Name: 코어-쉘 란타넘족 실수로 업 나노 세포 응용 프로그램의 합성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 51 s
Description: 학습하세요 고온 공침법을 이용한 코어-쉘 란타넘족 도핑 상향전환 나노결정 합성 및 생체적합성 표면 개질 방법을. 이 기술은 근적외선 광을 이용한 세포 내 이온 채널 조절에 활용됩니다.

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이 작품은 NTU-AIT-MUV 남/16001, RG110/16 (S), (RG 11/13)에 의해 부분적으로 지원 하 고 (RG 35/15) 난 양 기술 대학교, 싱가포르, 국립 자연 과학 재단의 중국 (NSFC) (No. 51628201) 수상.

주의: 사용 하기 전에 모든 관련 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오. 공학적 통제 (증기 두건) 및 개인 보호 장비 (예를 들어, 안전 고글, 장갑, 실험실 코트의 사용을 포함 하 여 고온 (~ 290 ° C)에서 UCNs의 합성을 수행할 때 모든 적절 한 안전 관행을 사용 하시기 바랍니다 전체 길이 바지, 그리고 폐쇄 발가락 신발).
 1. 합성의 NaYF 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: Nd(20%) 코어-쉘 나노 <ol><li>합성의 NaYF 4: Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%) 코어 nanostructure <ol><li> 다시 (채널 3 CO 2) 3, NaOH, NH 4 F 메탄올 재고 솔루션의 준비 참고: (재) 란타넘족 이온 희토류는 이트륨 (Y),이 터 븀 (Yb), Thulium (Tm), 및 네오디뮴 (Nd).
		5 mL 메탄올 (100 mg/mL), 250 mg이 터 븀 (III) 아세테이트 수화물 5 mL 메탄올 (50 mg/mL), 10 mg에 1 mL 메탄올 (10mg/mL), 툴 륨 (III) 아세테이트 수화물에에서 고 10 mg 1 mL metha에 네오디뮴 (III) 아세테이트 수화물 <ol><li>분해 500 mg Yttrium(III) 아세테이트 수 화 2 분에 대 한 초음파 청소 욕실 유리 튜브에 nol (10mg/mL)</li>
			<li>NaOH 재고 솔루션 (20 mg/mL)을 준비 하 초음파 청소 욕실 20 mL 메탄올 50 mL 원심 분리기 튜브에 400 밀리 그램 NaOH 결합.</li>
			<li>NH 4 F 재고 솔루션 (20 mg/mL)을 준비 하 초음파 청소 욕실 30 mL 메탄올 600 mg NH 4 F 50 mL 원심 분리기 튜브에서 결합. 
			참고: 배치 란타넘족 단지, NaOH와 뉴 햄프셔의 재고 솔루션 유리 튜브에서 4 F parafilm으로 밀봉 하 고 필요할 때까지 ~ 4 ° C에서 냉장고에 보관. 준비 된 메탄올 재고 솔루션 2 주마다 한 번 바뀝니다.</li>
		</ol></li> <li>준비의 NaYF 4: Yb/Tm/Nd 코어 nanostructure <ol><li>올레산 및 1 octadecene의 7 mL 3 mL 50 mL 3 목 플라스 크에 플라스틱.</li>
			<li>Y (채널 3 CO 2) 3 재고 솔루션, Yb (채널 3 CO 2) 3 재고 솔루션의 Tm (채널 3 CO 2) 3 주식의 83.6 µ L 0.608 mL의 결합 1.089 mL 솔루션 그리고 플라스 크에 Nd (채널 3 CO 2) 3 재고 솔루션의 128.5 µ L.</li>
			<li>는 온도계 (0-360 ° C 범위) 플라스 크에 적합 하 고 솔루션을 터치 팁. Phenylmethyl 실리콘 오일 플라스 크를 유리 용기에 배치.</li>
			<li>는 메탄올을 증발 하는 핫 플레이트와 100 ° C에 솔루션을 열. 잔여 메탄올을 제거 하 고 2-3 분 교 반 하면서 진공에서 반응 혼합물을 유지 하는 듀얼 진공/가스 매니폴드 Schlenk 라인에 플라스 크를 연결.</li>
			<li>150 ° C의 온도 증가 시키고 60 분 유지에 대 한이 온도 700 rpm의 교 반 속도 합성 중. 
			참고: 솔루션을 splashing 피하기 위해 적절 한 교 반 속도 설정.</li>
			<li>핫 플레이트를 중지 하 고 플라스 크 솔루션 수 있도록 실내 온도에 차가운 유지 아래로 천천히. 
			참고: 프로토콜 일시 중지할 수 있습니다 여기.</li>
			<li>NaOH 메탄올의 결합 2 mL 재고 솔루션 그리고 NH 4 F 메탄올 15 mL 원심 분리기 관으로 재고 솔루션의 2.965 mL. 모자와 튜브를 강화 하 고 5에 대 한 강력한 vortexing 솔루션 혼합 미</li>
			<li>추가 유리 피 펫 5 분 이상 하 여 플라스 크에 서서히 NaOH NH 4 F의 혼합물</li>
			<li>50 ° C에 혼합물의 온도 증가 시키고 30 분이이 온도 
			참고: 높은 온도 크리스탈 nucleation 및 성장을 추진 하기 때문에 더 이상 50 ° C에서 온도 설정.</li>
			<li>잔여 메탄올을 제거 하 고 2-3 분 위한 진공에서 반응 혼합물을 유지 하는 듀얼 진공/가스 매니폴드 Schlenk 선 플라스 크를 연결 하 고 메탄올을 증발을 (~ 100 ° C) 온도 증가</li>
			<li>질소로 플라스 크를 채우기 위해 자 지의 위치 전환.</li>
			<li>증가 290 ° c ~ 5 ° C/분의가 열 속도로 온도 유지 1.5 헤 290 ° C에서 반응 혼합물</li>
			<li>핫 플레이트를 중지 하 고 플라스 크를 천천히 교 반 하면서 실 온에서 반응 혼합물을 허용 하도록 제거. 
