Name: Synthese van Cd-vrije InP / ZnS Quantum Dots Geschikt voor biomedische toepassingen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 56 s
Description: Leer de synthese van Cd-vrije InP/ZnS quantum dots voor biomedische toepassingen. Deze methode produceert hoogwaardige, wateroplosbare nanodeeltjes in minder dan één dag.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs dankbaar erkennen het Department of Chemistry en de Graduate College in Missouri State University voor hun steun aan dit project. We hebben ook de Electron Microscopy Laboratory van de Frederick National Laboratory for Cancer Research erkennen voor het gebruik van hun transmissie-elektronenmicroscoop en koolstof beklede roosters.

1. Synthese van indiumfosfide / zinksulfide (InP / ZnS) Quantum Dots <ol><li> Synthese van indiumfosfide (InP) Quantum Dot Cores <ol><li> Breng een 100 ml ronde bodem, 3-hals kolf met een 12-inch condensator. Voeg 30 ml oleylamine (OLA), 0,398 g indium (III) chloride (INCL 3), 0,245 g zink (II) chloride (ZnCl2) en roer tijdens evacuatie bij KT onder toepassing van een vacuüm gedurende 1 uur. De oplossing zou moeten verschijnen kleurloos met een witte neerslag. </li><li> Met behulp van een verwarmingsmantel met een thermokoppel en proportionele integrale afgeleide (PID) temperatuurregelaar, verhoging van de temperatuur van de oplossing tot 120 ° C. Evacueren de oplossing onder vacuüm gedurende 20 min om laagkokende onzuiverheden die kern groei kan beïnvloeden te verwijderen. Noot: Hoewel het mogelijk is om een ​​zandbad en thermometer, met een verwarmingsmantel en PID verhoogt de uniformiteit en reproduceerbaarheid van de reactieproducten. </li><li> Onder inert gas (bv, N 2), reflux de oplossing en gedurende 15 minuten verhogen van de temperatuur tot 220 ° C. De INCL 3 en ZnCl2 volledig oplossen, waardoor een lichtgele oplossing. Laat de temperatuur te stabiliseren gedurende 10 minuten. </li><li> Purge een wegwerp, 3 ml plastic spuit en 4 inch, 22 G naald met stikstofgas. Gebruik van de spuit, leveren snel 0,5 ml tris (dimethylamino) fosfine (TDMAP) aan de oplossing 3 INCL. De temperatuur van de oplossing enigszins af en keert terug naar 220 ° C. De oplossing verandert van transparant, lichtgeel tot ondoorzichtig, zwart. </li><li> Na 9,5 minuten, verwijder de reactiekolf van de verwarmingsmantel tot de temperatuur daalt onder 200 ° C. Om de integriteit van de InP kernen te beschermen, gaat direct naar ZnS bekleding in stap 1.2.1. </li></ol></li><li> Synthese van zinksulfide (ZnS) Quantum Dot Shells <ol><li> Plaats de reactiekolf uit stap 1.1.5 op een verwarmingsmantel en stabilisering van de temperature bij 200 ° C. Voeg langzaam 3,58 g dodecanethiol (DDT) in de loop van 15 seconden aan de oplossing bevattende InP QD. Laat de oplossing gedurende 1 uur reageren. Opmerking: ZnS wanddikte kan worden gevarieerd door het verhogen of verlagen van de hoeveelheid zinkstearaat toegevoegd in stap 1.2.4. Veranderen van de hoeveelheid ZnCl2 of dodecanethiol stapsgewijs 1.1.1 en 1.2.1 kunnen aanzienlijke invloed hebben op de kwaliteit van QDs door verandering van de reactiekinetiek. <ol><li> Daarna verwijdert de reactiekolf van de verwarmingsmantel en laat de oplossing afkoelen tot ongeveer 60 ° C. </li></ol></li><li> Zodra het InP / ZnS oplossing bereikt ~ 60 ° C, voeg 10 ml hexanen en breng de gehele oplossing van ongeveer 45 ml in een 50 ml polypropyleen centrifugebuis. Centrifugeer het monster (3000 xg gedurende 10 min) ongereageerd vaste voorlopers te verwijderen. </li><li> Breng voorzichtig de bovenstaande vloeistof in een 250 ml polypropyleen centrifuge fles, voeg 200 ml aceton, en centrifugeer de oplossing (3.000 xg gedurende 10 min) InP / ZnS QDs precipiteren. Dit volume kan ook gelijkmatig verdeeld in vier 50 ml buizen voor centrifugeren als een centrifuge met de nodige rotor / accessoires niet beschikbaar. Giet het supernatant en droog de QD pellet grondig met stikstofgas om aceton te verwijderen. </li><li> Resuspendeer de QDs in 20 ml OLA middels sonicatie, overgebracht in een 50 ml rondbodem, 3-hals kolf die 0,474 g zinkstearaat en roer. Evacueren de oplossing onder vacuum gedurende 20 min bij kamertemperatuur. </li><li> Onder stikstofgas, verhoog de temperatuur tot 180 ° C en laat de reactie verlopen gedurende 3 uur. Hoewel er geen merkbare visuele veranderingen aan de reactieoplossing die optreden tijdens deze reactie, toevoeging zinkstearaat verhoogt ZnS wanddikte, waardoor de QY door verbetering oppervlaktepassivering van QD 12. Nadat