Przedstawiono protokół syntezy nanokryształów (UCN) domieszkowanych lantanowców w skorupie rdzenia i ich komórkowych zastosowań do regulacji białek kanałowych przy oświetleniu światłem bliskiej podczerwieni (NIR).
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Synteza nanokryształów konwersji w górę domieszkowanych lantanowców w otoczce do zastosowań komórkowych
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Nanokryształy (UCN) domieszkowane lantanowców przyciągnęły wiele uwagi w ostatnich latach ze względu na ich obiecujące i kontrolowane właściwości optyczne, które pozwalają na absorpcję światła bliskiej podczerwieni (NIR) i mogą następnie przekształcić je w multipleksowane emisje, które obejmują szeroki zakres obszarów od UV do widzialnego do NIR. W artykule przedstawiono szczegółowe procedury eksperymentalne wysokotemperaturowej syntezy współstrącania UCN typu core-shell, które wprowadzają różne jony lantanowców do nanokryształów w celu efektywnego przekształcania wzbudzenia NIR przenikającego głęboko w tkanki (808 nm) w silną emisję niebieską przy 480 nm. Kontrolując modyfikację powierzchni za pomocą biokompatybilnego polimeru (kwas poliakrylowy, PAA), tak przygotowane UCN uzyskuje doskonałą rozpuszczalność w roztworach buforowych. Hydrofilowe nanokryształy są dalej funkcjonalizowane specyficznymi ligandami (dibenzylcyklooktyn, DBCO) w celu lokalizacji na błonie komórkowej. Po napromieniowaniu światłem NIR (808 nm) emisja niebieskiego w górę może skutecznie aktywować białko kanału bramkowanego światłem na błonie komórkowej i specyficznie regulować napływ kationów (np. Ca2 +) do cytoplazmy. Protokół ten zapewnia wykonalną metodologię syntezy UCN domieszkowanych lantanowców typu core-shell, a następnie biokompatybilnej modyfikacji powierzchni do dalszych zastosowań komórkowych.
Wprowadzenie
W ostatnich latach, nanokryształy domieszkowane lantanowców (UCNs) były szeroko stosowane jako alternatywa dla konwencjonalnych barwników organicznych i kropek kwantowych w zastosowaniach biomedycznych, które opierają się głównie na ich wyjątkowych właściwościach chemicznych i optycznych, w tym doskonałej biokompatybilności, wysokiej odporności na fotowybielanie i emisji o wąskim paśmie1,2,3. Co ważniejsze, mogą służyć jako obiecujący nanoprzetwornik o doskonałej głębokości penetracji tkanek in vivo, aby przekształcić wzbudzenie w bliskiej podczerwieni (NIR) w szerok....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Uwaga: Proszę zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznej (MSDS) przed użyciem. Podczas przeprowadzania syntezy UCN w wysokiej temperaturze (~290 °C) należy stosować wszystkie odpowiednie praktyki bezpieczeństwa, w tym stosowanie kontroli inżynieryjnych (okap wyciągowy) i środków ochrony osobistej (np. okularów ochronnych, rękawic, fartucha laboratoryjnego, spodni o pełnej długości i butów z zakrytymi palcami).
1. Synteza NaYF4:Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%)@NaYF4:Nd(20%) nanokryształy rdzenia-powłoki
- Synteza nanostruktury rdzeniowejNaYF 4:Yb/Tm....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Schematyczny proces syntezy nanocząstek z konwersją w górę (UCNs) o strukturze rdzeń-powłoka domieszkowanych lantanowcami przedstawiono na Rysunku 1 oraz Rysunku 2. Obrazy z transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (HRTEM) nanostruktur UCNs w formie rdzenia i rdzeń-powłoka zostały zebrane odpowiednio na (Rysunku 1). Nanocząstki UCNs p.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W artykule przedstawiono metodę syntezy nanokryształów konwersji w górę domieszkowanych lantanowców (UCN) i modyfikacji ich powierzchni za pomocą funkcjonalnych ugrupowań do zastosowań komórkowych. Ten nowatorski nanomateriał ma wyjątkowe właściwości optyczne, które mogą emitować promieniowanie UV i światło widzialne po wzbudzeniu światła NIR w procesie konwersji wielu fotonów. W tym protokole nanostruktury UCN typu core-shell (NaYF4:Yb/Tm/Nd (30/0,5/1%)@NaYF4:Nd (20%)) są przygotowywane metodą wspó.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Nie mamy nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca była częściowo wspierana przez NTU-AIT-MUV NAM/16001, RG110/16 (S), (RG 11/13) i (RG 35/15) przyznane na Uniwersytecie Technologicznym Nanyang w Singapurze oraz Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych (NSFC) (nr 51628201).
