Sintesi di Cd-libera InP / ZnS Quantum Dots adatto per applicazioni biomediche

L'obiettivo generale di questa procedura è sintetizzare punti quantici di solfuro di zinco fosfuro di indio altamente fluorescenti adatti per applicazioni biomediche. Questo metodo può aiutare a chiarire le domande chiave sulla sintesi delle nanoparticelle di punti quantici dimostrando passaggi specifici che sono cruciali per ottenere punti quantici di alta qualità. Il vantaggio principale di questa tecnica è la produzione di punti quantici solubili in acqua di alta qualità.

Praticabile per sistemi biologici che possono essere sintetizzati in meno di un giorno. Per iniziare la sintesi, montare un pallone da 100 millilitri a fondo tondo a tre colli con un condensatore da 12 pollici. 0,398 grammi di cloruro di indio, 30 millilitri di oleylamina, o OLA, e 0,245 grammi di cloruro di zinco.

Mescolare durante l'evacuazione a temperatura ambiente utilizzando un vuoto per un'ora. La soluzione dovrebbe apparire incolore con un precipitato bianco. Utilizzare un mantello riscaldante con termocoppia e regolatore di temperatura PID per aumentare la temperatura della soluzione a 120 gradi Celsius.

L'uso di un mantello riscaldante e PID aumenta l'uniformità e la riproducibilità del prodotto di reazione. Evacuare la soluzione sotto vuoto per 20 minuti per rimuovere le impurità a basso punto di ebollizione che possono influenzare la crescita del nucleo. Sotto gas inerte, rifluire la soluzione e aumentare la temperatura a 223 gradi Celsius per 15 minuti.

Il cloruro di indio e il cloruro di zinco si dissolvono completamente dando luogo a una soluzione giallo pallido. Lasciare che la temperatura si stabilizzi per 10 minuti. Quindi, spurgare una siringa di plastica usa e getta da tre millilitri e un ago da 4 pollici calibro 22 con azoto gassoso.

L'iniezione di TDMAP è un passaggio critico in questa procedura in quanto l'iniezione può influenzare notevolmente la dispersione dei punti quantici di fosfuro di indio risultanti. Utilizzando la siringa, erogare rapidamente 0,5 millilitri di TDMAP alla soluzione di cloruro di indio. La temperatura della soluzione diminuisce leggermente e ritorna a 220 gradi centigradi mentre la soluzione passa dal giallo pallido trasparente al nero opaco.

Dopo nove minuti e mezzo, rimuovere il pallone di reazione dal mantello riscaldante fino a quando la temperatura non scende sotto i 200 gradi Celsius. Per proteggere l'integrità dei nuclei di fosfuro di indio, procedere direttamente al rivestimento in solfuro di zinco. Posizionare il pallone di reazione contenente i punti quantici di fosfuro di indio su un mantello riscaldante e stabilizzare la temperatura a 200 gradi Celsius.

Aggiungere lentamente 3,58 grammi di DDT alla soluzione nel corso di 15 secondi. Dopo aver lasciato agire la soluzione per un'ora, rimuovere il pallone di reazione dal mantello riscaldante e lasciare raffreddare la soluzione per circa 60 gradi Celsius. Una volta che la soluzione di solfuro di zinco fosfuro di indio raggiunge circa 60 gradi Celsius, aggiungere 10 millilitri di esani.

Quindi, trasferire l'intera soluzione di circa 45 millilitri in una provetta da centrifuga in polipropilene da 50 millilitri. Centrifugare il campione per rimuovere i precursori solidi non reagiti. Rimuovere con cura il surnatante e aggiungere 200 millilitri di acetone.

Dividere equamente la soluzione risultante in quattro provette da centrifuga da 15 millilitri. Quindi, centrifugare la soluzione per precipitare i punti quantici di solfuro di zinco fosfuro di indio. Decantare il surnatante e asciugare accuratamente il pellet Quantum Dot con azoto gassoso per rimuovere l'acetone.

Quindi, sospendiamo i Quantum Dots in 20 millilitri di OLA utilizzando la sonicazione. Quindi, trasferire i Quantum Dots risospesi in un pallone a tre colli a fondo tondo da 50 millilitri contenente 0,474 grammi di stearato di zinco e mescolare. Evacuare la soluzione sotto vuoto per 20 minuti a temperatura ambiente.

In azoto gassoso, aumentare la temperatura a 180 gradi Celsius e lasciare che la reazione proceda per tre ore. Al termine della reazione, rimuovere il pallone dal mantello riscaldante e lasciare raffreddare la soluzione a circa 60 gradi Celsius. Una volta che la soluzione di solfuro di zinco fosfuro di indio raggiunge circa 60 gradi Celsius, aggiungere 20 millilitri di esani.

Quindi, trasferire il campione in una provetta da centrifuga in polipropilene da 50 millilitri prima della centrifugazione per rimuovere lo stearato di zinco non reagito. Dopo la centrifugazione, aggiungere 200 millilitri di acetone al surnatante e centrifugare utilizzando la stessa procedura di prima. Dopo aver asciugato accuratamente il pellet con azoto gassoso, per rimuovere l'acetone, sciogliere il pellet di fosfuro di indio solfuro di zinco Quantum Dot in 30 millilitri di esani.

