Synteza bezkadgingowych kropek kwantowych InP/ZnS odpowiednich do zastosowań biomedycznych

Ogólnym celem tej procedury jest synteza wysoce fluorescencyjnych kropek kwantowych siarczku z fosforku indu, które są odpowiednie do zastosowań biomedycznych. Metoda ta może pomóc w wyjaśnieniu kluczowych pytań dotyczących syntezy nanocząstek kropek kwantowych poprzez pokazanie konkretnych kroków, które są kluczowe dla uzyskania wysokiej jakości kropek kwantowych. Główną zaletą tej techniki jest produkcja wysokiej jakości, rozpuszczalnych w wodzie kropek kwantowych.

Nadaje się do stosowania w systemach biologicznych, które można zsyntetyzować w czasie krótszym niż jeden dzień. Aby rozpocząć syntezę, zamontuj 100-mililitrową kolbę okrągłodenną z trzema szyjkami z 12-calowym skraplaczem. 0,398 grama chlorku indu, 30 mililitrów oleiloaminy lub OLA i 0,245 grama chlorku.

Mieszać podczas opróżniania w temperaturze pokojowej za pomocą próżni przez godzinę. Roztwór powinien wydawać się bezbarwny z białym osadem. Użyj płaszcza grzewczego z termoparą i regulatorem temperatury PID, aby zwiększyć temperaturę roztworu do 120 stopni Celsjusza.

Zastosowanie płaszcza grzewczego i PID zwiększa jednorodność i odtwarzalność produktu reakcji. Opróżnij roztwór pod próżnią przez 20 minut, aby usunąć zanieczyszczenia o niskiej temperaturze wrzenia, które mogą wpływać na wzrost rdzenia. Pod gazem obojętnym refluksuj roztwór i zwiększ temperaturę do 223 stopni Celsjusza na 15 minut.

Chlorek indu i chlorek całkowicie się rozpuszczają, tworząc bladożółty roztwór. Pozwól, aby temperatura ustabilizowała się przez 10 minut. Następnie przepłucz jednorazową plastikową strzykawkę o pojemności trzech mililitrów i 4-calową igłę o rozmiarze 22 za pomocą azotu.

Wstrzyknięcie TDMAP jest krytycznym krokiem w tej procedurze, ponieważ wstrzyknięcie może znacznie wpłynąć na dyspersję powstałych kropek kwantowych fosforku indu. Za pomocą strzykawki szybko dostarczyć 0,5 mililitra TDMAP do roztworu chlorku indu. Temperatura roztworu nieznacznie spada i powraca do 220 stopni Celsjusza, podczas gdy roztwór zmienia się z przezroczystego bladożółtego na nieprzezroczysty.

Po dziewięciu i pół minutach wyjąć kolbę reakcyjną z płaszcza grzewczego, aż temperatura spadnie poniżej 200 stopni Celsjusza. Aby chronić integralność rdzeni z fosforku indu, przejdź bezpośrednio do powłoki z siarczku. Umieścić kolbę reakcyjną zawierającą kropki kwantowe fosforku indu na płaszczu grzewczym i ustabilizować temperaturę na poziomie 200 stopni Celsjusza.

Powoli dodawaj 3,58 grama DDT do roztworu w ciągu 15 sekund. Po pozostawieniu roztworu na reakcję przez godzinę, zdjąć kolbę reakcyjną z płaszcza grzewczego i pozostawić roztwór do ostygnięcia do około 60 stopni Celsjusza. Gdy roztwór siarczku z fosforku indu osiągnie około 60 stopni Celsjusza, dodaj 10 mililitrów heksanów.

Następnie przenieś cały roztwór o objętości około 45 mililitrów do 50-mililitrowej polipropylenowej probówki wirówkowej. Odwirować próbkę w celu usunięcia nieprzereagowanych stałych prekursorów. Ostrożnie usuń supernatant i dodaj 200 mililitrów acetonu.

Równo podziel powstały roztwór na cztery 15-mililitrowe probówki wirówkowe. Następnie odwirować roztwór, aby wytrącić kropki kwantowe siarczku z fosforku indu. Zdekantować supernatant i dokładnie wysuszyć osad Quantum Dot gazowym azotem w celu usunięcia acetonu.

Następnie zawieszamy kropki kwantowe w 20 mililitrach OLA za pomocą Sonication. Następnie przenieś zawieszone kropki kwantowe do 50-mililitrowej kolby z trzema szyjkami o okrągłym dnie zawierającej 0,474 grama stearynianu i wymieszaj. Opróżnij roztwór pod próżnią przez 20 minut w temperaturze pokojowej.

W obszarze Azot gazowy zwiększ temperaturę do 180 stopni Celsjusza i pozwól reakcji postępować przez trzy godziny. Po zakończeniu reakcji zdjąć kolbę z płaszcza grzewczego i pozostawić roztwór do ostygnięcia do około 60 stopni Celsjusza. Gdy roztwór siarczku z fosforku indu osiągnie około 60 stopni Celsjusza, dodaj 20 mililitrów heksanów.

Następnie przenieś próbkę do 50-mililitrowej probówki wirówkowej z polipropylenu przed odwirowaniem w celu usunięcia nieprzereagowanego stearynianu. Po odwirowaniu dodać 200 mililitrów acetonu do supernatantu i odwirować, stosując tę samą procedurę, co poprzednio. Po dokładnym wysuszeniu granulatu azotem, w celu usunięcia acetonu, rozpuść granulkę siarczku i siarczku indu Quantum Dot w 30 mililitrach heksanów.