			주의: 높은 온도와 뜨거운 접시의 조심 (&#62; 400 ° C) 피부 접촉 시 심한 화상을 피하기 위해.</li>
			<li>50 mL 원심 분리기 튜브에 플라스 크에서 혼합물을 전송합니다. 에탄올의 30 mL로 플라스 크를 헹 구 고 원심 분리기 튜브 솔루션 전송.</li>
			<li>원심 실 온에서 8 분 4000 × g에서 제품 하 고는 상쾌한 삭제.</li>
			<li>원심 분리기 튜브와 다시 분산 쥡니다 (60 kHz, 240 W) 2 분을 가진 제품을 헥 산의 추가 10 mL</li>
			<li>튜브에 에탄올 30 mL를 추가합니다. 8 분 4000 × g에서 제품 아래로 회전 하 고 다음 삭제는 상쾌한.</li>
			<li>다시 hexane 5 mL와 원심 분리기 튜브의 아래쪽에 고체 제품 분산. 다음 단계에 대 한 ~ 4 ° C에서 냉장고에서 솔루션을 저장. 
			참고: 808 nm 레이저 (2 승) 솔루션을 해 하 여 코어-쉘 UCNs의 업 방출 테스트.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>준비의 NaYF 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: Nd(20%) 코어-쉘 나노 <ol><li>올레산 및 1 octadecene의 7 mL 3 mL 50 mL 3 목 플라스 크에 결합. Y (채널 3 CO 2) 3 재고 솔루션 및 Nd (채널 3 CO 2) 3 재고 솔루션의 2.87 mL 1.082 mL 플라스 크에 추가.</li>
		<li>교 반 하면서 플라스 크에 얻은 핵심 nanostructure (단계 1.1.2.18에서에서 헥 산 5 mL에에서 80 밀리 그램)를 추가.</li>
		<li>는 온도계 (0-360 ° C 범위) 플라스 크에 적합 하 고 혼합물을 터치 팁. Phenylmethyl 실리콘 오일 플라스 크를 유리 용기에 배치.</li>
		<li>혼합물 메탄올, 헥 산 증발 하 핫 플레이트 위에 100 ° C에서 열. 잔류 용 매를 제거 하 고 2-3 분 교 반 하면서 진공에서 반응 혼합물을 유지 하는 듀얼 진공/가스 매니폴드 Schlenk 라인에 플라스 크를 연결.</li>
		<li>150 ° C의 온도 증가 시키고 그것은 60 분 유지에 대 한 교 반 속도 합성에서 700 rpm에서. 
		참고: 솔루션을 splashing 피하기 위해 적절 한 교 반 속도 설정.</li>
		<li>핫 플레이트를 중지 하 고 실 온에서 천천히 냉각 솔루션을 수 있도록 플라스 크를 제거. 
		참고: 프로토콜 일시 중지할 수 있습니다 여기.</li>
		<li>NaOH 메탄올의 피 펫 2 mL 재고 솔루션 그리고 NH 4 F 메탄올 15 mL 원심 분리기 관으로 재고 솔루션의 2.965 mL. 모자와 튜브를 강화 하 고 5에 대 한 강력한 vortexing 솔루션 혼합 미</li>
		<li>추가 유리 피 펫 5 분 이상 천천히 하 여 플라스 크에 혼합</li>
		<li>50 ° C에 혼합물의 온도 증가 하 고 30 분 50 ° C에서 유지 
		참고: 설정 온도 50 ° C 보다 높은 온도 크리스탈 nucleation 및 성장 촉진 것입니다 때문에.</li>
		<li>2-3 분 위한 진공에서 반응 혼합물을 유지 하는 잔여 메탄올을 제거 하는 이중 진공/가스 매니폴드 Schlenk 선 플라스 크를 연결 하 고 메탄올을 증발을 (~ 100 ° C) 온도 증가</li>
		<li>질소로 플라스 크를 채우기 위해 자 지의 위치 전환.</li>
		<li>290 ° C의 온도 증가 ~ 5 ° C/분의가 열 속도로 1.5 헤 290 ° C에서 반응 혼합물을 유지</li>
		<li>핫 플레이트를 중지 하 고 플라스 크를 천천히 교 반 하면서 실 온에서 반응 혼합물을 허용 하도록 제거. 
		주의: 높은 온도와 뜨거운 접시의 조심 (&#62; 400 ° C) 피부 접촉 시 심한 화상을 피하기 위해.</li>
		<li>50 mL 원심 분리기 튜브에 플라스 크에서 혼합물을 전송합니다. 에탄올의 30 mL로 플라스 크를 헹 구 고 원심 분리기 튜브 솔루션 전송.</li>
		<li>원심 실 온에서 8 분 4000 × g에서 제품 하 고는 상쾌한 삭제.</li>
		<li>원심 분리기 튜브와 다시 분산 쥡니다 (60 kHz, 240 W) 2 분을 가진 제품을 헥 산의 추가 10 mL</li>
		<li>튜브에 에탄올 30 mL를 추가합니다. 8 분 4000 × g에서 제품 아래로 회전 하 고 다음 삭제는 상쾌한.</li>
		<li>다시 hexane 5 mL와 원심 분리기 튜브의 아래쪽에 고체 제품 분산. 필요할 때까지 ~ 4 ° C에서 냉장고에서 솔루션을 저장. 
		참고: 808 nm 레이저 (2 승) 솔루션을 해 하 여 코어-쉘 UCNs의 업 방출 테스트.</li>
	</ol></li></ol> 2. 생체 UCNs Nanostructures의 합성 <ol><li>ligand 무료 UCNs 나노의 준비 <ol><li>결합 30 mL 에탄올으로 준비 oleate 출장 UCNs 솔루션 (단계 1.2.18) 50 mL 원심 분리기 튜브에서. 실 온에서 8 분 4000 × g에서 혼합물을 원심 및 삭제는 상쾌한.</li>
		<li>결합 10 mL 산 성 용액 (pH = 4) 50 mL 원심 분리기 튜브에 침전 된 HCl (0.1 M)으로 조정 하 고 침전 쥡니다 (60 kHz, 240 W) 30 분에 의해 분해</li>
		<li>전송 활발 한와 유리에서 솔루션 유리병 2 헤에 대 한 교 반</li>
		<li>올레 산을 제거, 3 번 반복을 30 mL diethyl 에테르와 용액 추출.</li>
		<li>부드러운 떨고와 결합 된 에테르 층에 10 mL 물을 추가.</li>
