バイオメディカル応用のための適切なカドミウムフリーのInP / ZnSの量子ドットの合成

この手順の全体的な目標は、生物医学的アプリケーションに適した高蛍光リン化インジウム硫化亜鉛量子ドットを合成することです。この方法は、高品質の量子ドットを達成するために重要な特定のステップを示すことにより、量子ドットナノ粒子の合成に関する主要な問題を明確にするのに役立ちます。この技術の主な利点は、高品質で水溶性の量子ドットの製造です。

1日未満で合成できる生物学的システムに対して実行可能です。合成を開始するには、100ミリリットルの丸底の3ネックフラスコに12インチのコンデンサーを取り付けます。0.398グラムの塩化インジウム、30ミリリットルのオレイラミンまたはOLA、および0.245グラムの塩化亜鉛。

真空を用いて室温で1時間排気しながら撹拌する。溶液は無色に見え、白い沈殿物が現れるはずです。熱電対とPID温度コントローラーを備えた加熱マントルを使用して、溶液の温度を摂氏120度に上げます。

加熱マントルとPIDを使用すると、反応生成物の均一性と再現性が向上します。溶液を真空下で20分間排気し、コアの成長に影響を与える可能性のある低沸点不純物を除去します。不活性ガス下で、溶液を還流し、温度を摂氏223度に15分間上げます。

塩化インジウムと塩化亜鉛は完全に溶解し、淡黄色の溶液になります。温度が10分間安定するのを待ちます。次に、使い捨ての3ミリリットルのプラスチック注射器と4インチの22ゲージの針を窒素ガスでパージします。

TDMAPの注入は、結果として得られるリン化インジウム量子ドットの分散性に大きく影響する可能性があるため、この手順における重要なステップです。シリンジを使用して、0.5ミリリットルのTDMAPを塩化インジウム溶液に迅速に送達します。溶液の温度はわずかに低下して摂氏220度に戻り、溶液は透明な淡黄色から不透明な黒に変わります。

9分半後、温度が摂氏200度未満に下がるまで、反応フラスコを加熱マントルから取り外します。リン化インジウムコアの完全性を保護するために、直接硫化亜鉛コーティングに進みます。リン化インジウム量子ドットが入った反応フラスコを加熱マントル上に置き、温度を200°Cに安定させます。

15秒かけて溶液に3.58グラムのDDTをゆっくりと加えます。溶液を1時間反応させた後、反応フラスコを加熱マントルから取り出し、溶液を約60°C冷却します。リン化インジウム亜鉛硫化物溶液が摂氏約60度に達したら、10ミリリットルのヘキサンを追加します。

次に、約45ミリリットルの全溶液を50ミリリットルのポリプロピレン遠心分離チューブに移します。サンプルを遠心分離して、未反応の固体前駆体を除去します。上清を慎重に取り除き、200ミリリットルのアセトンを追加します。

得られた溶液を4本の15ミリリットル遠心分離管に均等に分割します。次に、溶液を遠心分離して、リン化インジウム亜鉛硫化量子ドットを沈殿させます。上清をデカントし、クォンタムドットペレットを窒素ガスで完全に乾燥させてアセトンを取り除きます。

次に、超音波処理を使用して、量子ドットを20ミリリットルのOLAに懸濁します。次に、再懸濁したQuantum Dotsを、0.474gのステアリン酸亜鉛を含む50ミリリットルの丸底3ネックフラスコに移し、攪拌します。溶液を室温で真空下20分間排気します。

窒素ガスの下で、温度を摂氏180度に上げ、反応を3時間進行させます。反応が完了したら、フラスコを加熱マントルから取り外し、溶液を摂氏約60度まで冷却します。リン化インジウム亜鉛硫化物溶液が摂氏約60度に達したら、20ミリリットルのヘキサンを追加します。

次に、サンプルを50ミリリットルのポリプロピレン製遠心チューブに移してから遠心分離し、未反応のステアリン酸亜鉛を除去します。遠心分離後、上清に200ミリリットルのアセトンを加え、前と同じ手順で遠心分離します。ペレットを窒素ガスで十分に乾燥させた後、アセトンを除去するために、リン化インジウム硫化亜鉛量子ドットペレットを30ミリリットルのヘキサンに溶解します。

溶液をボルテックスして短時間超音波処理し、完全な分散を確保します。余分なリガンドの除去は、この手順の重要なステップです。そうしないと、PMAL-dを使用して量子ドットを水溶液に移す効率に悪影響を及ぼします。これらの精製手順をさらに2回繰り返して、余分な有機リガンドを完全に除去します。

