) à évaporer le méthanol et raccorder le ballon à une ligne de Schlenk une tubulure double vide/gaz pour éliminer le méthanol résiduel et garder le mélange réactionnel sous vide pendant 2-3 min.</li>
			<li>Passer de la position du robinet pour remplir la fiole avec de l’azote.</li>
			<li>Augmentation de la température à 290 ° C, à une vitesse de chauffage de ~ 5 ° C/min. Gardez le mélange réactionnel à 290 ° C pendant 1,5 h.</li>
			<li>Arrêter la plaque chauffante et enlever le ballon pour permettre le mélange réactionnel se refroidir lentement à température ambiante en agitant. 
			ATTENTION : Soyez prudent de la plaque de cuisson à température élevée (&#62; 400 ° C) pour éviter de graves brûlures au contact de la peau.</li>
			<li>Transférer le mélange dans le flacon dans un tube à centrifuger 50 mL. Rincer le ballon avec 30 mL d’éthanol et transvaser la solution dans le tube à centrifuger.</li>
			<li>Centrifuger le produit à 4 000 × g pendant 8 min à la température ambiante et éliminer le surnageant.</li>
			<li>Ajouter 10 mL d’hexane pour le tube à centrifuger et re-disperser le produit avec la sonication (60 kHz, 240 W) pendant 2 min.</li>
			<li>Ajouter 30 mL d’éthanol dans le tube. Tournez en bas du produit à 4 000 × g pendant 8 min et ensuite éliminer le surnageant.</li>
			<li>Re-disperse les produits solides au fond du tube à centrifuger avec 5 mL d’hexane. Conserver la solution dans un réfrigérateur à 4 ° C pour une prochaine étape. 
			Remarque : L’émission de conversion ascendante de noyau-enveloppe UCNs est testée en irradiant les solutions avec un laser à 808 nm (2 W).</li>
		</ol></li></ol></li> <li>Préparation de Chana 4 : Yb/Tm/DN (30/0.5/1%) @NaYF 4 : nanocristaux coeur-écorce Nd(20%) <ol><li>combiner 3 mL d’acide oléique et 7 mL de 1-octadecene dans un ballon jaugé de 50 mL trois-cou. Ajouter 1,082 mL de la solution Y (CH 3 CO 2) 3 et 2,87 mL de la solution mère de 3 ème (CH 3 CO 2) dans la fiole.</li>
		<li>Ajouter la noyau obtenu nanostructure (80 mg dans 5 mL d’hexane de l’étape 1.1.2.18) dans le ballon tout en délayant.</li>
		<li>Mettre en place un thermomètre (0 - 360 ° C plage) dans la fiole et toucher la pointe du mélange. Placer la fiole dans un récipient en verre avec de l’huile de silicone phenylmethyl.</li>
		<li>Chauffer le mélange à 100 ° C sur le dessus de la plaque chauffante pour évaporer le méthanol et l’hexane. Raccorder le ballon à une ligne de Schlenk une tubulure double vide/gaz pour enlever le solvant résiduel et garder le mélange réactionnel sous vide pendant 2-3 min tout en remuant.</li>
		<li>Augmenter la température à 150 ° C et le maintenir pendant 60 min. maintenir la vitesse d’agitation à 700 tr/min dans la synthèse. 
		Remarque : Définissez un modéré en remuant la vitesse pour éviter les éclaboussures de la solution.</li>
		<li>Arrêter la plaque chauffante et enlever le ballon afin de laisser la solution refroidir lentement à température ambiante. 
		Remarque : Le protocole peut être suspendu ici.</li>
		Solution-mère <li>pipette 2 mL de NaOH-méthanol et 2,965 mL de NH 4 solution mère F-méthanol dans un tube à centrifuger 15 mL. Serrer le tube avec sa casquette et mélanger la solution puissante Vortexer pendant 5 s.</li>
		<li>Ajouter le mélange dans le ballon par une pipette de verre lentement pendant 5 min</li>
		<li>Augmenter la température du mélange à 50 ° C et le maintenir à 50 ° C pendant 30 min. 
		Remarque : Réglez la température ne dépasse pas 50 ° C, car la température élevée favorisera crystal nucléation et croissance.</li>
		<li>Augmenter la température (~ 100 ° C) à évaporer le méthanol et raccorder le ballon à une ligne de Schlenk une tubulure double vide/gaz pour éliminer le méthanol résiduel, gardant le mélange réactionnel sous vide pendant 2-3 min.</li>
		<li>Passer de la position du robinet pour remplir la fiole avec de l’azote.</li>
		<li>Augmentation de la température à 290 ° C à une vitesse de chauffage de ~ 5 ° C/min. Gardez le mélange réactionnel à 290 ° C pendant 1,5 h.</li>
		<li>Arrêter la plaque chauffante et enlever le ballon pour permettre le mélange réactionnel se refroidir lentement à température ambiante en agitant. 
		ATTENTION : Soyez prudent de la plaque de cuisson à température élevée (&#62; 400 ° C) pour éviter de graves brûlures au contact de la peau.</li>
		<li>Transférer le mélange dans le flacon dans un tube à centrifuger 50 mL. Rincer le ballon avec 30 mL d’éthanol et transvaser la solution dans le tube à centrifuger.</li>
		<li>Centrifuger le produit à 4 000 × g pendant 8 min à la température ambiante et éliminer le surnageant.</li>
		<li>Ajouter 10 mL d’hexane pour le tube à centrifuger et re-disperser le produit avec la sonication (60 kHz, 240 W) pendant 2 min.</li>
		<li>Ajouter 30 mL d’éthanol dans le tube. Tournez en bas du produit à 4 000 × g pendant 8 min et ensuite éliminer le surnageant.</li>
		<li>Re-disperse les produits solides au fond du tube à centrifuger avec 5 mL d’hexane. Conserver la solution dans un réfrigérateur à ~ 4 ° C jusqu'à ce que nécessaire. 
		Remarque : L’émission de conversion ascendante de noyau-enveloppe UCNs est testée en irradiant les solutions avec un laser à 808 nm (2 W).</li>
	</ol></li></ol> 2. Synthèse de Nanostructures de UCNs Biocompatible <ol><li>préparation de ligand-free UCNs NANOPARTICULE <ol><li>combiner 30 mL d’éthanol avec la préparés comme diablotin oléate UCNs solution (point 1.2.18 dans un tube à centrifuger 50 mL). Centrifuger le mélange à 4 000 × g pendant 8 min à la température ambiante et éliminer le surnageant.</li>