		<li>는 수성 수집 (20 mL)를 함께 상 고 5에 대 한 vortexing와 20 mL 아세톤을 추가 s.</li>
		<li>스핀 10 분 35000 × g에서 제품 하 고는 상쾌한 다음 삭제. 2 물에 침전을 분해.</li>
	</ol></li> <li>폴리머의 준비 수정 UCNs (PAA UCNs) <ol><li>200mg polyacrylic 산의 결합 (PAA, Mw = 1800) PAA 솔루션에서 상기 ligand 무료 UCNs 쥡니다 (60 kHz, 240 W) 20 분 대에 의해 20 mL 물 추가 활발 한 교 반.</li>
		<li>30 분 교 반 하면서 실 온에서 24 h에 대 한 혼합물을 계속 쥡니다 (60 kHz, 240 W)와 7.4에 pH 값 NaOH 솔루션 (1 M)을 조정.</li>
		<li>35000 × g에서 원심 분리 하 여 침전을 5 분 및 10 분에 35000 × g에서 다시 원심이이 단계를 세 번 반복에 대 일 분 다시 쥡니다 (60 kHz, 240 W)에 의해 10 mL 물에 제품 일시 중단에 대 한 수집.</li>
		<li>5 분 ~ 4 ° C까지 필요에 냉장고에서 솔루션을 저장 하는 동안 다시 쥡니다 (60 kHz, 240 W)에 의해 8 mL 물에 제품을 분산.</li>
	</ol></li> <li>기능 DBCO UCNs 나노의 준비 <ol><li>스핀 35000 × g에서 원심 분리에 의해 서 준비 된 PAA@UCNs (1 mg) 다운 10 분 다시 1 mL에 침전을 일시에 쥡니다 (60 kHz, 240 W) 1 분 여 DMF 건조 그리고 원심 분리기 다시 35000 × g에서 10 분에 대 한이 단계를 반복 하 여 두 번.</li>
		<li>디졸브 200 µ L에서 침전 DMF 유리 유리병에서 건조. HOBT (12.2 m g), EDC (14 mg), DBCO-NH 2 (5mg), 및 DIPEA 추가 (16 µ L) 24 헤에 대 한 자석 교 반으로 유리병에서</li>
		<li>35000 × g에서 원심 분리 하 여 제품을 10 분은 상쾌한을 제거 하 고 다시 1 mL DMSO에에서 침전을 일시 중단 하 고 다시 10 분 35000 × g에서 원심 분리기는 세 번이이 단계를 반복 수집.</li>
		<li>분산 0.2 mL DMSO에 제품 및 매장에서 냉장고에 ~ 사용 하기 전에 4 ° C.</li>
	</ol></li></ol> 3. 생활 세포에서 막 채널의 규칙에서 Bioapplications의 DBCO-UCNs Dulbecco에 <ol><li>문화는 HEK293 세포 &#39; s 수정이 글 &#39; s 매체 (DMEM) 10 %FBS, 100 단위/mL 페니실린, 100 µ g/mL 스 보충 및 24 h. 위해 인큐베이터에서 유지 하 고 12-잘 접시에 1 ml DMEM/잘 37 ° C. 씨앗 1 × 10 5 셀에 5% CO 2 습도 인큐베이터에서 유지</li>
	<li>결합 플라스 미드 (pCAGGS-ChR2-금성, 1 µ g) P3000 transfection 시 약 (2 µ L)이 글에서와 &#39; s 최소 필수 미디어 (MEM) (100 µ L) microcentrifuge에 A, 튜브 및 메모리에 transfection 시 약 (1.5 µ L)를 추가 (100 µ L) 튜브 나 </li> <li>솔루션 실 온에서 10 분 관 A와 B의 혼합물을 품 어.</li>
	<li>는 400 µ L MEM 관 A와 B에서에서 솔루션을 결합 한 제품. 1 mL로 세포 세척 혈 청 무료 DMEM 두 번.</li>
	<li>12-잘 접시의 각 음에 600 µ L transfection 혼합물을 추가 하 고 품 어 4 h. 제거에 대 한 37 ° C 배양 기에서 세포 매체 1 mL DMEM 두 번 씻어.</li>
	<li>1 mL DMEM 1 µ L Ac 4 ManNAz (DMSO에 50 m m)를 포함 하는 잘 추가 하 고 인큐베이터에 2 일 동안 그것을 유지.</li>
	<li>매체를 제거 하 고 1 mL PBS로 한 번 씻어. 12-잘 접시의 각 음에 1 mL 트립 신-EDTA (0.25%) 솔루션을 추가 하 고 셀 (~ 2 분)를 분리 할 때까지 37 ° C에서 품 어. 다시 하룻밤을 위해 셀/잘 DMEM 1 mL에에서 1 × 10 5에서 confocal 접시에 셀 문화.</li>
	<li>매체를 제거 하 고 1 mL을 추가 2 µ L로 신선한 DMEM DBCO-UCNs (50 mg/mL) 2 h 37 ° c.에 대 한 접시에 Confocal 영상에 대 한 셀 DMEM 두 번 세척 하 고 1 µ L 로드-N 3 (10 mM) 30 분에 대 한 추가</li>
	<li>세포내 칼슘 분석, 셀 1 µ L의 혼합물을 품 어 로드-3 오전 (10 mM), 10 µ L Probenecid (250 m m), 및 10 µ L 로드 버퍼 (Pluronic 계면 활성 제 polyols,0.1% w/v)) 어둠 속에서 30 분 동안 1 mL DMEM 매체에서.</li>
	<li>셀 세럼 무료 DMEM 세척 하 고 20 분 (5 분 조명 후 5 분 휴식) 0.8 W/c m 2의 복용량에 808 nm의 NIR 빛 비추는.</li>
	<li>Confocal 현미경에 이미징 결과 기록 (레이저 소스: 561 nm 레이저, 검출기 범위: 610/75 nm; 렌즈: 100 x 1.4 나 기름, 노출 시간: 100 ms). 각 잘에서 1 mL 트립 신-EDTA (0.25%) 솔루션을 추가 하 고 셀 (~ 2 분)를 분리 할 때까지 37 ° C에서 품 어. 다시 1 ml PBS 흐름 cytometry (FCM) 분석에 대 한 셀을 일시 중단 (예: 561 nm, Em: 582/15 nm).</li>
</ol>

