Articolo metodologico

Sintesi di nanocristalli di Upconversion drogato con lantanidi Core-shell per applicazioni cellulari

DOI:

10.3791/56416

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10 novembre 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Division of Chemistry and Biological Chemistry, School of Physical & Mathematical Sciences, Nanyang Technological University, 2Institute of Materials Research & Engineering, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

In questo articolo

Sommario

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Un protocollo è presentato per la sintesi di nanocristalli core-shell drogato con lantanidi upconversion (UCNs) e le loro applicazioni cellulare per regolazione della proteina canale su illuminazione a luce vicina all'infrarosso (NIR).

Abstract

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Drogato con lantanidi upconversion nanocristalli (UCNs) hanno attirato molta attenzione negli ultimi anni sulla loro proprietà ottiche promettente e controllabile, che favoriscono l'assorbimento della luce di vicino infrarosso (NIR) e poterla convertire successivamente in base multiplexing delle emissioni che si estendono su una vasta gamma di regioni dal UV al visibile al NIR. Questo articolo presenta dettagliate procedure sperimentali per la sintesi ad alta temperatura co-precipitazione di core-shell UCNs che incorporano gli ioni lantanidi differenti in nanocristalli per la conversione efficiente di eccitazione di deep tissue penetrabile NIR (808 Nm) in una forte emissione blu a 480 nm. Controllando la modificazione superficiale con polimero biocompatibile (acido poliacrilico, PAA), il preparato come UCNs acquisisce grande solubilità in soluzioni tampone. I nanocristalli idrofili sono ulteriormente funzionalizzati con ligandi specifici (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) per la localizzazione sulla membrana cellulare. Al momento di luce NIR (808 nm) irradiazione, l'emissione di upconverted blu può efficacemente attivare la proteina canale luce-gated sulla membrana cellulare e specificamente regolare l'afflusso di cationi (ad esempio, Ca2 +) nel citoplasma. Questo protocollo fornisce una metodologia fattibile per la sintesi di core-shell drogato con lantanidi UCNs e successive modificazione superficiale biocompatibile per ulteriori applicazioni cellulari.

Introduzione

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Negli ultimi anni, drogato con lantanidi upconversion nanocristalli (UCNs) sono stati ampiamente utilizzati come alternativa ai coloranti organici convenzionali e punti quantici in applicazioni biomediche, che sono principalmente basate sul loro proprietà ottiche e chimiche eccezionali, tra cui ottima biocompatibilità, elevata resistenza al photobleaching e larghezza di banda stretta emissione1,2,3. Ancora più importante, possono servire come un promettente nanotransducer con tessuto eccellente penetrazione profondità in vivo per convertire vicino infrarosso (NIR) di....

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Protocollo

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Attenzione: si prega di consultare tutte le schede di dati di sicurezza (MSDS) prima dell'uso. Si prega di utilizzare tutte le pratiche di sicurezza appropriate quando si esegue la sintesi di UCNs ad alta temperatura (~ 290 ° C), compreso l'uso di controlli tecnici (cappa) e dispositivi di protezione individuale (ad es., occhiali protettivi, guanti, camice da laboratorio, lunghezza pantaloni e scarpe chiuse).

1. sintesi di Sorbetto_limone 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: nanocristalli core-shell Nd(20%)

  1. sintesi di Sorbetto_limone 4: nanostruttura core Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%)....

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Risultati

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Il processo di sintesi schematica di core-shell drogato con lantanidi UCNs sono mostrati nella Figura 1 e Figura 2. La microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e la trasmissione ad alta risoluzione (HRTEM) di microscopia immagini di nanostrutture UCNs core e core-shell sono stati raccolti rispettivamente (Figura 1). Il ligando-libero UCNs sono preparati rimuovendo l'acido oleico idrofoba sulla su.......

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Discussione

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Questo articolo presenta un metodo per la sintesi di nanocristalli core-shell drogato con lantanidi upconversion (UCNs) e la loro modificazione superficiale con molecole funzionali per applicazioni cellulari. Questo nanomateriale romanzo possiede eccellenti proprietà ottiche, che possono emettere UV e luce visibile eccitazione luce NIR attraverso un processo Multi-photon upconversion. In questo protocollo, il core-shell UCNs nanostrutture (Sorbetto_limone4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) son.......