de reactie is voltooid, verwijdert de kolf uit de verhittingsmantel en laat de oplossing afkoelen tot ongeveer 60 ° C. </li><li> Zodra de InP / ZnS solutiOp bereikt ~ 60 ° C, voeg 20 ml hexanen en overbrengen naar een 50 ml polypropyleen centrifugebuis. Centrifugeer het monster (3000 xg gedurende 10 min) ongereageerd zinkstearaat verwijderen. </li><li> Breng voorzichtig de supernatant een 250 ml polypropyleen centrifugefles, voeg 200 ml aceton, en centrifugeer de oplossing (3000 g gedurende 10 min) neergeslagen InP / ZnS QDs. Scheid voorzichtig de bovenstaande en grondig droog met stikstofgas om aceton te verwijderen. </li><li> Los het InP / ZnS QD pellet in 30 ml hexaan. Vortex en ultrasone trillingen de oplossing kort om volledige dispersie te verzekeren. </li><li> Herhaal de zuivering de stappen 1.2.6-1.2.8 nog twee keer om grondig verwijderen van overtollige organische liganden te garanderen. Interacties tussen het amfifiele polymeer en QD in stap 1.2 kan worden aangetast in aanwezigheid van overmaat liganden. </li><li> Met berekeningen beschreven door Xie et al. 16, bepalen de grootte en concentratie van de gesynthetiseerde InP / ZnS QDs met UV-Vis spectroscopie. <br/&gt; Opmerking: De belangrijkste spectrale kenmerkend voor deze analyse is de schouder van de absorptiepiek. De golflengte en de absorptiewaarde van het maximum van de schouder wordt gebruikt om de grootte en de concentratie van de QDs berekenen respectievelijk. Deze reactie geeft kenmerkend ongeveer 5 umol QDs met een emissiepiek bij 600 nm. Om QDs van verschillende kleuren synthetiseren, kan de duur en / of temperatuur van de reactie worden veranderd. Een langere reactietijd en / of hogere temperatuur van de oplossing resulteert in een rood-verschoven emissiepiek. Zo zal het verhogen van de reactietemperatuur tot 240 ° C en handhaving reactietijd van 10 min leidt tot QDs met een 680 nm maximum emissie piek. Evenzo reductiereactie tijd 2 minuten en verdubbeling zinkchloride gebruikt leidt tot QDs met een 470 nm maximale emissiepiek. Deze InP / ZnS QDs zijn stabiel gedurende ten minste een maand bij 4 ° C in het donker onder inert gas. </li></ol></li></ol> 2. WaterOplosbaarheid van InP / ZnS Quantum Dots Met behulp van een amfifiel Polymer <ol><li> water Oplossen <ol><li> Met de InP / ZnS QDs van stap 1.2.10, verdun een deel van de QDs met hexanen tot 1 ml van 1 uM QD verkrijgen. <ol><li> In een centrifugebuis, transfer 0,25 ml InP / ZnS QDs in elke buis. Voeg 1 ml aceton of methanol aan de centrifugebuis en gecentrifugeerd (3000 g gedurende 10 min). Verwijder de bovenstaande vloeistof en los elk neerslag in 1 ml tetrahydrofuran (THF). </li><li> Breng de InP / ZnS QDs opgelost in THF in een 100 ml rondbodemkolf en verdun met 16 ml THF. Om het aantal aggregaten in oplossing te verminderen, ultrasone trillingen de QDs voor 5-10 min. </li></ol></li><li> Los op 30 mg poly (maleïnezuur andhydride- alt -1-octadeceen), 3- (dimethylamino) -1-propylamine (PMAL-d) in 10 ml moleculaire kwaliteit water. Waterbad sonicatie of zachtjes roeren tot de oplossing doorschijnend voldoende om het polymeer volledig op te lossen. Degebruik van vortex of krachtig roeren een grote bellen, die wisselwerking van het polymeer met de QD belemmert produceren. Voeg 10 ml polymeeroplossing de 100 ml rondbodemkolf die InP / ZnS QDs in THF. </li><li> Damp het THF QD / polymeeroplossing met een rotatieverdamper. Plaats de kolf in een ijsbad terwijl verdampen om de interactie tussen het polymeer en QD vergemakkelijken. Afhankelijk van de sterkte van het vacuüm, het meest THF afgedampt na 10 min en de oplossing wordt troebel. <ol><li> Zodra de oplossing tot 10 ml verdampt, verwijder de kolf uit de rotatieverdamper en voeg 30 ml moleculair-biologische kwaliteit water. Breng de kolf aan de filmverdamper en doorgaan met verdampen tot 2 ml. Deze laatste verdamping stap kan vele uren in beslag nemen; verzekeren wordt het ijsbad gehouden. </li></ol></li><li> Verwijder de wateroplosbare InP / ZnS QDs van rondbodemkolf met een pipet. Filtreer de oplossing met behulp van een QD 3 ml plastic spuit bevestigd aan een 0,1 urn nylon syringe filter in een 5 ml centrifugebuis. </li><li> Plaats de QDs in een 20.000 MWCO membraan dialyse-unit en dialyze tegen 0,05 M boraatbuffer pH 8,5 tot overmaat polymeer te verwijderen. (Voeg langzaam 0,05 M natriumtetraboraat-decahydraat tot 0,05 M boorzuur, onder krachtig roeren, tot de pH 8,5 om dit boraatbufferoplossing maken.) Een vacuüm concentrator Concentreer de QDs in boraatbuffer tot 1 ml. </li><li> Voor de opslag, te zuiveren van de oplossing met stikstofgas voordat afdichten met Parafilm. De in water oplosbare InP / ZnS QDs stabiel gedurende ten minste 4 maanden bij 4 ° C in het donker. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semicondictor+clusters%2C+nanocrystals%2C+and+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Semicondictor clusters, nanocrystals, and quantum dots.</a> Science. 271 (5251), 933-937 (1996).</li>