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</ol>

공개 하는 것이 없다.

이 문서는 휴대 전화 응용 프로그램에 대 한 기능 moieties 란타넘족 실수로 업 코어-쉘 나노 (UCNs)의 합성 및 그들의 표면 개 질에 대 한 메서드를 제시 했다. 이 소설을 접한 자외선과 NIR 빛 여기 다중 광자 업 과정에 따라 보이는 빛을 방출할 수 있다 뛰어난 광학 특성을 소유한 다. 이 프로토콜, 코어-쉘 UCNs nanostructures (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %))는 준비 올레산 및 1 octadecene의 혼합물에서 높은 온도 공동 강 수 방법으로. 가장 이미지 보여 이러한 코어의 형태 및 코어-쉘 나노는 직경 20의 형태로 구형 및 30 nm 각각 암시 하는 쉘 두께 약 5 nm (그림 1). 코어-쉘 구조 또한 높은 해상도 가장 이미지 그림 1, 보여주는 핵심 UCNs nanostructures의 저것과 유사한 격자 변두리의 삽입에 의해 드러났습니다...

최근 몇 년 동안, 란타넘족 실수로 업 나노 (UCNs) 널리 사용 된 기존의 유기 염료와는 주로 그들의 뛰어난 화학 및 광학 속성에 따라, 생명 의학 어플리케이션에 양자 점 하는 대신 좋은 생체 적합성, photobleaching, 및 좁은 대역폭 방출1,2,3에 높은 저항을 포함 하 여. 더 중요 한 것은, 그들은 우수한 조직 침투 깊이 vivo에서 UV, 표시에서 방출의 광범위 한 범위에 근 적외선 (NIR) 여기와 다중 광자 통해 NIR 영역 변환 하는 유망한 nanotransducer로 사용할 수 있습니다. 업 프로세스4,5. 이러한 독특한 속성 란타넘족 실수로 UCNs 생물 감지, 생체 이미징, 및 질병 theranostics6,,78특히 유망한 벡터 역할을 확인 합니다.
UCNs의 일반적인 구성 요소는 주로 단 열 호스트 매트릭스 감광 (예를 들어, Yb3 +, Nd3 +) 및 (예를 들어, Tm3 +, 응급실3 +, 호는 활성기에에서도 핑된 란타넘족 이온 기반 3 +) 크리스탈 내에서 균질9. 나노에서 다른 광학 방출 그들의 사다리 같은 배열된 에너지 레벨10인 란타넘족 dopants의 4f 궤도 내에서 지역화 된 전자 전환에 기인 된다. 따라서, 그것은 정확 하 게 크기와 multicomponent 란타넘족 dopants와 합성된 UCNs의 형태를 제어 하는 중요 한입니다. 오른쪽으로 유망한 방법 몇 가지 잘 설립 되었습니다 란타넘족 실수로 UCNs, 열 분해, 높은-온도 공동 강 수, 열 수 합성, 솔-젤 처리, 등11 등의 준비를 위해 , 12 , 13 이러한 방법 중 높은 온도 공동 강 수 방법 중 하나입니다 UCNs 합성, 균일 한 모양으로 원하는 양질의 나노 준비를 엄격 하 게 통제 될 수 있는 가장 인기 있는 하 고 편리한 전략 및 상대적으로 짧은 반응 시간 및 낮은 비용14크기 분포. 그러나,이 방법에 의해 합성 대부분 nanostructures는 주로 덮인 올레산 및 oleylamine, 일반적으로 수 용액에서 소수 성 리간드 가용성의 제한 때문에 그들의 더 bioapplication를 방해 같은 소수 성 ligands 15. 따라서, 그것은 생물 학적 응용 체 외 및 생체 내에서생체 UCNs 준비에 적당 한 표면 처리 기법을 수행 하는 데 필요한.
여기, 우리는 높은 온도 공동 강수량 메서드 및 functionalize 위한 UCNs 표면에 생체 고분자를 가능한 수정 기술을 통해 코어-쉘 UCNs nanostructures의 합성에 대 한 상세한 실험 절차 제시 또한 휴대 전화 응용 프로그램입니다. 이 UCNs nanoplatform 통합 3 란타넘족 이온 (Yb3 +, Nd3 +및 Tm3 +) 강한 블루 방출 얻으려고 나노 (~ 480 nm) 808에서 NIR 빛 자극에 더 침투 깊이 nm에 조직 생활입니다. 그것은 잘 알려져 해당 Nd3 +-도 핑된 UCNs이 스펙트럼 창에 최소화 물 흡수 및 과열 효과 표시 (808 nm) 980 nm 방사선16,17, 에 따라 기존의 UCNs 비교 18. 또한, 생물 학적 시스템에는 UCNs 활용, UCNs의 표면에 소수 성 ligands (올레산) 첫째로 의해 제거 된다 산 성 솔루션19쥡니다. 다음 ligand 무료 UCNs 수성 솔루션20에서 좋은 용 해도 얻으려고 생체 고분자 (polyacrylic 산, PAA)와 수정 추가 됩니다. 또한,-의 증거-개념 셀룰러 애플리케이션에서 친수성 UCNs는 더 기능성 분자 ligands (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) N3에 특정 지역화와-태그 세포 막. NIR 빛 따라 (808 nm) 조사, 480에서 블루 upconverted 방출 수 있습니다 효과적으로 빛-문이 채널 단백질, channelrhodopsins-2 (ChR2)를 활성화, 세포 표면에 및 따라서 양이온 (예를 들어, 캘리포니아2 + 이온) 유입 촉진 살아있는 세포의 막.
이 비디오 프로토콜 란타넘족 실수로 UCNs 합성, 생체 표면 개 질, 및 살아있는 세포에서 UCNs bioapplication에 대 한 실현 가능한 방법론을 제공합니다. 합성 기술과 nanocrystal 성장에 사용 되는 화학 시 약의 차이 세포 실험에 사용 되는 최종 UCNs nanostructures의 크기 분포, 형태, 및 업 컨버전 (UCL) 발광 스펙트럼을 좌우할 것 이다. 이 상세한 비디오 프로토콜은 높은 온도 공동 강수량 방법 UCNs의 재현성을 향상 하 고 추가 UCNs 생체 표면 수정에 대 한 가장 일반적인 실수를 피하기에이 분야에서 새로운 연구 수 있도록 준비 휴대폰 응용 프로그램입니다.