Zwirować i krótko poddać sonikacji roztwór, aby zapewnić całkowitą dyspersję. Usunięcie nadmiaru ligandów jest kluczowym krokiem w tej procedurze. Niezastosowanie się do tego wpłynie negatywnie na wydajność przenoszenia kropek kwantowych do roztworów wodnych za pomocą PMAL-d Powtórz te kroki oczyszczania jeszcze dwa razy, aby zapewnić dokładne usunięcie nadmiaru ligandów organicznych.

Interakcje między polimerem amfifilowym a kropką kwantową mogą być zakłócone w obecności nadmiaru ligandów. Po oczyszczeniu określić wielkość i stężenie zsyntetyzowanych kropek kwantowych siarczku z fosforku indu za pomocą spektroskopii UV-widzialnej. Rozcieńczyć część zsyntetyzowanych kropek kwantowych siarczku z fosforku indu heksanami, aby uzyskać jeden mililitr jednomikromolowych kropek kwantowych.

W probówce wirówkowej przenieś 0,25 mililitra kropek kwantowych siarczku z fosforku indu do każdej probówki. Dodaj jeden mililitr acetonu lub mentolu do probówki wirówkowej i odwiruj. Ostrożnie usunąć supernatant i rozpuścić każdy osad w jednym mililitrze tetrahydrofuranu lub THF.

Następnie przenieś kropki kwantowe siarczku z fosforku indu rozpuszczone w THF do 100-mililitrowej kolby okrągłodennej i rozcieńcz 16 mililitrami THF. Aby zmniejszyć liczbę agregatów w roztworze, należy poddać sonikacji kropek kwantowych przez pięć do dziesięciu minut. Następnie rozpuść 30 miligramów PMAL-d i 10 mililitrów wody molekularnej.

Woda o sonikacji lub delikatnym mieszaniu, aż roztwór stanie się przezroczysty, jest skuteczna w całkowitym rozpuszczeniu polimeru. Użycie Vortexu lub energicznego mieszania może wytworzyć wiele pęcherzyków, które utrudniają interakcję polimeru z kropką kwantową. Następnie dodaj 10 mililitrów roztworu polimeru do 100-mililitrowej kolby okrągłodennej zawierającej kropki kwantowe siarczku indu i i THF.

Odparować THF z roztworu polimeru Quantum Dot za pomocą parownika obrotowego z kolbą w łaźni lodowej, aby ułatwić interakcję między polimerem a kropką kwantową. Po odparowaniu roztworu do 10 mililitrów wyjmij kolbę z parownika obrotowego i dodaj 30 mililitrów wody molekularnej. Umieść kolbę z powrotem w parowniku obrotowym i kontynuuj odparowywanie do dwóch mililitrów.

Ten ostatni etap parowania może zająć wiele godzin. Upewnij się, że łaźnia lodowa jest utrzymywana. Usunąć rozpuszczalne w wodzie kropki kwantowe siarczku indu i siarczku z kolby okrągłodennej za pomocą pipety.

Przefiltruj roztwór Quantum Dot do pięciomililitrowej probówki wirówkowej za pomocą trzymililitrowej plastikowej strzykawki podłączonej do nylonowego filtra strzykawkowego o grubości 0,1 mikrona. Umieść kropki kwantowe w 20-tysięcznej jednostce dializy membranowej o masie cząsteczkowej i dializuj z buforem molowym boranu 05, pH 8,5, aby usunąć nadmiar polimeru. Za pomocą koncentratora próżniowego stęż kropki kwantowe i bufor boranowy do jednego mililitra.

Do przechowywania należy umieścić roztwór w gazowym azocie przed uszczelnieniem za pomocą Parafilm. Rozpuszczalne w wodzie kropki kwantowe siarczku z fosforku indu są stabilne przez co najmniej cztery miesiące w temperaturze czterech stopni Celsjusza w ciemności. Pokazano tutaj absorbancję i skorygowane widma przyjmowania florescencji kropek kwantowych fosforku indu, siarczku i heksanów wzbudzonych przy 533 nanometrach, wykazujących maksymalną absorbancję przy 600 nanometrach i pełną szerokość przy połowie maksimum 73 nanometrów.

Tutaj pokazano obraz TEM lub transmisyjnej mikroskopii elektronowej kropek kwantowych siarczku z fosforku indu rozpuszczonych w wodzie. Historgram rozkładu wielkości cząstek TEM daje średnią średnicę 2,74 plus minus 0,72 nanometra. Analiza pojedynczego punktu fluorescencyjnego szczegółowo opisuje obecność odrębnych stanów włączenia i wyłączenia poprzez profil kropek kwantowych siarczku z fosforku indu w wodzie.

Ten histogram przedstawia bimodalny rozkład intensywności pikseli z jednego profilu kropki kwantowej. Tutaj wykres przedstawia żywotność komórek N2a po inkubacji z kropkami kwantowymi siarczku z fosforku indu przez 24 lub 48 godzin. Od jednego nanomolowca do 25 nanomolowych kropek kwantowych.

Znikomą toksyczność obserwuje się poniżej pięciu nanomolowców. Po opanowaniu tej techniki można ją ukończyć w ciągu 12 godzin, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak syntetyzować wysoce fluorescencyjne kropki kwantowe do użytku w zastosowaniach biomedycznych.

Należy pamiętać, że alliloamina jest niebezpiecznym, związkiem organicznym. Podczas wykonywania tej procedury należy zawsze zachować środki ostrożności, takie jak noszenie gogli, rękawiczek i fartucha laboratoryjnego.