Een 'Plug and Play' methode om water verspreidende Nanoassemblies bevattende een Amfifiele Polymer, organische kleurstoffen en Upconverting Nanodeeltjes maken

Summary

Organic dye molecules and oleic acid coated upconverting nanoparticles are not water-soluble. This protocol describes a ‘plug and play’ method that enables the transfer of organic dye molecules and upconverting particles from their initial hydrophobic solvent to water.

Abstract

In this protocol, we first describe a procedure to synthesize lanthanide doped upconverting nanoparticles (UCNPs). We then demonstrate how to generate amphiphilic polymers in situ, and describe a protocol to encapsulate the prepared UCNPs and different organic dye molecules (porphyrins and diarylethenes) using polymer shells to form stable water-dispersible nanoassemblies. The nanoassembly samples containing both the UCNPs and the diarylethene organic dyes have interesting photochemical and photophysical properties. Upon 365 nm UV irradiation, the diarylethene group undergoes a visual color change. When the samples are irradiated with visible light of another specific wavelength, the color fades and the samples return to the initial colorless state. The samples also emit visible light from the UCNPs upon irradiation with 980 nm near-infrared light. The emission intensity of the samples can be tuned through alternate irradiation with UV and visible light. Modulation of fluorescence can be performed for many cycles without observable degradation of the samples. This versatile encapsulation procedure allows for the transfer of hydrophobic molecules and nanoparticles from an organic solvent to an aqueous medium. The polymer helps to maintain a lipid-like microenvironment for the organic molecules to aid in preservation of their photochemical behavior in water. Thus this method is ideal to prepare water-dispersible photoresponsive systems. The use of near-infrared light to activate upconverting nanoparticles allows for lower energy light to be used to activate photoreactions instead of more harmful ultraviolet light.

Introduction

Vandaag is er nog steeds een dringende behoefte aan nieuwe vormen van bio-imaging agenten te ontwikkelen. Veel nieuwe fluorescerende probes zijn goed gedocumenteerd. ^06/01 echter aanzienlijke verbeteringen in de beeldresolutie blijft een uitdaging. ⁷ Een praktische methode is om direct te moduleren de fluorescentie probes tussen een 'light' emitterende staat en een 'donkere' uitgeblust staat. ^12/08 Deze specifieke methode is toegepast op technologieën zoals gestimuleerde emissie uitputting ontwikkelen (STED) microscopie ^{13 en} stochastische optische reconstructie microscopie (STORM). ¹⁴

Protocol

1. Synthese van de NaYF ₄ / Yb ³⁺ / Er ³⁺ Upconverting Nanodeeltjes (UCNP)

1. Stel het apparaat als volgt:
   1. Plaats een 250 ml verwarmingsmantel op een regelmatige roerplaat en sluit de mantel op de thermische paar.
   2. Plaats een 250 ml rondbodemkolf uitgerust met een magnetische roerstaaf op de verwarmingsmantel met de juiste klemming.
   3. Sluit een lucht adapter links hals van de rondbodemkolf en sluit deze lucht adapter aan de Schlenk lijn plastic buis.
   4. Bevestig een glazen adapter rechts hals van de rondbodemkolf en hun een thermometer adapter op het glas adapter. Steek de temperatuursensor in ....

Results

Absorptiespectra en fotoluminescentie spectra werden verzameld voor het monster DAE-UCNP. De absorptiespectra worden gebruikt voor het vergelijken van de spectrale overlap tussen de gesloten diarylethene chromoforen en upconverting nanodeeltjes. Foto's van de monsters (zowel TPP-UCNP en DAE-UCNP) werden ook succesvolle inkapseling van organische kleurstofmoleculen en upconverting nanodeeltjes, die zijn gelegen binnen het amfifiele polymeer schelpen in de waterfase te tonen. De modulatie van fotochemie en fluorescent.......

Discussion

De nanodeeltjes gesynthetiseerd volgens dit protocol een grootteverdeling vanaf 20 tot 25 nm gecentreerd bij ongeveer 22,5 nm. ^26,27 Deze kunnen worden geclassificeerd als bolvormige deeltjes met een α-NaYF ₄ gastheer roosterstructuur. Er zijn twee belangrijke stappen in dit protocol. In de UCNP synthese, is het cruciaal om de verwarmingstemperatuur en de tijd zo nauwkeurig mogelijk te handhaven om een ​​nauwe verdeling van de deeltjesgrootte te verzekeren. Gelijktijdige toevoeging van NaOH en NH <.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Yttrium acetate	Sigma	326046	Yttrium(III) acetate hydrate
Ytterbium acetate	Sigma	544973	Ytterbium(III) acetate hydrate
Erbium acetate	Sigma	325570	Erbium(III) acetate hydrate
Oleic acid	Sigma	75096	analytical standard
Octadecene	Sigma	O806	Technical grade
NaOH	Sigma	S5881	reagent grade
NH4F	Sigma	216011	ACS reagent
Poly(styrene-co-maleic anhydride)	Sigma	442399	Average Mn = 1700
JeffAmine 2070	Huntsman	M-2070
Varian Carry 300	Agilent
JDSU NIR laser	JSDU	L4-9897510-100M	980 nm diode laser