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Dichiarazioni

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Non abbiamo nulla di divulgare.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato parzialmente supportato da NTU-AIT-MUV NAM/16001, RG110/16 (S), (RG 11/13) e (RG 35/15) assegnato a Nanyang Technological University, Singapore e National Natural Science Foundation di Cina (NSFC) (No. 51628201).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
1-OctadeceneSigma AldrichO806di grado tecnico
Sigma Aldrich364525Grado tecnico
MetanoloFisher ScientificA412Etanolo di grado tecnico
Fisher ScientificA405Grado tecnico
AcetoneFisher ScientificA18Grado tecnico
HexaneSigma AldrichH292Grado tecnico
Tulio acetato (III) idrato (Tm(CH3CO2)3)Sigma Aldrich36770299,9% di metalli in tracce
idrato di acetato di neodimio (III) (Nd(CH3CO2)3)Sigma Aldrich32580599,9% di metalli in tracce base
Acetato di itterbio (III) idrato (Yb(CH3CO2)3)Sigma Aldrich32601199,9% di metalli in tracce base
Acetato di ittrio (III) idrato (Y(CH3CO2)3)Sigma Aldrich32604699,9% di metalli in tracce base
Idrossido di sodio (NaOH)Sigma GradoreagenteS5881
Fluoruro di ammonio (NH4F)Reagente Sigma Aldrich338869ACS
Acido cloridrico (HCl)di grado reagenteFisher ScientificA144
(PAA)Sigma Aldrich323667medio Mw 1800
1-idrossibenzotriazolo idrato (HOBT)Sigma Aldrich54802Reagente ACS
1-etil-3-(3-dimetilamminopropil)carbodiimmide cloridrato (EDC)Sigma AldrichE7750
dibenzocicloottinano-ammina di grado commerciale (DBCO-NH2)Sigma Aldrich761540reagente ACS
N,N-diisopropiletilammina (DIPEA)Sigma AldrichD125806reagente ACS
Dimetilsolfossido (DMSO)Fisher ScientificBP231Linea
cellulare HEK293ATCCCRL-1573rene embrionale umano
Siero bovino fetale (FBS)Reagente Sigma AldrichF1051ACS
Penicillina-StreptomicinaThermo Fisher1514012210.000 U / mL
plasmide (pCAGGS-ChR2-Venus)Addgene15753Plasmide inviato come batteri in agar stab
DulbeccoThermo Fisher 11965092 Eagle Mediumalto contenuto di glucosio
(MEM)Thermo Fisher51985034Terreni a siero ridotto
Lipofectamina 3000 Reagente di trasfezioneThermo FisherL3000015Trasfezione a base di lipidi
N-azidoacetilmannosamina, acetilata (Ac4ManNAz)Sigma AldrichA7605Reagente ACS
Tripsina-EDTA (0,25%)Thermo Fisher25200056Rosso fenolo
Rhod-3 AM Kit di imaging del calcioThermo FisherR10145Colorante a fluorescenza
5-carbossitetrametilrodamina azide (Rhod-N3)Sigma Aldrich760757Azide-fluor 545
Piatto conficalibidi GmbH81158Fondo in vetro, 35 mm
Provette coniche da centrifuga da 50 mlGreiner Bio-One227261Polipropilene
Provette da centrifuga coniche da 15 mlGreiner Bio-One188271
Provette coniche per microcentrifuga da 1,5 mlGreiner Bio-One616201 Olio
silicone fenilmetilicoin polipropilene Prodotti Clearco63148-52-7Meno di 320 gradi Celsius
Termometro in vetroGH ZealL0111/10Da -10 a 360 gradi Celsius
Piastra a 12 pozzettiSigma AldrichZ707775Polistirene
Acido oleico Aldrich Acido poliacrilico di grado tecnico modificato ad di

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wang, F., et al. Tuning upconversion through energy migration in core-shell nanoparticles. Nat Mater. 10 (12), 968-973 (2011).
  2. Liu, Y., et al. Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy. Nat....

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

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