<li>Michalet, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+dots+for+live+cells%2C+in+vivo+imaging%2C+and+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics.</a> Science. 307 (5709), 538-544 (2005).</li>
<li>Jaiswal, J. K., Mattoussi, H., Mauro, J. M., Simon, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+multiple+color+imaging+of+live+cells+using+quantum+dot+bioconjugates%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Long-term multiple color imaging of live cells using quantum dot bioconjugates.</a> Nat. Biotechnol. 21 (1), 47-51 (2009).</li>
<li>Deerinck, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+fluorescent+quantum+dots+to+confocal%2C+multiphoton%2C+and+electron+microscopic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+Pathol%22%5BJournal%5D)">The application of fluorescent quantum dots to confocal, multiphoton, and electron microscopic imaging.</a> Toxicol. Pathol. 36 (1), 112-116 (2008).</li>
<li>Smith, A. M., Duan, H., Mohs, A. M., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioconjugated+quantum+dots+for+in+vivo+molecular+and+cellular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Bioconjugated quantum dots for in vivo molecular and cellular imaging.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 60 (11), 1226-1240 (2008).</li>
<li>Jamieson, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+applications+of+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Biological applications of quantum dots.</a> Biomaterials. 28 (31), 4717-4732 (2007).</li>
<li>Lidke, D. S., Arndt-Jovin, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+takes+a+quantum+leap%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology%22%5BJournal%5D)">Imaging takes a quantum leap.</a> Physiology. 19, 322-325 (2004).</li>
<li>Fichter, K. M., Flajolet, M., Greengard, P., Vu, T. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+G-protein-couple+receptor+endosomal+trafficking+pathways+revealed+by+single+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Kinetics of G-protein-couple receptor endosomal trafficking pathways revealed by single quantum dots.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107 (43), 18658-18663 (2010).</li>
<li>Smith, A. M., Ruan, G., Rhyner, M. N., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+luminescent+quantum+dots+for+in+vitro+molecular+and+cellular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Engineering luminescent quantum dots for in vitro molecular and cellular imaging.</a> Ann. Biomed. Eng. 34 (1), 3-14 (2006).</li>
<li>Derfus, A. M., Chan, W. C. W., Bhatia, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+the+cytotoxicity+of+semiconductor+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Probing the cytotoxicity of semiconductor quantum dots.</a> Nano Lett. 4 (1), 11-18 (2004).</li>
<li>Brunetti, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((InP%2FZnS+as+a+safer+alternative+to+CdSe%2FZnS+core%2Fshell+quantum+dots%3A+in+vitro+and+in+vivo+toxicity+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">InP/ZnS as a safer alternative to CdSe/ZnS core/shell quantum dots: in vitro and in vivo toxicity assessment.</a> Nanoscale. 5 (1), 307-317 (2013).</li>
<li>Song, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amine-derived+synthetic+approach+to+color-tunable+InP%2FZnS+quantum+dots+with+high+fluorescent+qualities%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanopart.+Res%22%5BJournal%5D)">Amine-derived synthetic approach to color-tunable InP/ZnS quantum dots with high fluorescent qualities.</a> J. Nanopart. Res. 15 (1750), (1750).</li>
<li>Dabbousi, B. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%28CdSe%29ZnS+core-shell+quantum+dots%3A+Synthesis+and+characterization+of+a+size+series+of+highly+luminescent+nanocrystallites%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">(CdSe)ZnS core-shell quantum dots: Synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrystallites.</a> J. Phys. Chem. B. 101 (46), 9463-9475 (1997).</li>