		<li>Combiner 10 mL de solution aqueuse acide (pH = 4) ajusté par HCl (0,1 M) avec le précipité dans le tube à centrifuger de 50 mL et dissoudre le précipité par sonication (60 kHz, 240 W) pendant 30 min.</li>
		<li>Transfert flacon de la solution dans un verre avec vigoureux en remuant pendant 2 h.</li>
		<li>Extrait de la solution aqueuse avec 30 mL d’éther diéthylique pour éliminer l’acide oléique, répétez trois fois.</li>
		<li>Ajouter 10 mL d’eau dans les couches d’éther combinée avec agitant doucement.</li>
		<li>Recueillir l’humeur aqueuse phase ensemble (20 mL) et ajouter 20 mL d’acétone avec Vortex pendant 5 s.</li>
		<li>Spin down le produit à 35 000 × g pendant 10 min et puis jeter le surnageant. Dissoudre le précipité dans 2 mL d’eau.</li>
	</ol></li> <li>Préparation du polymère modifié UCNs (AAP-UCNs) <ol><li>combiner 200 mg d’acide polyacrylique (AAP, Mw = 1 800) avec 20 mL d’eau par sonication (60 kHz, 240 W) pendant 20 min. ajouter les susmentionnés UCNs exempt de ligand dans la solution de l’AAP avec un brassage vigoureux.</li>
		<li>Ajuster le pH à 7.4 en solution de NaOH (1 M) avec sonication (60 kHz, 240 W) pour 30 min. Gardez le mélange pendant 24 h à température ambiante en agitant.</li>
		<li>Recueillir le précipité par centrifugation à 35 000 × g pour 10 min. remettre en suspension le produit dans 10 mL d’eau par sonication (60 kHz, 240 W) pendant 5 min et centrifuger à nouveau à 35 000 × g pendant 10 min. Répétez cette étape trois fois.</li>
		<li>Re-disperser le produit dans l’eau 8 mL par sonication (60 kHz, 240 W) pour 5 min. conserver la solution dans un réfrigérateur à ~ 4 ° C jusqu'à ce que nécessaire.</li>
	</ol></li> <li>Préparation de fonctionnelle DBCO-UCNs NANOPARTICULE <ol><li>Spin vers le bas de la PAA@UCNs comme préparés (1 mg) par centrifugation à 35 000 × g pour 10 min. remettre en suspension le précipité dans 1 mL séchant DMF par sonication (60 kHz, 240 W) pendant 1 min et centrifuger à nouveau à 35 000 × g pendant 10 min. répéter cette étape deux fois.</li>
		Dissoudre le précipité dans 200 µL de <li>sec DMF dans un flacon en verre. Ajouter HOBT (12,2 mg), EDC (14 mg), DBCO-NH 2 (5 mg) et DIPEA (16 µL) dans le flacon avec agitateur magnétique pendant 24 h.</li>
		<li>Recueillir le produit par centrifugation à 35 000 × g pour 10 min. Retirez le surnageant et remettre en suspension le précipité dans 1 mL de DMSO et centrifuger à nouveau à 35 000 × g pendant 10 min. Répétez cette opération trois fois.</li>
		<li>Disperser le produit dans le DMSO 0,2 mL et stocker dans un réfrigérateur à ~ 4 ° C avant utilisation.</li>
	</ol></li></ol> 3. BioApplications de DBCO-UCNs dans le règlement des canaux membranaires dans les cellules vivant cellules <ol><li>Culture le HEK293 Dulbecco &#39; s Modified Eagle &#39; s moyen (DMEM) additionné de 10 % FBS, 100 unités/mL de pénicilline, 100 µg/mL de streptomycine et maintenir dans un incubateur humidifié avec 5 % de CO 2 à 37 cellules ° Seed C. 1 × 10 5 dans 1 mL DMEM/puits dans une plaque de 12 puits et rangez-le dans l’incubateur pendant 24 h.</li>
	<li>Combiner le plasmide (pCAGGS-ChR2-Vénus, 1 µg) avec le réactif de transfection P3000 (2 µL) à Eagle &#39; s médias essentiel Minimum (MEM) (100 µL) dans microcentrifuge tube A et ajouter le réactif de transfection (1,5 µL) dans MEM (100 µL) dans le tube B. </li> <li>Incuber le mélange des solutions dans des tubes A et B pendant 10 min à température ambiante.</li>
	<li>Combiner la solution dans le tube A et B avec 400 µL MEM. Laver les cellules avec 1 mL sans sérum DMEM deux fois.</li>
	<li>Ajouter le mélange de transfection de 600 µL à chaque puits d’une plaque de 12 puits et incuber les cellules à l’incubateur de 37 ° C pendant 4 h. Retirer le support et laver deux fois avec 1 mL DMEM.</li>
	<li>Ajouter 1 mL DMEM contenant 1 µL Ac 4 ManNAz (50 mM dans le DMSO) dans le puits et le conserver dans l’incubateur pour 2jours.</li>
	<li>Enlever le milieu et laver une fois avec 1 mL de PBS. Ajouter 1 mL de solution de trypsine-EDTA (0,25 %) dans chaque puits de la plaque de 12 puits et incuber à 37 ° C jusqu'à ce que les cellules ont détaché (~ 2 min). Re-culture de cellules dans un plat confocal à 1 × 10 5 cellules/puits dans 1 mL DMEM pour la nuit.</li>
	<li>Enlever le milieu et ajouter 1 mL DMEM frais avec 2 µL DBCO-UCNs (50 mg/mL) dans le plat pendant 2 h à 37 ° C. Pour l’imagerie confocale, laver deux fois avec DMEM, les cellules et ajouter 1 µL Rhod-N 3 (10 mM) pour 30 min.</li>
	<li>Pour l’analyse de calcium intracellulaire, incuber les cellules avec le mélange de 1 µL Rhod-3 AM (10 mM), 10 µL probénécide (250 mM) et 10 µL de tampon de chargement (Pluronique surfactant polyols,0.1% p/v)) dans le milieu DMEM 1 mL pendant 30 min dans le noir.</li>
	<li>Laver les cellules avec DMEM sans sérum et irradier à 808 nm NIR à la dose de 0,8 W/cm 2 pour 20 min (5 min de pause après 5 min illumination).</li>
	<li>Enregistrer les résultats de l’imagerie sur microscope confocal (source laser : laser à 561 nm ; intervalle : détecteur : 610/75 nm ; objectif : 100 x 1,4 NA oil, temps d’exposition : 100 ms). Ajouter 1 mL de solution de trypsine-EDTA (0,25 %) dans chaque puits et incuber à 37 ° C jusqu'à ce que les cellules ont détaché (~ 2 min). Remettre en suspension les cellules dans 1 mL de PBS pour analyse en cytométrie en flux (FCM) flux (Ex : 561 nm, Em : 582/15 nm).</li>
</ol>