Agitare e sonicare brevemente la soluzione per garantire una dispersione completa. La rimozione dei ligandi in eccesso è un passaggio fondamentale in questa procedura. In caso contrario, l'efficienza del trasferimento dei punti quantici in soluzioni acquose utilizza PMAL-d Ripetere questi passaggi di purificazione altre due volte per garantire la rimozione completa dei ligandi organici in eccesso.

Le interazioni tra il polimero anfifilico e il punto quantico possono essere compromesse in presenza di ligandi in eccesso. Dopo la purificazione, determinare le dimensioni e la concentrazione dei punti quantici sintetizzati di fosfuro di indio e solfuro di zinco utilizzando la spettroscopia UV-visibile. Diluire una parte dei punti quantici sintetizzati di fosfuro di indio e solfuro di zinco con esani per ottenere un millilitro di punti quantici micromolari.

In una provetta da centrifuga, trasferire 0,25 millilitri di punti quantici di fosfuro di indio e solfuro di zinco in ciascuna provetta. Aggiungere un millilitro di acetone o mentolo alla provetta da centrifuga e centrifugare. Rimuovere con cura il surnatante e sciogliere ciascun precipitato in un millilitro di tetraidrofurano o THF.

Quindi, trasferire i punti quantici di solfuro di zinco fosfuro di indio disciolti in THF in un pallone a fondo tondo da 100 millilitri e diluire con 16 millilitri di THF. Per ridurre il numero di aggregati in soluzione, sonicare i Quantum Dots per cinque-dieci minuti. Quindi, sciogliere 30 milligrammi di PMAL-d e 10 millilitri di acqua di grado molecolare.

L'acqua per la sonicazione o l'agitazione delicata fino a quando la soluzione non è traslucida è efficace per dissolvere completamente il polimero. L'uso di Vortex o di un'agitazione vigorosa può produrre molte bolle che ostacolano l'interazione del polimero con il Quantum Dot. Quindi, aggiungere la soluzione polimerica da 10 millilitri al pallone a fondo tondo da 100 millilitri contenente fosfuro di indio, solfuro di zinco, punti quantici e THF.

Far evaporare il THF dalla soluzione polimerica Quantum Dot utilizzando un evaporatore rotante con il pallone in un bagno di ghiaccio per facilitare l'interazione tra il polimero e il Quantum Dot. Una volta evaporata la soluzione a 10 millilitri, rimuovere il pallone dall'evaporatore rotante e aggiungere 30 millilitri di acqua di grado molecolare. Rimettere il pallone nell'evaporatore rotante e continuare a evaporare fino a due millilitri.

Questa fase finale di evaporazione può richiedere molte ore. Assicurarsi che il bagno di ghiaccio sia mantenuto. Rimuovere i punti quantici solubili in acqua di fosfuro di indio e solfuro di zinco dal pallone a fondo tondo con una pipetta.

Filtrare la soluzione Quantum Dot in una provetta da centrifuga da cinque millilitri utilizzando una siringa di plastica da tre millilitri collegata a un filtro per siringa in nylon da 0,1 micron. Posizionare i Quantum Dots in un'unità di dialisi a membrana con cutoff di 20 millesimi di peso molecolare e dializzare contro il tampone borato molare 05, PH 8,5, per rimuovere il polimero in eccesso. Utilizzando un concentratore a vuoto, concentrare i punti quantici e il tampone borato a un millilitro.

Per la conservazione, appollaiare la soluzione con azoto gassoso prima di sigillare con Parafilm. I punti quantici solubili in acqua di fosfuro di indio e solfuro di zinco sono stabili per almeno quattro mesi a quattro gradi Celsius al buio. Qui è mostrata l'assorbanza e gli spettri di ammissione della florescenza corretti di fosfuro di indio, solfuro di zinco, punti quantici ed esani eccitati a 533 nanometri, mostrando un'assorbanza massima a 600 nanometri e una larghezza completa a metà massimo di 73 nanometri.

Qui viene mostrata un'immagine TEM, o Transmission Electron Microscopy, dei punti quantici di solfuro di zinco fosfuro di indio disciolti in acqua. Un istogramma della distribuzione granulometrica del TEM risulta in un diametro medio di 2,74 più o meno 0,72 nanometri. L'analisi dei singoli puncta fluorescenti descrive in dettaglio la presenza di stati di accensione e spegnimento distinti attraverso un profilo lampeggiante di punti quantici di fosfuro di indio e solfuro di zinco in acqua.

Questo istogramma mostra la distribuzione bimodale dell'intensità dei pixel da un profilo di lampeggio di Quantum Dot. Qui un grafico mostra la vitalità delle cellule N2a dopo l'incubazione con punti quantici di fosfuro di indio e solfuro di zinco per 24 o 48 ore. Con un nanomolare a 25 punti quantici nanomolari.

Una tossicità trascurabile è osservata al di sotto di cinque nanomolari. Una volta padroneggiate, queste tecniche possono essere completate in 12 ore se eseguite correttamente. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come sintetizzare punti quantici altamente fluorescenti per l'uso in applicazioni biomediche.

Si noti che l'allilamina è un composto organico pericoloso e corrosivo. Quando si esegue questa procedura, è necessario prendere sempre precauzioni come indossare occhiali, guanti e camice da laboratorio.