<li>Micic, O. I., Curtis, C. J., Jones, K. M., Sprague, J. R., Nozik, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+InP+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of InP quantum dots.</a> J. Phys. Chem. 98 (19), 4966-4969 (1994).</li>
<li>Qi, L., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+dot-amphipol+nanocomplex+for+intracellular+delivery+and+realtime+imaging+of+siRNA%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Quantum dot-amphipol nanocomplex for intracellular delivery and realtime imaging of siRNA.</a> ACS Nano. 2 (7), 1403-1410 (2008).</li>
<li>Xie, R., Zheng, L., Peng, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nucleation+kinetics+vs+chemical+kinetics+in+the+initial+formation+of+semiconductor+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Nucleation kinetics vs chemical kinetics in the initial formation of semiconductor nanocrystals.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (42), 15457-15466 (2009).</li>
<li>Williams, A. T. R., Winfield, S. A., Miller, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relative+fluorescence+quantum+yields+using+a+computer-controlled+luminescence+spectrometer%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Relative fluorescence quantum yields using a computer-controlled luminescence spectrometer.</a> Analyst. 108, 1067-1071 (1983).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+An+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: An open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat. Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Schnieder, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIH+image+to+ImageJ%3A+25+years+of+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">NIH image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nat. Methods. 9, 671-675 (2012).</li>
<li>Jin, Y., Kannan, S., Wu, M., Zhao, J. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toxicity+of+luminescent+silica+nanoparticles+to+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Res.+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Toxicity of luminescent silica nanoparticles to living cells.</a> Chem. Res. Toxicol. 20 (8), 1126-1133 (2007).</li>
<li>Corazzari, I., Gilardino, A., Dalmazzo, S., Fubini, B., Lovisolo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localization+of+CdSe%2FZnS+quantum+dots+in+the+lysosomal+acidic+compartment+of+cultured+neurons+and+its+impact+on+viability%3A+potential+role+of+ion+release%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+In+Vitro%22%5BJournal%5D)">Localization of CdSe/ZnS quantum dots in the lysosomal acidic compartment of cultured neurons and its impact on viability: potential role of ion release.</a> Toxicol. In Vitro. 27 (2), 752-759 (2013).</li>
<li>Pons, T., Uyeda, H. T., Medintz, I., Mattoussi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+dimensions%2C+electrophoretic+mobility%2C+and+stability+of+hydrophilic+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic dimensions, electrophoretic mobility, and stability of hydrophilic quantum dots.</a> J. Phys. Chem. B. 110 (41), 20308-20316 (2006).</li>
<li>Durisic, N., Wiseman, P., Grutter, P., Heyes, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+common+mechanism+underlies+the+dark+fraction+formation+and+fluorescence+blinking+of+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">A common mechanism underlies the dark fraction formation and fluorescence blinking of quantum dots.</a> ACS Nano. 3 (5), 1167-1175 (2009).</li>
<li>Vermehren-Schmaedick, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+intracellular+trafficking+dynamics+of+brain-derived+neurotropic+factor+complexes+in+the+neuronal+soma+revealed+by+single+quantum+dot+tracking%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous intracellular trafficking dynamics of brain-derived neurotropic factor complexes in the neuronal soma revealed by single quantum dot tracking.</a> PLoS ONE. 9 (4), e95113(2014).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dit protocol geeft de synthese van sterk fluorescerende InP / ZnS QDs die kunnen worden gebruikt in vele biologische systemen. QD producten hier gesynthetiseerd vertoonde een fluorescentie-emissie piek gecentreerd op 600 nm met een FWHM van 73 nm (figuur 1), die vergelijkbaar is met andere eerder beschreven synthesen 12. Reactietijd en reactietemperatuur zijn uiterst cruciale stappen vanwege hun diepgaande invloed op QD synthese kwaliteit en herhaalbaarheid. Na oplossen in water, de QDs was v...