<table><tbody><tr><td>1-옥타데센</td><td>시그마 알드리치</td><td>O806</td><td>기술 등급</td></tr><tr><td>올레산</td><td>시그마 알드리치</td><td>364525</td><td>기술 등급</td></tr><tr><td>메탄올</td><td>피셔 사이언티픽</td><td>A412</td><td>기술 등급</td></tr><tr><td>에탄올</td><td>피셔 사이언티픽</td><td>A405</td><td>기술 등급</td></tr><tr><td>아세톤</td><td>피셔 사이언티픽</td><td>A18</td><td>기술 등급</td></tr><tr><td>헥산</td><td>시그마 알드리치</td><td>H292</td><td>기술 등급</td></tr><tr><td>툴륨(III) 아세테이트 수화물(Tm(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>367702</td><td>99.9% 미량 금속 기준</td></tr><tr><td>네오디뮴(III) 아세테이트 수화물(Nd(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>325805</td><td>99.9% 미량 금속 기준</td></tr><tr><td>이테르븀(III) 아세테이트 수화물(Yb(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>326011</td><td>99.9% 미량 금속 기준</td></tr><tr><td>이트륨(III) 아세테이트 수화물(Y(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>326046</td><td>99.9% 미량 금속 기준</td></tr><tr><td>수산화나트륨(NaOH)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S5881</td><td>시약 등급</td></tr><tr><td>불화암모늄(NH4F)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>338869</td><td>ACS 시약</td></tr><tr><td>염화수소(HCl)</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144</td><td>시약 등급</td></tr><tr><td>폴리아크릴산(PAA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>323667</td><td>평균 Mw 1800</td></tr><tr><td>1-Hydroxybenzotriazole 수화물(HOBT)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>54802</td><td>ACS 시약</td></tr><tr><td>1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드 하이드로클로라이드(EDC)</td><td>시그마 알드리치</td><td>E7750</td><td>상용 등급</td></tr><tr><td>디벤조사이클록틴-아민(DBCO-NH2)</td><td>시그마 알드리치</td><td>761540</td><td>ACS 시약</td></tr><tr><td>N,N-디이소프로필에틸아민(DIPEA)</td><td>시그마 알드리치</td><td>D125806</td><td>ACS 시약</td></tr><tr><td>디메틸설폭사이드(DMSO)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP231</td><td>기술 등급</td></tr><tr><td>HEK293 세포주</td><td>ATCC</td><td>CRL-1573</td><td>인간 배아 신장</td></tr><tr><td>태아 소 혈청 (FBS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>F1051</td><td>ACS 시약</td></tr><tr><td>페니실린-스트렙토마이신</td><td>Thermo Fisher</td><td>15140122</td><td>10,000 U/mL</td></tr><tr><td>플라스미드 (pCAGGS-ChR2-Venus)</td><td>Addgene</td><td>15753</td><td>플라스미드는 한천 찌르기에 박테리아로 보내졌습니다</td></tr>.<tr><td></td><td>Thermo Fisher</td><td>11965092</td><td>High glucose</td></tr><tr><td>Opti-Modified Eagle Medium (MEM)</td><td>Thermo Fisher</td><td>51985034</td><td>Reduced Serum Media</td></tr><tr><td>Lipofectamine 3000 Transfection Reagent</td><td>Thermo Fisher</td><td>L3000015</td><td>Lipid-based Transfection</td></tr><tr><td>N-Azidoacetylmannosamine, Acetylated (Ac4ManNAz)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A7605</td><td>ACS 시약</td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA (0.25%)</td><td>Thermo Fisher</td><td>25200056</td><td>Phenol red</td></tr><tr><td>Rhod-3 AM 칼슘 이미징 키트</td><td>Thermo Fisher</td><td>R10145</td><td>형광 염료</td></tr><tr><td>5-카르복시테트라메틸로다민-아지드(Rhod-N3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>760757</td><td>Azide-fluor 545</td></tr><tr><td>Confical dish</td><td>ibidi GmbH</td><td>81158</td><td>유리 바닥, 35 mm</td></tr><tr><td>50ml 원추형 원심분리기 튜브</td><td>Greiner Bio-One</td><td>227261</td><td>폴리프로필렌</td></tr><tr><td>15ml 원추형 원심분리기 튜브</td><td>Greiner Bio-One</td><td>188271</td><td>폴리프로필렌</td></tr><tr><td>1.5ml 원추형 미세 원심분리기 튜브</td><td>Greiner Bio-One</td><td>616201</td><td>폴리프로필렌</td></tr><tr><td>페닐메틸 실리콘 오일</td><td>Clearco 제품</td><td>63148-52-7</td><td>섭씨</td></tr> <tr>320도 미만<td>유리 온도계</td><td>GH Zeal</td><td>L0111/10</td><td>섭씨 -10도에서 360도까지</td></tr><tr><td>12웰 플레이트</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z707775</td><td>폴리스티렌</td></tr></tbody></table>