<ol><li>Wang, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tuning+upconversion+through+energy+migration+in+core-shell+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Tuning upconversion through energy migration in core-shell nanoparticles.</a> Nat Mater. 10 (12), 968-973 (2011).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amplified+stimulated+emission+in+upconversion+nanoparticles+for+super-resolution+nanoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy.</a> Nature. 543 (7644), 229-233 (2017).</li>
<li>Fan, W., Bu, W., Shi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+The+Latest+Three-Stage+Development+of+Nanomedicines+based+on+Upconversion+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">On The Latest Three-Stage Development of Nanomedicines based on Upconversion Nanoparticles.</a> Adv Mater. 28 (24), 3987-4011 (2016).</li>
<li>Zhu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature-feedback+upconversion+nanocomposite+for+accurate+photothermal+therapy+at+facile+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature.</a> Nat Commun. 7, 10437-10446 (2016).</li>
<li>Li, W., Wang, J., Ren, J., Qu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+upconversion+controls+photocaged+cell+adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">Near-infrared upconversion controls photocaged cell adhesion.</a> J Am Chem Soc. 136 (6), 2248-2251 (2014).</li>
<li>Min, Y., Li, J., Liu, F., Yeow, E. K., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+light-mediated+photoactivation+of+a+platinum+antitumor+prodrug+and+simultaneous+cellular+apoptosis+imaging+by+upconversion-luminescent+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">Near-infrared light-mediated photoactivation of a platinum antitumor prodrug and simultaneous cellular apoptosis imaging by upconversion-luminescent nanoparticles.</a> Angew Chem Int Ed. 53 (4), 1012-1016 (2014).</li>
<li>Yang, D., Ma, P., Hou, Z., Cheng, Z., Li, C., Lin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+advances+in+lanthanide+ion+%28Ln%283%2B%29%29-based+upconversion+nanomaterials+for+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Current advances in lanthanide ion (Ln(3+))-based upconversion nanomaterials for drug delivery.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1416-1448 (2015).</li>
<li>Wang, C., Cheng, L., Liu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Upconversion+nanoparticles+for+photodynamic+therapy+and+other+cancer+therapeutics%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Upconversion nanoparticles for photodynamic therapy and other cancer therapeutics.</a> Theranostics. 3 (5), 317-330 (2013).</li>
<li>Li, L. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+surface+engineering+of+lanthanide-doped+upconversion+nanoparticles+as+versatile+bioprobes%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">Biomimetic surface engineering of lanthanide-doped upconversion nanoparticles as versatile bioprobes.</a> Angew Chem Int Ed. 51 (25), 6121-6125 (2012).</li>
<li>Wang, J., Ming, T., Jin, Z., Wang, J., Sun, L. D., Yan, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photon+energy+upconversion+through+thermal+radiation+with+the+power+efficiency+reaching+16%25%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Photon energy upconversion through thermal radiation with the power efficiency reaching 16%.</a> Nat Commun. 5, 5669-5678 (2014).</li>
<li>Zou, W., Visser, C., Maduro, J. A., Pshenichnikov, M. S., Hummelen, J. C. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n8/full/nphoton.2012.158.html">Broadband dye-sensitized upconversion of near-infrared light.</a> Nat Photonics. 6 (8), 560-564 (2012).</li>
<li>Liu, Y., Tu, D., Zhu, H., Li, R., Luo, W., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+strategy+to+achieve+efficient+dual-mode+luminescence+of+Eu%283%2B%29+in+lanthanides+doped+multifunctional+NaGdF%284%29+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">A strategy to achieve efficient dual-mode luminescence of Eu(3+) in lanthanides doped multifunctional NaGdF(4) nanocrystals.</a> Adv Mater. 22 (30), 3266-3271 (2010).</li>
<li>Min, Y., Li, J., Liu, F., Padmanabhan, P., Yeow, E. K., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Advance+of+Biological+Molecular+Imaging+Based+on+Lanthanide-Doped+Upconversion-Luminescent+Nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Recent Advance of Biological Molecular Imaging Based on Lanthanide-Doped Upconversion-Luminescent Nanomaterials.</a> Nanomaterials. 4 (1), 129-154 (2014).</li>
<li>Li, X., Zhang, F., Zhao, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lab+on+upconversion+nanoparticles%3A+optical+properties+and+applications+engineering+via+designed+nanostructure%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Lab on upconversion nanoparticles: optical properties and applications engineering via designed nanostructure.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1346-1378 (2015).</li>
<li>Gu, Z., Yan, L., Tian, G., Li, S., Chai, Z., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+design+and+fabrication+of+upconversion+nanoparticles+and+their+safe+theranostic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Recent advances in design and fabrication of upconversion nanoparticles and their safe theranostic applications.</a> Adv Mater. 25 (28), 3758-3779 (2013).</li>
<li>Dong, H., Sun, L. D., Yan, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+transfer+in+lanthanide+upconversion+studies+for+extended+optical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Energy transfer in lanthanide upconversion studies for extended optical applications.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1608-1634 (2015).</li>
<li>Ai, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+covalent+cross-linking+of+photon-converted+rare-earth+nanostructures+for+tumour+localization+and+theranostics%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">In vivo covalent cross-linking of photon-converted rare-earth nanostructures for tumour localization and theranostics.</a> Nat Commun. 7, 10432-10440 (2016).</li>
<li>Lu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifunctional+Nano-Bioprobes+Based+on+Rattle-Structured+Upconverting+Luminescent+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">Multifunctional Nano-Bioprobes Based on Rattle-Structured Upconverting Luminescent Nanoparticles.</a> Angew Chem Int Ed. 54 (27), 7915-7919 (2015).</li>
<li>Bogdan, N., Vetrone, F., Ozin, G. A., Capobianco, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+ligand-free+colloidally+stable+water+dispersible+brightly+luminescent+lanthanide-doped+upconverting+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Synthesis of ligand-free colloidally stable water dispersible brightly luminescent lanthanide-doped upconverting nanoparticles.</a> Nano Lett. 11 (2), 835-840 (2011).</li>
<li>Zheng, W., Huang, P., Tu, D., Ma, E., Zhu, H., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lanthanide-doped+upconversion+nano-bioprobes%3A+electronic+structures%2C+optical+properties%2C+and+biodetection%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Lanthanide-doped upconversion nano-bioprobes: electronic structures, optical properties, and biodetection.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1379-1415 (2015).</li>
<li>Chen, X., Peng, D., Ju, Q., Wang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photon+upconversion+in+core-shell+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Photon upconversion in core-shell nanoparticles.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1318-1330 (2015).</li>
<li>Wang, F., Deng, R., Liu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+core-shell+NaGdF4+nanoparticles+doped+with+luminescent+lanthanide+ions+to+be+used+as+upconversion-based+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Preparation of core-shell NaGdF4 nanoparticles doped with luminescent lanthanide ions to be used as upconversion-based probes.</a> Nat Protoc. 9 (7), 1634-1644 (2014).</li>
<li>Chen, G., Agren, H., Ohulchanskyy, T. Y., Prasad, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+upconverting+core-shell+nanostructures%3A+nanophotonic+control+for+emerging+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Light upconverting core-shell nanostructures: nanophotonic control for emerging applications.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1680-1713 (2015).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+and+in+vivo+uncaging+and+bioluminescence+imaging+by+using+photocaged+upconversion+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">In vitro and in vivo uncaging and bioluminescence imaging by using photocaged upconversion nanoparticles.</a> Angew Chem Int Ed. 51 (13), 3125-3129 (2012).</li>
<li>Sedlmeier, A., Gorris, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+and+characterization+of+photon-upconverting+nanoparticles+for+bioanalytical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Surface modification and characterization of photon-upconverting nanoparticles for bioanalytical applications.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1526-1560 (2015).</li>
<li>Hu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near+infrared+light-mediated+photoactivation+of+cytotoxic+Re%28I%29+complexes+by+using+lanthanide-doped+upconversion+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Trans%22%5BJournal%5D)">Near infrared light-mediated photoactivation of cytotoxic Re(I) complexes by using lanthanide-doped upconversion nanoparticles.</a> Dalton Trans. 45 (36), 14101-14108 (2016).</li>
<li>Nagel, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Channelrhodopsin-2%2C+a+directly+light-gated+cation-selective+membrane+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 100 (24), 13940-13945 (2003).</li>
<li>Ai, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+Regulation+of+Membrane+Channel+Activity+by+Site-Specific+Localization+of+Lanthanide-Doped+Upconversion+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">Remote Regulation of Membrane Channel Activity by Site-Specific Localization of Lanthanide-Doped Upconversion Nanocrystals.</a> Angew Chem Int Ed. 56 (11), 3031-3035 (2017).</li>
<li>Xie, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+metabolic+labeling+of+sialoglycans+in+the+mouse+brain+by+using+a+liposome-assisted+bioorthogonal+reporter+strategy%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">In vivo metabolic labeling of sialoglycans in the mouse brain by using a liposome-assisted bioorthogonal reporter strategy.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 113 (19), 5173-5178 (2016).</li>
<li>Bansal, A., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocontrolled+nanoparticle+delivery+systems+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Acc+Chem+Res%22%5BJournal%5D)">Photocontrolled nanoparticle delivery systems for biomedical applications.</a> Acc Chem Res. 47 (10), 3052-3060 (2014).</li>
<li>Yang, Y., Aw, J., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructures+for+NIR+light-controlled+therapies%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Nanostructures for NIR light-controlled therapies.</a> Nanoscale. 9 (11), 3698-3718 (2017).</li>
<li>Ai, X., Mu, J., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Advances+of+Light-Mediated+Theranostics%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Recent Advances of Light-Mediated Theranostics.</a> Theranostics. 6 (13), 2439-2457 (2016).</li>
</ol>