A correction was made to: <a href="http://www.jove.com/video/53684/synthesis-cd-free-inpzns-quantum-dots-suitable-for-biomedical" target="_blank">Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications</a>. There was an error with an author's given name. The author's name was corrected to:
Katye M. Fichter
from:
Kathryn M. Fichter

A correction was made to: <a href="http://www.jove.com/video/53684/synthesis-cd-free-inpzns-quantum-dots-suitable-for-biomedical" target="_blank">Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications</a>.

Erratum: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

Quantum dots (QD&#39;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 &quot;chemical handles&quot; 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.

<table><tbody><tr><td>Oleylamine</td><td>Acros</td><td>129540010</td><td></td></tr><tr><td>Zink(II) chloride</td><td>Sigma</td><td>030-003-00-2</td><td></td></tr><tr><td>Indium(III) chloride</td><td>Chem-Impex</td><td>24560</td><td></td></tr><tr><td>Tris(dimethylamino)fosfine</td><td>Encompass</td><td>50-901-10500</td><td></td></tr><tr><td>1-dodecanethiol</td><td>Acros</td><td>117625000</td><td></td></tr><tr><td>Hexaan</td><td>Fisher Sci</td><td>H292-4</td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td>TransChemical</td><td>UN 1090</td><td></td></tr><tr><td>Zinksterinaat</td><td>Aldrich Chem</td><td>307564-1KG</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuraan</td><td>Acros</td><td>34845-0010</td><td></td></tr><tr><td>Moleculair Water</td><td>Fisher Sci</td><td>BP2470-1</td><td></td></tr><tr><td>Poly(maleïnezuuranhydride-alt-1-tetradeceen), 3-(dimethylamino)-1-propylamine derivaat</td><td>Sigma</td><td>90771-1G</td><td></td></tr><tr><td>Boorzuur</td><td>Fisher Sci</td><td>BP168-500</td><td></td></tr><tr><td>Natriumtetraboraat decahydraat</td><td>Fisher Sci</td><td>BP175-500</td><td></td></tr><tr><td>Rhodamine B</td><td>Aldrich Chem</td><td>R95-3</td><td></td></tr><tr><td>Stikstofgas</td><td>Airgas</td><td>UN1066</td><td></td></tr><tr><td>Trypan blauw</td><td>Thermo Sci</td><td>SV30084.01</td><td></td></tr><tr><td>3 ml plastic Luer-lock spuit</td><td>BD</td><td>309657</td><td></td></tr><tr><td>Luer-lock naald</td><td>Air-Tite</td><td>8300014471</td><td>4 inch, 22 gauge</td></tr><tr><td>50 ml polypropyleen centrifugeerbuisje</td><td>Falcon</td><td>352098</td><td></td></tr><tr><td>250 ml centrifugeerfles</td><td>Thermo Sci</td><td>05-562-23</td><td>Nalgene PPCO</td></tr><tr><td>5 ml centrifugeerbuisjes</td><td>Argos-Tech</td><td>T2076</td><td></td></tr><tr><td>1.5 ml microcentrifugebuisjes</td><td>Bio Plas</td><td>4150</td><td></td></tr><tr><td>0.1 μm Spuitfilter</td><td>Whatman</td><td>6786-1301</td><td>Puradisc 13 mm nylon filter</td></tr><tr><td>Slide-A-Lyzer MINI Dialyse-eenheid</td><td>Thermo Sci</td><td>69590</td><td>20.000 MWCO</td></tr><tr><td>Rotorverdamper</td><td>Heidolph</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge 5072</td><td>Eppendorf</td><td></td><td>Zwaaiende emmer met 50&nbsp;ml buisadapters</td></tr><tr><td>Lambda 650 UV/VIS Spectrometer</td><td>Perkin Elmer</td><td></td><td>UV-Vis Spectrofotometer</td></tr><tr><td>LS 55 Fluorescerend Spectrometer</td><td>Perkin Elmer</td><td></td><td>Fluorometer</td></tr><tr><td>Axio Observer.A1</td><td>Zeiss</td><td></td><td>epifluorescentiemicroscoop</td></tr><tr><td>AxioCam MRm</td><td>Zeiss</td><td></td><td>CCD Camera</td></tr><tr><td>Tecnai TF20 Microscoop</td><td>FEI</td><td></td><td>Transmissie-elektronenmicroscoop</td></tr><tr><td>TEM Eagle CCD</td><td>FEI</td><td></td><td>TEM CCD Camera</td></tr><tr><td>NanoBrook Omni DLS</td><td>Brookhaven</td><td></td><td>Dynamisch lichtverstrooiingsinstrument</td></tr></tbody></table>

synthese van cd-vrije inp / zns quantum dots geschikt voor biomedische toepassingen

Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

Fluorescente nanokristallen, specifiek kwantumdots, zijn een nuttig hulpmiddel geweest voor vele biomedische toepassingen. Voor succesvol gebruik in biologische systemen moeten kwantumdots zeer fluoresceren en klein/monodispers zijn in grootte. Hoewel veelgebruikte cadmium-gebaseerde kwantumdots deze eigenschappen bezitten, zijn ze mogelijk toxisch vanwege de mogelijke afgifte van Cd2+-ionen door degradatie van nanodeeltjes. Indium-gebaseerde kwantumdots, specifiek InP/ZnS, zijn recent onderzocht als een haalbare alternatief voor cadmium-gebaseerde kwantumdots vanwege hun relatief vergelijkbare fluorescentie-eigenschappen en grootte. De hier gepresenteerde synthese maakt gebruik van standaard hot-injectiontechnieken voor effectieve nanodeeltjesgroei; echter, eigenschappen van nanodeeltjes zoals grootte, emissiegolflengte en emissie-intensiteit kunnen drastisch veranderen door kleine veranderingen in de reactieomstandigheden. Daarom moeten reactieomstandigheden zoals temperatuur, reactieduur en precursorconcentratie nauwkeurig worden gehandhaafd om reproduceerbare producten op te leveren. Omdat kwantumdots niet inherent oplosbaar zijn in waterige oplossingen, moeten ze ook een oppervlaktemodificatie ondergaan om oplosbaarheid in water te verlenen. In dit protocol wordt een amfifiel polymeer gebruikt om te interageren met zowel hydrofobe liganden op het kwantumdot-oppervlak als bulk-oplosmiddel watermoleculen. Hier wordt een gedetailleerd protocol gegeven voor de synthese van zeer fluorescerende InP/ZnS-kwantumdots die geschikt zijn voor gebruik in biomedische toepassingen.

De ongecoate InP cores niet aantonen substantiële zichtbare fluorescentie door oog. Echter, InP / ZnS (kern / schil) quantum dots lijken te fel fluoresceren op het oog onder UV-bestraling. De fluorescentie van InP / ZnS QDs werd gekarakteriseerd met fluorescentiespectroscopie. Het fluorescentiespectrum van QD in hexanen (figuur 1) geëxciteerd bij 533 nm demonstreert grote piek gecentreerd op 600 nm met een breedte op halve hoogte (FWHM) van 73 nm. Terwijl de absorptie (0...

In dit protocol wordt de synthese van Cd-vrije InP/ZnS kwantumdots (QD's) beschreven. QD's op basis van InP winnen aan populariteit vanwege de toxiciteit van Cd2+-ionen die kunnen vrijkomen door de degradatie van nanodeeltjes. Na de synthese worden QD's opgelost in water met behulp van een amfifiel polymeer voor gebruik in biomedische toepassingen.

Synthese van Cd-vrije InP / ZnS Quantum Dots Geschikt voor biomedische toepassingen

Fluorescent nanocrystals, specifically quantum dots, have been a useful tool for many biomedical applications. For successful use in biological systems, ...