코어-쉘 란타넘족 실수로 업 나노 세포 응용 프로그램의 합성

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

란타넘족 실수로 업 나노 (UCNs) 속성에 따라 그들의 유망 하 고 제어할 수 있는 광학, 근처-적외선 (NIR) 빛의 흡수에 대 한 허용 하 고 나중에 그것을 변환할 수 있습니다 최근 몇 년 동안에 많은 관심을 받고 있다 다중화는 NIR에 표시 하는 UV에서 지역의 광범위 한 범위에 걸쳐 있는 배출. 이 문서에서는 자세한 실험 절차를 효율적으로 변환 하는 깊은 조직 꿰 뚫을 수 NIR 여기 (808 나노도 다른 란타넘족 이온 통합 코어-쉘 UCNs의 높은 온도 공동 강수량 합성 제공 nm) 480에 강한 파란 방출에 nm. 생체 고분자 (polyacrylic 산, PAA)와 표면 처리를 제어 하 여로 준비 UCNs 버퍼 솔루션에서 좋은 용 해도 획득 합니다. 친수성 나노는 더 공업화 특정 ligands (dibenzyl cyclooctyne, DBCO)와 세포 막에 지역화에 대 한. NIR 빛 따라 (808 nm) 조사, upconverted 블루 방출 효과적으로 세포 막에 빛-문이 채널 단백질을 활성화 하 고 특히 세포질에 (예를 들어, 캘리포니아2 +) 양이온 유입 규제 수. 이 프로토콜의 코어-쉘 란타넘족 실수로 UCNs 및 후속 생체 표면 수정 추가 휴대 전화 응용 프로그램에 대 한 합성에 대 한 실현 가능한 방법론을 제공합니다.

코어-쉘 란타넘족 실수로 UCNs의 도식 합성 과정은 그림 1 과 그림 2에 표시 됩니다. 전송 전자 현미경 (TEM)와 코어 및 코어-쉘 UCNs nanostructures의 고해상도 전송 전자 현미경 (HRTEM) 이미지 각각 수집 했다 (그림 1). Ligand 무료 UCNs UCNs의 표면에 소수 올레산 산 성 솔루션을 제거 하 여 준비 하 고 친수성 폴리머 (PAA) 수정 됩니다. 다음 COOH 출장 PAA-UCNs는 기능성 DBCO-NH2 아 미드 응축 반응에 의해. Ligand 무료 UCNs, PAA UCNs 및 DBCO UCNs의 TEM 이미지는 그림 2에 표시 됩니다. 동적 산란 (DL), 제타 잠재적인 결과 DBCO UCN...

프로토콜은 란타넘족 실수로 업 코어-쉘 나노 (UCNs)의 합성 및 근 적외선 (NIR) 빛 조명에 따라 채널 단백질 규제에 대 한 그들의 휴대 전화 애플 리 케이 션에 대 한 제공 됩니다.