Nous n’avons rien à divulguer.

Cet article présente une méthode pour la synthèse de nanocristaux coeur-écorce dopé lanthanide upconversion (UCNs) et leur modification de surface avec les groupements fonctionnels pour des applications cellulaires. Ce nanomatériau roman possède des propriétés optiques remarquables, qui peuvent émettre des UV et lumière visible à excitation lumineuse NIR grâce à un processus de conversion ascendante multiphotonique. Dans le présent protocole, les noyau-enveloppe UCNs nanostructures (Chana4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%...

Ces dernières années, dopée lanthanide upconversion nanocristaux (UCNs) ont été largement utilisées comme alternative aux colorants organiques conventionnels et de points quantiques dans des applications biomédicales, qui reposent essentiellement sur leurs remarquables propriétés chimiques et optiques, y compris grande biocompatibilité, résistance élevée aux photobleaching et bande passante étroite d’émission1,2,3. Plus important encore, ils peuvent servir comme un nanotransducer prometteur avec tissu excellente pénétration profondeur in vivo pour convertir le proche infrarouge (NIR) excitation dans un large éventail d’émissions provenant de l’UV, le visible et régions NIR par un multi-photon processus de conversion ascendante4,5. Ces propriétés uniques font dopé lanthanide UCNs constituer un vecteur particulièrement prometteur pour la détection biologique, imagerie biomédicale et maladies théranostic6,7,8.
Les composantes générales de UCNs reposent essentiellement sur les ions lanthanides dopé dans la matrice hôte isolant contenant une substance sensibilisante (p. ex., Yb3 +, Nd3 +) et un activateur (p. ex., Tm3 +, Er3 +, Ho 3 +) dans le cristal homogènement9. L’émission optique différente depuis les nanocristaux est attribuée à la transition électronique localisée dans les 4 orbitalesf des dopants lanthanide en raison de leur échelle arrangée énergie niveau10. Par conséquent, il est essentiel de contrôler avec précision la taille et la morphologie des UCNs synthétisés avec dopants multicomposants lanthanide. De plein droit, certaines méthodes prometteuses ont été bien établies pour la préparation de lanthanide dopé UCNs, y compris la décomposition thermique haute température coprécipitation, synthèse hydrothermale, traitement de sol-gel, etc.11 , 12 , 13 parmi ces approches, la méthode de coprécipitation haute température est une des stratégies les plus populaires et pratiques pour la synthèse de UCNs, qui peuvent être strictement contrôlés pour préparer des nanocristaux de qualité désiré avec forme uniforme et distribution de la taille dans un temps de réaction relativement court et faible coût,14. Toutefois, la plupart des nanostructures synthétisés par cette méthode sont principalement plafonnées avec des ligands hydrophobes tels que l’acide oléique et oleylamine, qui empêchent généralement leur bioapplication supplémentaire en raison de la limited de solubilité de ligand hydrophobe en solution aqueuse 15. par conséquent, il est nécessaire d’effectuer des techniques de modification de surface convenable pour préparer UCNs biocompatibles en applications biologiques in vitro et in vivo.
Ici, nous présentons la procédure expérimentale détaillée pour la synthèse de nanostructures UCNs noyau-enveloppe par le biais de la méthode de coprécipitation haute température et une technique de modification possible pour fonctionnaliser polymère biocompatible UCNs surface pour Outre les applications cellulaires. Cette nanoplatform UCNs incorpore trois ions lanthanides (Yb3 +, Nd3 +et Tm3 +) dans les nanocristaux d’acquérir forte émission bleue (~ 480 nm) à l’excitation lumineuse NIR à 808 nm, ce qui assure une plus grande profondeur de pénétration dans tissus vivants. Il est bien connu que Nd3 +-UCNs dopés affichent les effets d’absorption et une surchauffe eau réduite à cette fenêtre spectrale (808 nm) par rapport aux classiques UCNs à 980 nm irradiation16,17, 18. en outre, pour pouvoir utiliser les UCNs dans les systèmes biologiques, les ligands hydrophobes (acide oléique) sur la surface de UCNs sont tout d’abord enlevés par sonication dans la solution acide19. Puis les UCNs exempt de ligand sont modifiées ultérieurement avec un polymère biocompatible (acide polyacrylique, AAP) pour acquérir la grande solubilité dans les solutions aqueuses de20. En outre, comme une preuve de concept dans les applications cellulaires, les UCNs hydrophiles sont davantage fonctionnalisés avec des ligands moléculaires (cyclooctyne de dibenzyle, DBCO) pour la localisation spécifique sur la N3-membrane de la cellule contenant le tag. À la lumière NIR (808 nm) irradiation, l’émission d’upconvertis bleu à 480 nm peut efficacement activer une protéine canal de lumière-dépendants, channelrhodopsins-2 (ChR2), sur la surface de cellules et ainsi faciliter l’afflux du cation (par exemple, ions Ca2 + ) à travers la membrane des cellules vivantes.
Ce protocole vidéo fournit une méthodologie possible pour dopé lanthanide UCNs synthèse, la modification des surfaces biocompatible et UCNs bioapplication dans les cellules vivantes. Toutes les différences dans les techniques de synthèse et les réactifs chimiques utilisés dans la croissance de nanocristaux semiconducteurs influeront sur les spectres de luminescence (UCL) taille upconversion, la morphologie et la distribution des nanostructures de UCNs final utilisé dans des expériences de cellule. Ce protocole vidéo détaillé est prête à aider les nouveaux chercheurs dans ce domaine pour améliorer la reproductibilité des UCNs avec la méthode de coprécipitation haute température et éviter les erreurs les plus communes dans la modification des surfaces biocompatible UCNs pour d’autres applications cellulaires.

<table><tbody><tr><td>1-Octadécène</td><td>Sigma Aldrich</td><td>O806</td><td></td></tr><tr><td>Acide oléique</td> de qualité technique <td>Sigma Aldrich</td><td>364525</td><td>Méthanol</td></tr><tr><td></td><td>Fisher Scientific</td><td>A412</td><td>Qualité technique</td></tr><tr><td>Éthanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A405</td><td></td></tr><tr><td>Acétone</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18</td><td>Qualité technique</td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H292</td><td>Hydrate</td></tr><tr><td>d’acétate de thulium (III) de qualité technique (Tm(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>367702</td><td>99,9 % de métaux traces Hydrate</td></tr> de <tr><td>néodyme (III) acétate (Nd(CH3CO2))3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>325805</td><td>99,9 % de métaux traces Hydrate</td></tr><tr><td>d’acétate d’ytterbium (III) (Yb(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>326011</td><td>99,9 % d’oligo-métaux base Hydrate</td></tr><tr><td>d’acétate d’yttrium(III) (Y(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>326046</td><td>99,9 % d’oligo-métaux base</td></tr><tr><td>Hydroxyde de sodium (NaOH)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S5881</td><td>réactif</td></tr><tr><td>Fluorure d’ammonium (NH4F)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>338869</td><td>Réactif ACS</td></tr><tr><td>Chlorure d’hydrogène (HCl)</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144</td><td>acide</td></tr><tr><td>polyacrylique (PAA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>323667</td><td>moyenne Mw 1800</td></tr><tr><td>1-Hydroxybenzotriazole hydrate (HOBT)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>54802</td><td>Réactif ACS</td></tr><tr><td>Chlorhydrate de 1-éthyl-3-(3-diméthylaminopropyl)carbodiimide (EDC)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E7750</td><td></td></tr><tr><td>Dibenzocyclooctyne-amine de qualité commerciale (DBCO-NH2)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>761540</td><td>Réactif ACS</td></tr><tr><td>N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D125806</td><td>Réactif ACS</td></tr><tr><td>Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP231</td><td>Lignée</td></tr><tr><td>cellulaire HEK293</td> de qualité technique <td>ATCC</td><td>CRL-1573</td><td>rein embryonnaire humain</td></tr><tr><td>Sérum de veau fœtal (FBS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>F1051</td><td>Réactif ACS</td></tr><tr><td>Pénicilline-Streptomycine</td><td>Thermo Fisher</td><td>15140122</td><td>10 000 U/mL</td></tr><tr><td>Plasmide (pCAGGS-ChR2-Venus)</td><td>Addgene</td><td>15753</td><td>Plasmide envoyé en tant que bactérie dans une gélose stab</td></tr><tr><td>DulbeccoMilieu Eagle modifié (DMEM)</td><td>Thermo Fisher</td><td>11965092</td><td>Milieu</td></tr><tr><td>Eagle modifié à haute teneur en glucose (MEM)</td><td>Thermo Fisher</td><td>51985034</td><td>milieu sérique réduit</td></tr><tr><td>Lipofectamine 3000 Réactif de transfection</td><td>Thermo Fisher</td><td>L3000015</td><td>Transfection à base de lipides</td></tr><tr><td>N-Azidoacétylmannosamine, acétylée (Ac4ManNAz)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A7605</td><td>Réactif ACS</td></tr><tr><td>Trypsine-EDTA (0,25 %)</td><td>Thermo Fisher</td><td>25200056</td><td>Rouge de phénol</td></tr><tr><td>Rhod-3 AM Kit d’imagerie calcique</td><td>Thermo Fisher</td><td>R10145</td><td>Colorant de fluorescence</td></tr><tr><td>5-carboxytétraméthylrhodamine-azoture (Rhod-N3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>760757</td><td>Azide-fluor 545</td></tr><tr><td>Plat confical</td><td>ibidi GmbH</td><td>81158</td><td>Fond en verre, 35 mm</td></tr><tr><td>Tubes à centrifuger coniques de 50 ml</td><td>Greiner Bio-One</td><td>227261</td><td>Polypropylène</td></tr><tr><td>Tubes à centrifuger coniques de 15 ml Tubes à centrifuger coniques</td><td>188271</td><td>Polypropylène</td><td>de</td></tr><tr><td>1,5 ml Tubes à centrifuger</td><td>616201</td><td>Polypropylène</td><td></td></tr><tr><td>Huile de silicone phénylméthylique</td><td>Clearco Products</td><td>63148-52-7</td><td>Moins de 320 degrés Celsius</td></tr><tr><td>Thermomètre en verre</td><td>GH Zeal</td><td>L0111/10</td><td>De -10 à 360 degrés Celsius</td></tr><tr><td>Plaque 12 puits</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z707775</td><td>Polystyrène</td></tr></tbody></table>