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1-oktadecenowy | Sigma Aldrich | O806 | Techniczny |
| kwas oleinowy | Sigma Aldrich | 364525 | Klasa techniczna |
| Metanol | Fisher Scientific | A412 | Klasa techniczna |
| Etanol Fisher Scientific | A405 | Klasa techniczna | |
| Aceton | Fisher Scientific | A18 | Klasa techniczna |
| Heksan | Sigma Aldrich | H292 | Techniczny |
| hydrat octanu tulu (III) (Tm(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 367702 | 99,9% na bazie metali śladowych |
| Hydrat octanu neodymu (III) (Nd(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 325805 | 99,9% metali śladowych |
| Podstawa Octan iterbu (III) hydrat (Yb(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 326011 | 99,9% meta śladowa na bazie |
| octanu itru(III) hydrat (Y(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 326046 | 99,9% na bazie metali śladowych |
| Wodorotlenek sodu (NaOH) | Sigma Aldrich | S5881 | odczynnik Fluorek |
| amonu (NH4F) | Odczynnik Sigma Aldrich | 338869 | ACS |
| Chlorowodór (HCl) | Odczynnik Fisher Scientific | A144 | |
| kwas poliakrylowy (PAA) | Sigma Aldrich | 323667 | średnia Mw 1800 |
| Hydrat 1-hydroksybenzotriazolu (HOBT) | Sigma Aldrich | 54802 | Odczynnik ACS |
| Chlorowodorek 1-etylo-3-(3-dimetyloaminopropylo)karbodimidu (EDC) | Sigma Aldrich | E7750 | handlowy |
| Dibenzocyklooktynoamina (DBCO-NH2) | Odczynnik ACS Sigma Aldrich | 761540 | |
| N,N-diizopropyloetyloamina (DIPEA) | Sigma Aldrich | D125806 | odczynnik ACS |
| Dimetylosulfotlenek (DMSO) | Fisher Scientific | BP231 | Techniczna |
| linia komórkowa HEK293 | ATCC | CRL-1573 | ludzka embrionalna nerka |
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | Sigma Aldrich | F1051 | Odczynnik ACS |
| Penicylina-Streptomycyna | Thermo Fisher | 15140122 | 10 000 U / ml |
| plazmid (pCAGGS-ChR2-Venus) | Addgene | 15753 | Plazmid wysyłany jako bakterie w agarze |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher | 11965092 | |
| Opti-Modified Eagle Medium (MEM) | Thermo Fisher | 51985034 | Reduced Serum |
| Lipofectamine 3000 Odczynnik do transfekcji | Thermo Fisher | L3000015 | Transfekcja na bazie lipidów |
| N-azydoacetylomannosamina, acetylowana (Ac4ManNAz) | Sigma Aldrich | A7605 | Odczynnik ACS |
| Trypsin-EDTA (0,25%) | Thermo Fisher | 25200056 | Czerwień fenolowa |
| Zestaw do obrazowania wapnia Rhod-3 AM | Thermo Fisher | R10145 | Barwnik fluorescencyjny |
| 5-karboksytetrametylodamino-azydek (Rhod-N3) | Sigma Aldrich | 760757 | Azide-fluor 545 |
| Naczynie konfekcyjne | ibidi GmbH | 81158 | Szklane dno, 35 mm |
| Stożkowe probówki wirówkowe o pojemności 50 ml | Greiner Bio-One | 227261 | Polipropylen |
| Stożkowe probówki wirówkowe o pojemności 15 ml | Greiner Bio-One | 188271 | Polipropylenowe |
| 1,5 ml stożkowe probówki wirówkowe | Greiner Bio-One | 616201 | Olej polipropylenowo-fenylometylosilikonowy |
| Clearco Products | 63148-52-7 | Mniej niż 320 stopni Celsjusza | |
| Termometr szklany | GH Zeal | L0111/10 | Od -10 do 360 stopni Celsjusza |
| Płytka 12-dołkowa | Sigma Aldrich | Z707775 | Polistyren |
Bibliografia
- Wang, F., et al. Tuning upconversion through energy migration in core-shell nanoparticles. Nat Mater. 10 (12), 968-973 (2011).
- Liu, Y., et al. Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy. Nat....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
Przeglądaj więcej artykułów