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

이 절차의 전반적인 목표는 고온 공동 침전 접근법을 기반으로 코어-쉘 란탄족이 도핑된 상향 변환 나노결정을 합성하고 추가 세포 응용을 가능하게 하는 생체 적합성 표면 변형을 수행하는 것입니다. 지난 몇 년 동안 우리 연구실은 매우 독특한 광학 특성을 나타내는 나노 결정의 매우 독특한 란탄족 도핑 상향 변환을 개발하여 장파장 적외선을 흡수하고 기본적으로 이 빛을 적외선 창에서도 볼 수 있는 UV를 포함하여 단파장 범위에서 다색 방출로 변환할 수 있습니다. 이러한 독특한 나노 결정 구조는 생물 의학 응용 분야에 매우 유망한 특성을 나타냈습니다.이 방법은 근적외선 조명에서 광 게이트 막 채널 단백질 조절을 위한 코어-쉘 상향 변환 나노 구조 및 생체 적합성 표면 변형 기술을 합성하기 위한 실현 가능한 접근 방식을 제공합니다. 절차를 시작하려면 메탄올에서 희토류 아세테이트 복합체의 원액을 준비합니다. 메탄올에 수산화나트륨과 불화암모늄의 밀리리터당 20mg을 준비합니다.원액을 섭씨 4도에서 보관하십시오. 그런 다음 올레산 3ml와 1-옥타데센 7ml를 50ml, 3목, 둥근 바닥 플라스크에 피펫팅합니다. 여기에 이트륨 아세테이트 용액 1.089 밀리리터, 이테르븀 아세테이트 용액 0.608 밀리리터, 툴륨 아세테이트 용액 83.6 마이크로 리터, 네오디뮴 아세테이트 용액 128.5 마이크로 리터를 추가하십시오.플라스크에 교반 막대와 온도계를 장착하십시오. 메탄올이 증발할 때까지 저어주면서 오일 배스에서 플라스크를 섭씨 100도까지 가열합니다. 그런 다음 플라스크를 Schlenk 라인에 연결하고 플라스크를 2-3분 동안 펌핑하여 잔류 메탄올을 제거합니다.다음으로 플라스크를 질소 분위기 아래에 놓습니다. 반응 혼합물을 700rpm으로 교반하면서 섭씨 150도에서 1시간 동안 가열합니다. 그런 다음 혼합물을 실온으로 식히십시오.다음으로, 15ml 원심분리기 튜브에 수산화나트륨 원액 2ml와 불화암모늄 원액 2.965ml를 넣습니다. 튜브를 단단히 덮고 수산화나트륨과 불화암모늄 혼합물을 5초 동안 와류로 섞습니다. 5분 동안 유리 피펫을 사용하여 저으면서 수산화나트륨-불화암모늄 혼합물을 반응 플라스크에 천천히 첨가합니다.그런 다음 반응 혼합물을 섭씨 50도 이하로 가열합니다. 혼합물을 그 온도에서 30분 동안 유지합니다. 그런 다음 혼합물을 섭씨 100도로 가열하여 메탄올을 증발시킵니다.플라스크를 Schlenk 라인에 연결하고 진공 상태에서 2-3분 동안 잔류 메탄올을 제거합니다. 플라스크에 질소 가스를 채우고 반응 혼합물을 분당 5°C에서 290°C까지 가열합니다. 혼합물을 섭씨 290도 또는 그 이상에서 1.5시간 동안 유지합니다.그런 다음 저어주면서 혼합물을 실온으로 식히십시오. 제품 혼합물을 50ml 원심분리기 튜브로 옮깁니다. 30ml의 에탄올로 잔여물을 튜브에 헹굽니다.혼합물을 실온에서 8분 동안 4, 000회 g으로 원심분리한다. 상등액을 버리고 2 분 동안 초음파 처리로 10 밀리리터의 헥산에 고체를 분산시킵니다. 분산액에 30ml의 에탄올을 첨가하고 동일한 조건에서 혼합물을 다시 원심분리한 후 상등액을 버립니다.고체를 5ml의 헥산에 분산시키고 분산액을 섭씨 4도에서 보관하십시오. 어둠 속에서 808나노미터 레이저를 조사할 때 코어-쉘 UCN 용액의 상향 변환된 방출을 확인하십시오. DBCO 변형 UCN 준비를 시작하려면 준비된 코어 쉘 나노결정을 원심분리하여 30ml의 에탄올로 세척합니다.상등액을 버리고 pH 4 수용액 10 밀리리터의 염산을 첨가한다. 혼합물을 30 분 동안 초음파 처리하여 고형물을 용해시킵니다. 혼합물을 유리병에 옮기고 2시간 동안 격렬하게 저어줍니다.그런 다음 30 밀리리터 분량의 디 에틸 에테르 4 개로 혼합물을 씻으십시오. 에테르 분획을 결합하고 세척된 수성층을 따로 보관하십시오. 10ml의 탈이온수로 에테르 층에서 미량의 리간드가 없는 UCN을 회수하고 수성층을 결합합니다.결합 된 수성 층에 20 밀리리터의 아세톤을 첨가하고 혼합물을 5 초 동안 와류로 가열합니다. 혼합물을 35, 000 시간 g 10 분 동안 원심 분리하십시오. 상등액을 버리고 침전물을 2 밀리리터의 탈 이온수에 용해시켜 리간드가없는 UCN 용액을 얻습니다.다음으로, 200 밀리그램의 폴리 아크릴산을 20 밀리리터의 탈 이온수에 20 분 동안 초음파 처리하여 용해시킨다. 여기에 리간드가 없는 UCN 용액을 첨가하면서 격렬하게 저어줍니다. 수산화나트륨의 1몰 용액으로 혼합물 pH를 7.4로 조정합니다.혼합물을 30 분 동안 초음파 처리하고 실온에서 24 시간 동안 혼합물을 저어줍니다. 그런 다음, 혼합물을 35, 000 회 g에서 10 분 동안 원심 분리한다. 10ml의 탈이온수로 원심분리하여 고체를 4회 세척합니다.세척된 고체를 8ml의 탈이온수에 분산시켜 1밀리리터당 10밀리그램의 폴리머 변형 UCN 용액을 얻습니다. 중합체 변경한 UCNs의 1 밀리그램을 35, 10 분 동안 000 시간 g 원심분리기. 나머지 용액은 섭씨 4도에서 보관하십시오.건조 DMF의 1밀리리터 부분에서 원심분리로 고체를 세 번 세척합니다. 그런 다음 침전물을 200 마이크로 리터의 건조 DMF에 용해시킵니다. 이 용액에 HOBT 12.2mg, EDC 14mg, DBCO-amine 5mg, DIPEA 16마이크로리터를 추가합니다.혼합물을 실온에서 24시간 동안 저어줍니다. 다음, 35, 000 시간 g.에서 10 분 동안 혼합물을 원심 분리하십시오. DMSO의 1밀리리터 부분에서 원심분리로 고체를 4번 세척합니다.DBCO 변형 UCN을 0.2 밀리리터의 DMSO에 분산시키고 분산액을 섭씨 4도에서 보관합니다. 먼저 12웰 플레이트에 다섯 번째 HEK293 세포를 10배 파딩하고 세포를 섭씨 37도에서 24시간 동안 배양합니다. 그런 다음 마이크로 원심분리 튜브에서 선택한 플라스미드 1마이크로그램과 100마이크로리터의 MEM에 2마이크로리터의 P3000 트랜스펙션제를 결합합니다.다른 마이크로 원심분리기 튜브에서 1.5마이크로리터의 트랜스펙션 시약과 100마이크로리터의 MEM을 결합합니다. 두 혼합물을 실온에서 10분 동안 배양합니다. 그런 다음 혼합물을 결합하고 400마이크로리터의 저혈청 MEM을 첨가합니다.다음으로, 무혈청 DMEM의 1ml 부분으로 배양된 세포를 두 번 세척합니다. 600마이크로리터 트랜스펙션 혼합물을 12웰 플레이트의 웰에 분배합니다. 세포를 섭씨 37도에서 4시간 동안 배양합니다.그런 다음 배지를 제거하고 1 밀리리터의 DMEM으로 세포를 두 번 씻습니다. DMEM에서 1ml의 테트라-아세틸화된 N-아지도아세틸-만노사민 용액을 웰 사이에 분배합니다. 세포를 섭씨 37도에서 이틀 동안 배양합니다.그런 다음 하룻밤 동안 컨포칼 접시에서 세포를 세척하고 트립신화하고 재배양합니다. 다음으로, 배지를 DBCO-UCN의 밀리리터당 50밀리그램 용액 2마이크로리터를 포함하는 1밀리리터의 새로운 DMEM으로 교체합니다. 세포를 섭씨 37도에서 2시간 동안 배양하고 DMEM으로 세포를 두 번 세척합니다.흄 후드의 조명을 끄고 칼슘 이미징을 위해 세포에 적절한 디엔 완충 용액을 추가하고 어둠 속에서 30분 동안 세포를 배양합니다. 무혈청 DMEM으로 세포를 세척합니다. 평방 센티미터당 0.8와트를 전달하는 808나노미터의 근적외선을 세포에 조사합니다.세포가 20분 동안 방사선 조사될 때까지 5분간의 휴식과 5분간의 방사선 조사를 번갈아 가며 실시합니다. 컨포칼 현미경으로 세포를 이미지화합니다. 코어와 코어-쉘 UCN의 투과 전자 현미경은 약 5나노미터의 쉘 두께를 가진 구형 구조를 보여주었습니다.고분해능 TEM은 고도로 결정화된 나노 구조와 일치하는 d-간격을 보여주었습니다. 표면 개질 후, UCN은 완충 용액으로 쉽게 분산되었습니다. 동적 광 산란은 수용액에서 DBCO-UCN의 유체역학적 직경이 약 96나노미터임을 나타냅니다.PAA 및 DBCO 변형 UCN의 제타 전위는 음전하를 띤 표면을 나타내며, 이는 수성 완충액의 용해도 및 안정성과 일치합니다. 상향 변환된 방출 테스트에서 PAA 및 DBCO 변형 UCN은 808나노미터 광을 조사했을 때 기본 코어 쉘 UCN과 동일한 방출 패턴을 보였습니다. 광개폐 채널 단백질을 발현하는 아지드 표지 HEK293 세포를 사용하여 DBCO-UCN의 생체 응용을 테스트했습니다.아지드 태그에서 UCN의 국소화는 DBCO 그룹이 아지드 함유 염료로 염색되었기 때문입니다. 이러한 세포가 근적외선에 노출되었을 때 DBCO-UCN은 형광 칼슘 지시약을 사용한 컨포칼 이미징 및 유세포 분석에서 볼 수 있듯이 세포막을 가로지르는 칼슘 이온의 흐름을 촉진했습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 이 절차에 따라 생체 적합성 표면 변형을 통해 코어-쉘 상향 변환 나노결정을 준비하는 방법과 살아있는 세포에서 광의존성 이온 채널을 활성화하기 위한 추가 바이오 응용 분야에 대해 잘 이해하게 될 것입니다.