synthèse de noyau-enveloppe dopé lanthanide upconversion nanocristaux pour des applications cellulaires

Synthesis of Core-shell Lanthanide-doped Upconversion Nanocrystals for Cellular Applications

Lanthanide dopé upconversion nanocristaux (UCNs) ont attiré beaucoup d’attention ces dernières années, selon leurs propriétés optiques prometteuses et contrôlables, qui permettent l’absorption de lumière de proche infrarouge (NIR) et peuvent ensuite convertir en multiplexage des émissions qui s’étendent sur un large éventail de régions de l’UV à la visible pour le RNI. Cet article présente les procédures expérimentales détaillées pour la synthèse de la coprécipitation de haute température du noyau-enveloppe UCNs qui intègrent des ions lanthanides différents dans les nanocristaux pour convertir efficacement excitation de NIR perméables aux tissus profonds (808 nm) dans une forte émission de bleue à 480 nm. En contrôlant la modification de surface avec polymère biocompatible (acide polyacrylique, AAP), l’UCNs préparés comme acquiert grande solubilité dans les solutions tampons. Les nanocristaux hydrophiles sont davantage fonctionnalisés avec des ligands spécifiques (cyclooctyne de dibenzyle, DBCO) pour la localisation sur la membrane cellulaire. À la lumière NIR (808 nm) irradiation, l’émission d’upconvertis bleu peut activer efficacement la protéine canal lumière bloquées sur la membrane cellulaire et réglementer spécifiquement l’afflux du cation (par exemple, Ca2 +) dans le cytoplasme. Ce protocole prévoit une méthode possible pour la synthèse du noyau-enveloppe dopé lanthanide UCNs et ultérieure biocompatible modification de surface pour des applications cellulaires plus.

Le processus de synthèse schématique du noyau-enveloppe dopé lanthanide UCNs sont indiquées dans la Figure 1 et Figure 2. La microscopie électronique à transmission (TEM) et les images de microscopie électronique (HRTEM) transmission à haute résolution de nanostructures UCNs core et core-shell ont été recueillis respectivement (Figure 1). Les ligand-free UCNs sont préparés en enlevant l’acide oléique...

Un protocole est présenté pour la synthèse de nanocristaux coeur-écorce dopé lanthanide upconversion (UCNs) et leurs applications cellulaires pour la régulation des protéines canaux à lumière éclairage de proche infrarouge (NIR).

Synthèse de noyau-enveloppe dopé Lanthanide Upconversion nanocristaux pour des Applications cellulaires

Lanthanide-doped upconversion nanocrystals (UCNs) have attracted much attention in recent years based on their promising and controllable optical ...