両親媒性ポリマーと量子ドットとの間の相互作用は、過剰な配位子の存在下で損なわれる可能性があります。精製後、合成されたリン化インジウム亜鉛硫化物量子ドットのサイズと濃度を紫外可視分光法を用いて決定します。合成されたリン化インジウム亜鉛硫化量子ドットの一部をヘキサンで希釈して、1マイクロモルの量子ドットの1ミリリットルを得る。

遠心分離管で、0.25ミリリットルのリン化インジウム硫化亜鉛量子ドットを各チューブに移します。遠心分離管にアセトンまたはメントール1ミリリットルを加え、遠心分離します。上清を慎重に取り除き、各沈殿物を1ミリリットルのテトラヒドロフランまたはTHFに溶解します。

次に、THFに溶解したリン化インジウム亜鉛硫化物量子ドットを100ミリリットルの丸底フラスコに移し、16ミリリットルのTHFで希釈します。溶液中の凝集体の数を減らすには、量子ドットを5〜10分間超音波処理します。次に、30ミリグラムのPMAL-dと10ミリリットルの分子グレードの水を溶解します。

溶液が半透明になるまで超音波処理または穏やかに攪拌する水は、ポリマーを完全に溶解するのに効果的です。ボルテックスの使用や激しい攪拌により、ポリマーとクォンタムドットとの相互作用を妨げる多くの気泡が生成される可能性があります。次に、リン化インジウム、硫化亜鉛、量子ドット、THFを含む100ミリリットルの丸底フラスコに10ミリリットルのポリマー溶液を加えます。

エバポレーターとフラスコを氷浴に入れて、Quantum Dotポリマー溶液からTHFを蒸発させ、ポリマーとQuantum Dotとの相互作用を促進します。溶液が10ミリリットルに蒸発したら、ロータリーエバポレーターからフラスコを取り出し、30ミリリットルの分子グレードの水を追加します。フラスコをロータリーエバポレーターに戻し、2ミリリットルまで蒸発し続けます。

この最終的な蒸発ステップには、何時間もかかる場合があります。アイスバスが維持されていることを確認してください。水溶性リン化インジウム硫化亜鉛量子ドットをピペットで丸底フラスコから取り出します。

0.1ミクロンのナイロンシリンジフィルターに取り付けられた3ミリリットルのプラスチックシリンジを使用して、量子ドット溶液を5ミリリットルの遠心分離チューブにろ過します。Quantum Dotsを2万分の1の分子量カットオフ膜透析ユニットにセットし、05モルホウ酸バッファーPH 8.5に対して透析して、余分なポリマーを除去します。真空濃縮器を使用して、Quantum DotsとHopper Bufferを1ミリリットルに濃縮します。

保管するには、パラフィルムで密封する前に、溶液を窒素ガスで止まり木にします。水溶性リン化インジウム硫化亜鉛量子ドットは、暗闇の中で摂氏4度で少なくとも4ヶ月間安定しています。ここに示されているのは、533ナノメートルで励起されたリン化インジウム、硫化亜鉛量子ドット、およびヘキサンの吸光度と補正された蛍光アドミッションスペクトルであり、600ナノメートルで最大吸光度、73ナノメートルの半値で全幅を示しています。

ここでは、水に溶解したリン化インジウム亜鉛硫化物量子ドットのTEM(透過型電子顕微鏡像)が示されています。TEMの粒度分布ヒストリグラムにより、平均直径は2.74±0.72ナノメートルになります。Single Florescent Puncta Analysisは、水中のリン化インジウム亜鉛硫化量子ドットの点滅プロファイルを通じて、明確なオン状態とオフ状態の存在を詳述します。

このヒストグラムは、1つの量子ドット点滅プロファイルからのピクセル強度の二峰性分布を示しています。このグラフは、リン化インジウム、硫化亜鉛量子ドットと24時間または48時間インキュベートした後のN2a細胞の生存率を示しています。1ナノモルから25ナノモルの量子ドット付き。

5ナノモル未満では、毒性はごくわずかです。一度習得すると、このテクニックは適切に実行されれば12時間で完了することができます。このビデオを見れば、バイオメディカルアプリケーションで使用するための高蛍光量子ドットの合成方法について十分に理解できるはずです。

アリルアミンは危険で腐食性の有機化合物であることに注意してください。この手順を実行するときは、グーグル、手袋、白衣の着用などの予防措置を常に講じる必要があります。