Het algemene doel van deze procedure is om hoogfluorescerende Indium Fosfide Zink Sulfide Kwantumdeeltjes te synthetiseren die geschikt zijn voor biomedische toepassingen. Deze methode kan helpen bij het verduidelijken van belangrijke vragen over de synthese van Kwantumdeeltje Nanodeeltjes door specifieke stappen te demonstreren die cruciaal zijn om hoogwaardige Kwantumdeeltjes te bereiken. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de productie van hoogwaardige, wateroplosbare Kwantumdeeltjes.Haalbaar voor biologische systemen die in minder dan een dag kunnen worden gesynthetiseerd. Om de synthese te beginnen, plaats een 100 milliliter ronde bodem, driehalskolven met een 12-inch condensor. 0,398 gram Indium Chloride, 30 milliliter Oleylamine, of OLA, en 0,245 gram Zink Chloride.Roer terwijl u bij kamertemperatuur vacuüm aanbrengt gedurende een uur. De oplossing moet er kleurloos uitzien met een witte neerslag. Gebruik een verwarmingsmantel met een Thermokoppel en PID Temperatuurregelaar om de temperatuur van de oplossing te verhogen tot 120 graden Celsius.Gebruik van een verwarmingsmantel en PID verhoogt de uniformiteit en reproduceerbaarheid van het reactieproduct. Evacueer de oplossing onder vacuüm gedurende 20 minuten om laagkokende onzuiverheden te verwijderen die de kerngroei kunnen beïnvloeden. Onder inerte gas, reflux de oplossing en verhoog de temperatuur tot 223 graden Celsius gedurende 15 minuten.Het Indium Chloride en Zink Chloride lossen volledig op, resulterend in een lichtgele oplossing. Laat de temperatuur gedurende 10 minuten stabiliseren. Vervolgens, spoel een wegwerp drie milliliter plastic spuit en 4-inch 22 gauge naald met Stikstof gas.De injectie van TDMAP is een kritische stap in deze procedure omdat de injectie de dispersiteit van de resulterende Indium Fosfide Kwantumdeeltjes sterk kan beïnvloeden. Gebruik de spuit om snel 0,5 milliliter TDMAP aan de Indium Chloride oplossing te leveren. De oplossingstemperatuur daalt lichtjes en keert terug naar 220 graden Celsius terwijl de oplossing verandert van transparant lichtgeel naar ondoorzichtig zwart.Na negen en een half minuten, verwijder de reactiekolf van de verwarmingsmantel tot de temperatuur daalt onder 200 graden Celsius. Om de integriteit van de Indium Fosfide kernen te beschermen, ga direct verder met de Zink Sulfide coating. Plaats de reactiekolf met de Indium Fosfide Kwantumdeeltjes op een verwarmingsmantel en stabiliseer de temperatuur op 200 graden Celsius.Voeg langzaam 3,58 gram DDT toe aan de oplossing gedurende 15 seconden. Laat de oplossing een uur reageren, verwijder de reactiekolf van de verwarmingsmantel en laat de oplossing afkoelen tot ongeveer 60 graden Celsius. Zodra de Indium Fosfide Zink Sulfide oplossing ongeveer 60 graden Celsius bereikt, voeg 10 milliliter Hexaan toe.Breng vervolgens de gehele oplossing van ongeveer 45 milliliter over naar een 50 milliliter polypropyleen centrifugeerbuis. Centrifugeer het monster om ongereageerde vaste voorlopers te verwijderen. Verwijder voorzichtig de Supernatant en voeg 200 milliliter Aceton toe.Deel de resulterende oplossing gelijkmatig op in vier 15 milliliter centrifugeerbuizen. Centrifugeer vervolgens de oplossing om de Indium Fosfide Zink Sulfide Kwantumdeeltjes te bezinken. Decanteer de supernatant en droog de Kwantumdeeltje pellet grondig met Stikstof gas om Aceton te verwijderen.Vervolgens suspenderen we de Kwantumdeeltjes in 20 milliliter OLA met behulp van Sonicatie. Breng vervolgens de hergesuspendeerde Kwantumdeeltjes over naar een 50 milliliter ronde bodem driehalskolven met 0,474 gram Zink Stearaat en roer. Evacueer de oplossing onder vacuüm gedurende 20 minuten bij kamertemperatuur.Onder Stikstof gas, verhoog de temperatuur tot 180 graden Celsius en laat de reactie drie uur doorgaan. Na voltooiing van de reactie, verwijder de kolf van de verwarmingsmantel en laat de oplossing afkoelen tot ongeveer 60 graden Celsius. Zodra de Indium Fosfide Zink Sulfide oplossing ongeveer 60 graden Celsius bereikt, voeg 20 milliliter Hexaan toe.Breng vervolgens het monster over naar een 50 milliliter polypropyleen centrifugeerbuis voordat u centrifugeert om ongereageerde Zink Stearaat te verwijderen. Voeg na centrifugatie 200 milliliter Aceton toe aan de Supernatant en centrifugeer met dezelfde procedure als eerder. Nadat de pellet grondig is gedroogd met Stikstof gas, om het Aceton te verwijderen, lost u de Indium Fosfide Zink Sulfide Kwantumdeeltje pellet op in 30 milliliter Hexaan.Vortex en soniceer de oplossing kort om volledige dispersie te garanderen. Het verwijderen van overtollige liganden is een cruciale stap in deze procedure. Als dit niet wordt gedaan, zal dit een negatieve invloed hebben op de efficiëntie van het overbrengen van de Kwantumdeeltjes naar waterige oplossingen met behulp van PMAL-d Herhaal deze zuiveringsstappen nog twee keer om een grondige verwijdering van overtollige organische liganden te garanderen.Interacties tussen het amfifiele polymeer en het Kwantumdeeltje kunnen worden aangetast in aanwezigheid van overtollige liganden. Na zuivering, bepaal de grootte en concentratie van de gesynthetiseerde Indium Fosfide Zink Sulfide Kwantumdeeltjes met behulp van UV-Visibele Spectroscopie. Verdun een deel van de gesynthetiseerde Indium Fosfide Zink Sulfide Kwantumdeeltjes met Hexaan om één milliliter van één micromolair Kwantumdeeltjes te verkrijgen.In een centrifugeerbuis, breng 0,25 milliliter Indium Fosfide Zink Sulfide Kwantumdeeltjes over naar elke buis. Voeg één milliliter Aceton of menthol toe aan de centrifugeerbuis en centrifugeer. Verwijder voorzichtig de supernatant en los elk bezinksel op in één milliliter Tetrahydrofuraat of THF.Breng vervolgens de Indium Fosfide Zink Sulfide Kwantumdeeltjes opgelost in THF over naar een 100 milliliter ronde bodem kolf en verdun met 16 milliliter THF. Om het aantal aggregaten in oplossing te verminderen, soniceer de Kwantumdeeltjes gedurende vijf tot tien minuten. Los vervolgens 30 milligram PMAL-d en 10 milliliter moleculair grad Water op.Water rond sonicatie of zacht roeren tot

synthesis-cd-free-inpzns-quantum-dots-suitable-for-biomedical

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Nanodeeltjes zoals halfgeleidende kwantumdots (QD) kan worden fotoactiveerbare middelen maken voor anti-microbiële of anti-kanker toepassingen. Deze techniek laat zien hoe water-oplosbaar te cadmium (CdTe) QDs, vervoegen ze een antibioticum, en het uitvoeren van een bacteriële remming test op basis van groeicurven en kiemgetal.