L’objectif global de cette procédure est de synthétiser des nanocristaux de conversion ascendante dopés aux lanthanides sur la base d’une approche de co-précipitation à haute température et d’effectuer des modifications de surface biocompatibles qui permettent d’autres applications cellulaires. Au cours des dernières années, notre laboratoire a mis au point une conversion ascendante très unique de nanocristaux dopés au lanthanide, qui a indiqué des propriétés optiques très uniques, de sorte qu’ils peuvent absorber la lumière infrarouge de longue longueur d’onde et convertir essentiellement cette lumière en émissions multicolores à courte gamme de longueurs d’onde, y compris les UV visibles même aux fenêtres de lumière infrarouge. De telles structures nanocristallines uniques ont montré des propriétés très prometteuses pour les applications biomédicales.Cette méthode fournit une approche réalisable pour la synthèse de nanostructures de conversion ascendante cœur-coquille et leur technique de modification de surface biocompatible pour la régulation des protéines de canal membranaire par porte de lumière lors d’un éclairage de lumière proche infrarouge. Pour commencer la procédure, préparez des solutions mères des complexes d’acétate de terres rares dans du méthanol. Préparez des solutions de 20 milligrammes par millilitre d’hydroxyde de sodium et de fluorure d’ammonium dans du méthanol.Conservez les solutions mères à quatre degrés Celsius. Ensuite, pipetez trois millilitres d’acide oléique et sept millilitres de 1-octadécène dans une fiole de 50 millilitres, à trois cols et à fond rond. Ajoutez à cela 1,089 millilitre de solution d’acétate d’yttrium, 0,608 millilitre de solution d’acétate d’ytterbium, 83,6 microlitres de solution d’acétate de thulium et 128,5 microlitres de solution d’acétate de néodyme.Équipez la fiole d’un agitateur et d’un thermomètre. Faites chauffer le ballon à 100 degrés Celsius dans un bain d’huile tout en remuant jusqu’à ce que le méthanol se soit évaporé. Ensuite, connectez le ballon à une ligne Schlenk et pompez le ballon pendant deux à trois minutes pour éliminer le méthanol résiduel.Ensuite, placez le ballon sous une atmosphère d’azote. Chauffez le mélange réactionnel à 150 degrés Celsius pendant une heure tout en remuant à 700 tr/min. Ensuite, laissez le mélange refroidir à température ambiante.Ensuite, placez dans un tube à centrifuger de 15 millilitres deux millilitres de la solution mère d’hydroxyde de sodium et 2,965 millilitres de la solution mère de fluorure d’ammonium. Fermez hermétiquement le tube et agitez le mélange d’hydroxyde de sodium et de fluorure d’ammonium pendant cinq secondes. Pendant cinq minutes, à l’aide d’une pipette en verre, ajoutez lentement le mélange d’hydroxyde de sodium et de fluorure d’ammonium dans le ballon de réaction tout en remuant.Ensuite, chauffez le mélange réactionnel à ne pas dépasser 50 degrés Celsius. Maintenez le mélange à cette température pendant 30 minutes. Ensuite, chauffez le mélange à 100 degrés Celsius pour évaporer le méthanol.Connectez le ballon à la ligne Schlenk et retirez le méthanol résiduel sous vide pendant deux à trois minutes. Remplissez le ballon d’azote gazeux et chauffez le mélange réactionnel à 290 degrés Celsius à cinq degrés Celsius par minute. Maintenez le mélange à 290 degrés Celsius ou légèrement au-dessus de 290 degrés Celsius pendant 1,5 heure.Ensuite, laissez le mélange refroidir à température ambiante tout en remuant. Transférez le mélange de produit dans un tube à centrifuger de 50 millilitres. Rincez le résidu dans le tube avec 30 millilitres d’éthanol.Centrifugez le mélange à 4 000 fois g pendant huit minutes à température ambiante. Jetez le surnageant et dispersez les solides dans 10 millilitres d’hexanes par sonication pendant deux minutes. Ajoutez 30 millilitres d’éthanol à la dispersion, centrifugez à nouveau le mélange dans les mêmes conditions et jetez le surnageant.Dispersez les solides dans cinq millilitres d’hexanes et stockez la dispersion à quatre degrés Celsius. Vérifiez l’émission convertie de la solution UCNs cœur-coquille lors d’une irradiation laser de 808 nanomètres dans l’obscurité. Pour commencer à préparer des UCN modifiés par DBCO, lavez les nanocristaux de noyau-coquille préparés dans 30 millilitres d’éthanol par centrifugation.Jetez le surnageant et ajoutez 10 millilitres d’une solution aqueuse d’acide chlorhydrique au pH quatre. Soniquez le mélange pendant 30 minutes pour dissoudre les solides. Transférez le mélange dans un flacon en verre et remuez vigoureusement pendant deux heures.Ensuite, lavez le mélange avec quatre portions de 30 millilitres d’éther diéthylique. Mélangez les fractions d’éther et mettez de côté la couche aqueuse lavée. Récupérez les UCN sans ligands à l’état de traces dans les couches d’éther avec 10 millilitres d’eau désionisée et combinez les couches aqueuses.Ajoutez 20 millilitres d’acétone aux couches aqueuses combinées et agitez le mélange pendant cinq secondes. Centrifugez le mélange à 35 000 fois g pendant 10 minutes. Jetez le surnageant et dissolvez le précipité dans deux millilitres d’eau déminéralisée pour obtenir une solution d’UCN sans ligand.Ensuite, dissolvez 200 milligrammes d’acide