Quantum dots (QD's) worden halfgeleidende nanokristallen die fluorescerende eigenschappen vertonen wanneer bestraald met licht 1. Door hun geringe grootte (2-5 nm), hetgeen vergelijkbaar met veel grotere biomoleculen en gemakkelijke biofunctionalization, QD zijn een zeer aantrekkelijk instrument voor biomedische toepassingen. Ze hebben gebruik in de biologische etikettering gevonden, single-molecule voor live-cell imaging, afgifte van geneesmiddelen, in vivo beeldvorming, detectie van pathogenen en cell tracking, onder vele andere toepassingen 2-8.
-Cd gebaseerde QDs zijn meestal gebruikt in biomedische toepassingen vanwege hun intense fluorescentie en smalle breedtes emissiepiek 9. Echter, zijn bezorgdheid geuit vanwege mogelijke toxiciteit van Cd 2+ ionen 10 die door middel van afbraak van de nanodeeltjes kunnen worden vrijgegeven. Recent zijn InP gebaseerde QDs onderzocht als alternatief voor Cd-gebaseerde QDs omdat ze hebben nog veel fluorescentie eigenschappenCd-gebaseerde QDs en kunnen meer biocompatibel 11 zijn. -Cd gebaseerde QDs gevonden aanzienlijk toxischer dan InP gebaseerde QDs in in vitro assays bij concentraties van slechts 10:00 zijn, na 48 uur 11.
De fluorescentie-emissie kleur van QDs is size-afstembare 1. Dat wil zeggen, de grootte van de QD toeneemt, de fluorescentie-emissie is rood verschoven. De grootte en de grootteverdeling van de dispersiteit QD te modificeren door wijzigen van de temperatuur, reactieduur, of voorloperconcentratie omstandigheden tijdens de reactie 12. Terwijl de emissiepiek van InP QDs typisch breder en minder intens dan Cd-gebaseerde QDs kan InP QDs worden gemaakt in een grote verscheidenheid aan kleuren gemaakt spectrale overlap te voorkomen en voldoende heftig voor biomedische toepassingen 12. De synthese die in dit protocol levert QDs met een rode emissie piek gecentreerd op 600 nm.
Verschillende stappen worden af genomenter synthese van de QD kernen van de optische integriteit van de QDs bijgehouden en compatibel voor biologische toepassingen te maken. Het oppervlak van de kern QD moet worden beschermd tegen oxidatie of oppervlaktefouten die kunnen leiden blussen; daarom wordt een ZnS shell bekleed over de kern te produceren InP / ZnS (kern / schil) QDS 13. Deze bekleding is aangetoond dat de fotoluminescentie van de QD product te beschermen. De aanwezigheid van zinkionen in InP QD synthese is aangetoond dat oppervlaktedefecten, evenals afname grootteverdeling 12 beperken. Zelfs de aanwezigheid van Zn2 + in het reactiemedium synthese van InZnP zeer onwaarschijnlijk 12. Na het bekleden resulteren InP / ZnS QDs bekleed hydrofobe liganden zoals trioctylfosfine oxide (TOPO) of oleylamine 12,14. Een amfifiele polymeer kan interageren met hydrofobe liganden op de QD oppervlak evenals bulk watermoleculen oplosbaarheid in water 15 geven. Amfifiele polymeren met carbocarboxylaat chemische groepen kunnen worden gebruikt als "chemical handles" naar de QDs verder te functionaliseren.
Dit protocol beschrijft de synthese en functionalisering van in water oplosbare InP / ZnS QDs met zeer intense fluorescentie-emissie en relatief kleine omvang dispergerend vermogen. Deze QDs zijn potentieel minder toxisch dan de veelgebruikte CdSe / ZnS QDs. Hierin de synthese van InP / ZnS QDs een praktische alternatief Cd-gebaseerde QDs voor biomedische toepassingen.