Solubilisatie en Bio-vervoeging van Quantum Dots en bacteriële toxiciteit Testen door de groeicurve en Kiemgetal

We beschrijven de bereiding van colloïdale quantum dots met minimale hydrodynamische grootte voor single-molecule fluorescentie beeldvorming. Vergeleken met conventionele quantum dots, deze nanodeeltjes zijn vergelijkbaar in grootte met globulaire eiwitten en zijn geoptimaliseerd voor single-molecule helderheid, stabiliteit tegen afbraak en resistentie tegen specifieke binding aan eiwitten en cellen.

Compact Quantum Dots voor Single-molecule Imaging

Een protocol voor de gezaaide synthese van staafvormige en tetrapod-vormige multicomponent nanostructuren bestaande uit CdS en CdSe wordt gepresenteerd.

Gezaaide Synthese van CdSe / CdS Rod en Tetrapod nanokristallen

We bieden gedetailleerde instructies voor de bereiding van monovalente gerichte quantum dots (mQD's) van fosforothioaat-DNA van gedefinieerde lengte. DNA-wikkeling vindt plaats met een hoge opbrengst en daarom hoeven de producten niet gezuiverd te worden. We demonstreren het gebruik van de SNAP-tag om mQD's te richten op celoppervlaktereceptoren voor live-celbeeldvormingstoepassingen.

Productie en Targeting van Monovalent Quantum Dots

De synthese van uniforme goudnanodeeltjes bedekt met halfgeleiderschelpen van CdS of ZnS wordt uitgevoerd. De halfgeleidercoating wordt uitgevoerd door eerst een zilversulfidelaagje af te zetten en de zilverkationen uit te wisselen voor zink- of cadmiumkationen.

Synthese, karakterisering en functionalisering van de hybride AU / CdS en Au / ZnS Core / Shell Nanodeeltjes

Hier presenteren we een methode om ligand-vrije cadmiumsulfide (CdS) nanodeeltjes te synthetiseren op basis van een uniek zwavelcopolymeer. Het zwavelcopolymeer fungeert als een hoogtemperatuuroplosmiddel en een zwavelbron tijdens de synthese van de nanodeeltjes en stabiliseert de nanodeeltjes na de reactie.

Synthese van Ligand-vrij CdS Nanodeeltjes binnen een Zwavel copolymeermatrix

Hier, we bereiden en karakteriseren van nieuwe boomachtige hiërarchische ZnO / CdSSe nanostructuren, waarbij CdSSe takken worden geteeld op verticaal uitgelijnd ZnO nanodraden. De resulterende nanotrees een potentiële materialen voor zonne-energie conversie en andere opto-elektronische inrichtingen.

Synthese van Hierarchical ZnO / CdSSe heterostructuur Nanotrees

Een protocol wordt gepresenteerd voor het fabriceren van hoogwaardige, zuiver blauw ZnCdS/ZnS gebaseerde quantum dots lichtdioden door gebruik te maken van een autoxidized aluminium kathode.

Verbeterde Electron injectie en Exciton opsluiting voor zuivere blauwe Quantum-Dot-lichtdioden door de invoering van gedeeltelijk geoxideerd aluminium Cathode

Een protocol voor de synthese van in37P20(O2C14H27)51 clusters en hun bekering tot indium fosfide Quantum dots wordt gepresenteerd.

Synthese van in37P20(O2CR)51 clusters en hun conversie naar InP Quantum dots

Een betrouwbare en gemakkelijk reproduceerbare methode voor de voorbereiding van functionalizable, nabij-infrarood uitzendende fotoluminescente goudnanoclusters en hun directe detectie in HeLa-cellen door stromingscytometrie en confocale laserscanningmicroscopie wordt beschreven.

Synthese van near-infrared emitting gold nanoclusters voor biologische toepassingen

Hier beschrijven we een protocol voor de bereiding van quantum dot nanobeads (QDNB) en de detectie van ziektebiomarkers met behulp van QDNB-gebaseerde lateral flow immunoassay strips. De testresultaten kunnen binnen 15 minuten kwalitatief worden beoordeeld onder UV-lichtverlichting en kwantitatief worden gemeten met behulp van een fluorescerende striplezer.

Fluorescerende laterale flow-immunoassay op basis van Quantum Dots nanobeads

Leer de synthese van Cd-vrije InP/ZnS quantum dots voor biomedische toepassingen. Deze methode produceert hoogwaardige, wateroplosbare nanodeeltjes in minder dan één dag.

Synthese van Cd-vrije InP / ZnS Quantum Dots Geschikt voor biomedische toepassingen

Meer video's verkennen