polyacrylique dans 20 millilitres d’eau déminéralisée par sonication pendant 20 minutes. Ajoutez à cela la solution d’UCN sans ligand tout en remuant vigoureusement. Ajustez le pH du mélange à 7,4 avec une solution molaire d’hydroxyde de sodium.Sonicez le mélange pendant 30 minutes et remuez le mélange pendant 24 heures à température ambiante. Ensuite, centrifugez le mélange à 35 000 fois g pendant 10 minutes. Laver les solides par centrifugation dans 10 millilitres d’eau déminéralisée quatre fois.Dispersez les solides lavés dans huit millilitres d’eau désionisée pour obtenir une solution de 10 milligrammes par millilitre de UCN modifiés aux polymères. Centrifugez un milligramme d’UCN modifiés aux polymères à 35 000 fois g pendant 10 minutes. Conservez le reste de la solution à quatre degrés Celsius.Laver les solides par centrifugation dans des portions d’un millilitre de DMF sec trois fois. Ensuite, dissolvez le précipité dans 200 microlitres de DMF sec. Ajoutez à cette solution 12,2 milligrammes de HOBT, 14 milligrammes d’EDC, cinq milligrammes de DBCO-amine et 16 microlitres de DIPEA.Remuez le mélange à température ambiante pendant 24 heures. Ensuite, centrifugez le mélange pendant 10 minutes à 35 000 fois g. Laver les solides quatre fois par centrifugation dans des portions d’un millilitre de DMSO.Dispersez les UCN modifiés par DBCO dans 0,2 millilitre de DMSO et stockez la dispersion à quatre degrés Celsius. Tout d’abord, ensemencez une fois 10 les cinquièmes cellules HEK293 dans une plaque à 12 puits et incubez les cellules à 37 degrés Celsius pendant 24 heures. Ensuite, dans un tube de microcentrifugation, combinez un microgramme du plasmide choisi avec deux microlitres d’agent de transfection P3000 dans 100 microlitres de MEM.Dans un autre tube de microcentrifugation, combinez 1,5 microlitre de réactif de transfection avec 100 microlitres de MEM. Incuber les deux mélanges à température ambiante pendant 10 minutes. Ensuite, combinez les mélanges et ajoutez 400 microlitres de MEM à faible teneur en sérum.Ensuite, lavez deux fois les cellules incubées avec des portions d’un millilitre de DMEM sans sérum. Répartissez le mélange de transfection de 600 microlitres dans les puits de la plaque à 12 puits. Incuber les cellules à 37 degrés Celsius pendant quatre heures.Ensuite, retirez le milieu et lavez les cellules deux fois avec des portions d’un millilitre de DMEM. Répartissez dans les puits un millilitre d’une solution tétra-acétylée de N-azidoacétyl-mannosamine dans du DMEM. Incuber les cellules à 37 degrés Celsius pendant deux jours.Ensuite, lavez, trypsinisez et recultivez les cellules dans une boîte confocale pendant la nuit. Ensuite, remplacez le milieu par un millilitre de DMEM frais contenant deux microlitres d’une solution de 50 milligrammes par millilitre de DBCO-UCN. Incuber les cellules à 37 degrés Celsius pendant deux heures et laver les cellules deux fois avec du DMEM.Éteignez la lumière de la hotte et ajoutez les solutions tampons de diène appropriées dans les cellules pour l’imagerie calcique, puis incubez les cellules pendant 30 minutes dans l’obscurité. Lavez les cellules avec du DMEM sans sérum. Irradiez les cellules avec une lumière proche infrarouge de 808 nanomètres délivrant 0,8 watt par centimètre carré.Alternez cinq minutes d’irradiation avec des pauses de cinq minutes jusqu’à ce que les cellules aient été irradiées pendant 20 minutes. Imagez les cellules à l’aide d’un microscope confocal. La microscopie électronique à transmission des UCN du cœur et de la coquille du cœur a montré des structures sphériques d’une épaisseur de coquille d’environ cinq nanomètres.La MET à haute résolution a montré un espacement d compatible avec des nanostructures hautement cristallisées. Après modification de surface, les UCN ont été facilement dispersés dans une solution tampon. La diffusion dynamique de la lumière a indiqué que le diamètre hydrodynamique des DBCO-UCN en solution aqueuse est d’environ 96 nanomètres.Les potentiels zêta des UCN modifiés par le PAA et le DBCO indiquent des surfaces chargées négativement, ce qui est cohérent avec la solubilité et la stabilité dans les solutions tampons aqueuses. Des tests d’émission convertis ont montré que les UCN modifiés par PAA et DBCO avaient les mêmes profils d’émission que les UCN de base lorsqu’ils étaient irradiés avec une lumière de 808 nanomètres. Des cellules HEK293 marquées à l’azoture exprimant des protéines de canal photodébilisé ont été utilisées pour tester les bioapplications des DBCO-UCN.La localisation des UCN au niveau des marqueurs azides a été attribuée à la coloration des groupes DBCO avec un colorant contenant de l’azoture. Lorsque ces cellules ont été exposées à la lumière proche infrarouge, les DBCO-UCN ont facilité le flux d’ions calcium à travers la membrane cellulaire, comme le montrent l’imagerie confocale et la cytométrie en flux avec un indicateur de calcium fluorescent. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de préparer les nanocristaux de conversion ascendante cœur-coquille avec modification de surface biocompatible et leurs autres applications biologiques pour activer le canal ionique photo-dépendant dans les cellules vivantes en suivant cette procédure.