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

Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

프로토콜 정보는 두 번째 고조파 발생 나노 입자와 생체 표지 인간 배아 줄기 세포 제공됩니다. 다 광자 현미경과 심장 클러스터로 분화하여 hESC의 조사에 대한 방법론도 제시된다.

재생 연구를위한 고조파 나노 입자

유기 염료 분자와 올레산으로 코팅된 상향 변환 나노 입자는 수용성이 아닙니다. 이 프로토콜은 유기 염료 분자를 전달하고 입자를 초기 소수성 용매에서 물로 상향 변환할 수 있는 '플러그 앤 플레이' 방법을 설명합니다.

&#39;플러그 앤 플레이&#39;방법은 양친 매성 고분자, 유기 염료 및 업 컨버팅 나노 입자를 포함하는 수분 산성 Nanoassemblies 만들기

CdS 또는 ZnS의 반도체 쉘로 코팅된 균일한 금 나노 입자의 합성이 수행됩니다. 반도체 코팅은 먼저 황화은 쉘을 증착하고 은 양이온을 아연 또는 카드뮴 양이온으로 교환하여 수행됩니다.

합성, 특성 및 하이브리드 금 / CD 및 금 /은 ZnS 코어 / 쉘 나노 입자의 작용 화

이 프로토콜에 갇힌된 단백질 키 니 아 제 A (PKA), 셀룰러 신호 변환 bioeffector 나노 입자 표면에 움직일, cytosol에 microinjected 이었고 upconverted 근처-적외선 (NIR) 방사선에서 자외선에 의해 활성화 유도 다운스트림 스트레스는 cytosol에서 섬유 분해.

원격으로 업 컨버전 나노 중재 니 Photoactivation에 의해 세포내 신호 변환 하는 통합된 시스템

자석으로 높은 반응 란타넘족 이온 킬레이트 화 polymolecular 어셈블리에 대 한 제작 절차 되 게 됩니다. 마그네틱 응답 nanopore 세포 막을 통해 밀어 남에 의해 맞게 어셈블리 크기에 의해 결정 됩니다. 어셈블리의 마그네틱 alignability 및 구조적인 변화 온도 유도 된 복굴절 측정, 핵 자기 공명 및 작은 각 중성자 뿌리기 무료 기법에 의해 감시 된다.

제작 절차 및 복굴절 측정 자석으로 응답 란타넘족 이온 킬레이트 화 인지질 어셈블리 설계에 대 한

여기서, 우리는 발광 하이퍼 스펙트럼 이미징 데이터를 얻고 하이퍼 스펙트럼 이미징 시스템을 사용하여 란탄 기반 단결정의 광학 이방성 기능을 분석하는 프로토콜을 제시합니다.

란탄제 기반 분자 단결정에서 광학 이방성 연구를 위한 도구로서의 하이퍼스펙트럼 이미징

이 프로토콜은 삼중 융합 상향 변환 촉진 체적 3D 인쇄를위한 광 중합성 수지에 후속 사용하기위한 상향 변환 나노 캡슐의 합성을 자세히 설명합니다.

삼중 융합 상향 변환 나노 캡슐 합성

여기에서는 잘 일치하는 결정 격자를 가진 비등구조 금속-유기 프레임워크(MOF) 쌍인 HKUST-1 및 MOF-5를 사용하여 단결정 코어-쉘의 2단계 합성을 위한 프로토콜을 시연합니다.

Synthesis of Single-Crystalline Core-Shell Metal-Organic Frameworks

잔류 발광 나노물질(PLNPs)의 합성을 위한 프로토콜과 자외선(365nm) 조사 하에서 잔광 효과를 활용하는 재기록 가능한 디스플레이 및 예술적 처리에서의 잠재적 응용 분야를 제시합니다.

Synthesis of persistent luminescent nanoparticles for rewritable display and illumination applications(재기록 가능한 디스플레이 및 조명 응용을 위한 영구 발광 나노입자의 합성)

본 연구는 두 가지 지속성 발광 세라믹인 SAO-B(파란색)와 SAO-G(녹색)의 표준 광학 측정, 예를 들어 열발광(TL)과 지속 발광(PersL)을 조사합니다. 전자 트랩 깊이를 제어함으로써 이 연구는 '온도 분해' 및 '시간 분해' 동적 위조 방지 방법을 혁신합니다.

스트론튬 알루미네이트 형광체에서의 트랩 깊이와 지속적인 발광의 위상 의존적 제어

학습하세요 고온 공침법을 이용한 코어-쉘 란타넘족 도핑 상향전환 나노결정 합성 및 생체적합성 표면 개질 방법을. 이 기술은 근적외선 광을 이용한 세포 내 이온 채널 조절에 활용됩니다.

코어-쉘 란타넘족 실수로 업 나노 세포 응용 프로그램의 합성

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