synthesis-core-shell-lanthanide-doped-upconversion-nanocrystals-for

Research

Recherche

JoVE Journal

Chemistry

Chimie

Détails du Protocole sont prévus pour l'étiquetage des cellules souches in vitro d'embryons humains à des nanoparticules deuxième engendrent des harmoniques. Méthodologies d'enquête sur les CSEh par microscopie multi-photons et leur différenciation en grappes cardiaques sont également présentés.

Harmonique nanoparticules régénératrice recherche

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

La synthèse de nanoparticules d’or uniformes recouvertes de coquilles semi-conductrices de CdS ou de ZnS est réalisée. Le revêtement semi-conducteur est réalisé en déposant d’abord une coquille de sulfure d’argent et en remplaçant les cations d’argent par des cations de zinc ou de cadmium.

Synthèse, caractérisation et fonctionnalisation des hybrides Au / CdS et Au / ZnS de base / Shell Nanoparticules

Dans ce protocole, "cage" protéine kinase A (PKA), un bioeffector de transduction du signal cellulaire, a été immobilisé sur une surface de nanoparticules, micro dans le cytosol et activé par l’upconvertis UV lumière par irradiation de proche infrarouge (NIR), induisant désintégration de fibre stress en aval dans le cytosol.

Un système intégré pour déclencher à distance Transduction de signaux intracellulaires par Photoactivation Kinase induite par l’Upconversion Nanoparticle

Des procédures de fabrication pour ion lanthanide hautement magnétiquement sensibles polymoléculaire assemblées de chélation sont présentés. La réponse magnétique est dictée par la taille de l’Assemblée, qui est adaptée par extrusion à travers des membranes nanopore. Assemblées alignability magnétique et changements structurels induits par la température sont surveillées par des mesures de la biréfringence, une technique gratuite à résonance magnétique nucléaire et de la diffusion des neutrons...

Des procédures de fabrication et des mesures de biréfringence pour concevoir Ion Lanthanide magnétiquement sensibles phospholipides assemblées de chélation

Ici, nous présentons un protocole pour obtenir des données d’imagerie hyperspectrales luminescentes et pour analyser les caractéristiques optiques d’anisotropie des cristaux simples à base de lanthanide à l’aide d’un système d’imagerie hyperspectrale.

L’imagerie hyperspectrale comme outil pour étudier l’anisotropie optique dans les cristaux uniques moléculaires à base de Lanthanide

Ce protocole détaille la synthèse de nanocapsules de conversion ascendante pour une utilisation ultérieure dans des résines photopolymérisables pour l’impression 3D volumétrique facilitée par la fusion triplet.

Synthèse de nanocapsules de conversion ascendante par fusion triplet

Ici, nous démontrons un protocole pour la synthèse en deux étapes de coquilles de noyau monocristallin à l’aide d’une paire de structures métallo-organiques (MOF) non isostructurales, HKUST-1 et MOF-5, qui ont des réseaux cristallins bien assortis.

Synthèse de structures organométalliques monocristallines cœur-coquille

Un protocole est présenté pour la synthèse de nanomatériaux luminescents persistants (PNLP) et leurs applications potentielles dans les affichages réinscriptibles et le traitement artistique en utilisant l’effet de rémanence sous irradiation à la lumière ultraviolette (365 nm).

Synthèse de nanoparticules luminescentes persistantes pour des applications d’affichage et d’éclairage réinscriptibles

Cette étude étudie les mesures optiques standard de deux céramiques luminescentes persistantes : SAO-B (bleu) et SAO-G (vert), tels que la thermoluminescence (TL) et la luminescence persistante (PersL). En contrôlant la profondeur du piège électronique, ce travail innove dans les méthodes dynamiques anti-contrefaçon « à résolution de température » et « résolue dans le temps ».

Contrôle dépendant de la phase de la profondeur du piège et de la luminescence persistante dans les phosphores à l’aluminate de strontium

Apprenez la synthèse de nanocristaux à conversion ascendante dopés aux lanthanides en coeur-enveloppe par co-précipitation à haute température. Cette méthode permet des modifications de surface biocompatibles pour des applications biomédicales.

Synthèse de noyau-enveloppe dopé Lanthanide Upconversion nanocristaux pour des Applications cellulaires

Explorer plus de vidéos