Síntese de Cd-livre InP / ZnS Quantum Dots Indicado para aplicações biomédicas

O objetivo geral deste procedimento é sintetizar pontos quânticos de sulfeto de zinco e fosfeto de índio altamente fluorescentes que são adequados para aplicações biomédicas. Este método pode ajudar a esclarecer questões-chave sobre a Síntese de Nanopartículas de Pontos Quânticos, demonstrando etapas específicas que são cruciais para obter Pontos Quânticos de alta qualidade. A principal vantagem desta técnica é a produção de pontos quânticos solúveis em água de alta qualidade.

Viável para sistemas biológicos que podem ser sintetizados em menos de um dia. Para iniciar a síntese, coloque um frasco de fundo redondo de 100 mililitros e três pescoços com um condensador de 12 polegadas. 0,398 gramas de cloreto de índio, 30 mililitros de oleilamina, ou OLA, e 0,245 gramas de cloreto de zinco.

Mexa enquanto evacua em temperatura ambiente usando um aspirador por uma hora. A solução deve parecer incolor com um precipitado branco. Use um manto de aquecimento com um termopar e um controlador de temperatura PID para aumentar a temperatura da solução para 120 graus Celsius.

O uso de um manto de aquecimento e PID aumenta a uniformidade e reprodutibilidade do produto da reação. Evacue a solução sob vácuo por 20 minutos para remover impurezas de baixo ponto de ebulição que podem afetar o crescimento do núcleo. Sob gás inerte, reflua a solução e aumente a temperatura para 223 graus Celsius por 15 minutos.

O cloreto de índio e o cloreto de zinco se dissolvem completamente, resultando em uma solução amarela pálida. Deixe a temperatura estabilizar por 10 minutos. Em seguida, purgue uma seringa de plástico descartável de três mililitros e uma agulha de calibre 22 de 4 polegadas com gás nitrogênio.

A injeção de TDMAP é uma etapa crítica neste procedimento, pois a injeção pode afetar muito a dispersão dos pontos quânticos de fosfeto de índio resultantes. Usando a seringa, forneça rapidamente 0,5 mililitros de TDMAP à solução de cloreto de índio. A temperatura da solução diminui ligeiramente e retorna a 220 graus Celsius, enquanto a solução muda de amarelo pálido transparente para preto opaco.

Após nove minutos e meio, retirar o balão de reacção do manto de aquecimento até que a temperatura desça abaixo de 200 graus Celsius. Para proteger a integridade dos núcleos de fosfeto de índio, prossiga diretamente para o revestimento de sulfeto de zinco. Coloque o frasco de reação contendo os pontos quânticos de fosfeto de índio em um manto de aquecimento e estabilize a temperatura em 200 graus Celsius.

Adicione lentamente 3,58 gramas de DDT à solução ao longo de 15 segundos. Depois de deixar a solução reagir durante uma hora, retirar o balão de reação do manto de aquecimento e deixar arrefecer durante cerca de 60 graus Celsius. Quando a solução de sulfeto de zinco e fosfeto de índio atingir aproximadamente 60 graus Celsius, adicione 10 mililitros de hexanos.

Em seguida, transfira toda a solução de aproximadamente 45 mililitros para um tubo de centrífuga de polipropileno de 50 mililitros. Centrifugue a amostra para remover os precursores sólidos que não reagiram. Remova cuidadosamente o sobrenadante e adicione 200 mililitros de acetona.

Divida igualmente a solução resultante em quatro tubos de centrífuga de 15 mililitros. Em seguida, centrifugue a solução para precipitar os pontos quânticos de sulfeto de zinco e fosfeto de índio. Transvase o sobrenadante e seque bem o pellet de Quantum Dot com gás nitrogênio para remover a acetona.

Em seguida, suspendemos os Pontos Quânticos em 20 mililitros de OLA usando Sonicação. Em seguida, transfira os pontos quânticos ressuspensos para um frasco de 50 mililitros de fundo redondo de três gargalos contendo 0,474 gramas de estearato de zinco e mexa. Evacuar a solução sob vácuo durante 20 minutos à temperatura ambiente.

Sob gás nitrogênio, aumente a temperatura para 180 graus Celsius e deixe a reação prosseguir por três horas. Após a conclusão da reação, remova o frasco do manto de aquecimento e deixe a solução esfriar até aproximadamente 60 graus Celsius. Quando a solução de sulfeto de zinco e fosfeto de índio atingir aproximadamente 60 graus Celsius, adicione 20 mililitros de hexanos.

Em seguida, transfira a amostra para um tubo de centrífuga de polipropileno de 50 mililitros antes de centrifugar para remover o estearato de zinco não reagido. Após a centrifugação, adicione 200 mililitros de acetona ao sobrenadante e centrifugue usando o mesmo procedimento de antes. Depois de secar completamente o pellet com gás nitrogênio, para remover a acetona, dissolva o pellet de ponto quântico de sulfeto de zinco e fosfeto de índio em 30 mililitros de hexanos.

Vórtice e sonicar a solução brevemente para garantir a dispersão completa. A remoção do excesso de ligantes é uma etapa crítica neste procedimento. Não fazer isso afetará negativamente a eficiência da transferência dos pontos quânticos em soluções aquosas usando PMAL-d Repita essas etapas de purificação mais duas vezes para garantir a remoção completa do excesso de ligantes orgânicos.

As interações entre o polímero anfifílico e o ponto quântico podem ser comprometidas na presença de excesso de ligantes. Após a purificação, determine o tamanho e a concentração dos pontos quânticos sintetizados de sulfeto de zinco e fosfeto de índio usando espectroscopia UV-visível. Dilua uma porção dos pontos quânticos sintetizados de sulfeto de zinco e fosfeto de índio com hexanos para obter um mililitro de um ponto quântico micromolar.

Em um tubo de centrífuga, transfira 0,25 mililitros de pontos quânticos de sulfeto de zinco e fosfeto de índio para cada tubo. Adicione um mililitro de acetona ou mentol ao tubo da centrífuga e centrifugue. Remova cuidadosamente o sobrenadante e dissolva cada precipitado em um mililitro de tetrahidrofurano ou THF.

Em seguida, transfira os pontos quânticos de sulfeto de zinco e fosfeto de índio dissolvidos em THF para um frasco de fundo redondo de 100 mililitros e dilua com 16 mililitros de THF. Para reduzir o número de agregados em solução, sonice os pontos quânticos por cinco a dez minutos. Em seguida, dissolva 30 miligramas de PMAL-d e 10 mililitros de água de grau molecular.

A água sobre sonicação ou agitação suave até que a solução fique translúcida é eficiente para dissolver completamente o polímero. O uso de Vortex ou uma agitação vigorosa pode produzir muitas bolhas que dificultam a interação do polímero com o Quantum Dot. Em seguida, adicione a solução de polímero de 10 mililitros ao frasco de fundo redondo de 100 mililitros contendo fosfeto de índio, sulfeto de zinco, pontos quânticos e THF.

Evapore o THF da solução de polímero Quantum Dot usando um evaporador rotativo com o frasco em um banho de gelo para facilitar a interação entre o polímero e o Quantum Dot. Assim que a solução for evaporada a 10 mililitros, remova o frasco do evaporador rotativo e adicione 30 mililitros de água de grau molecular. Retorne o frasco ao evaporador rotativo e continue a evaporar até dois mililitros.

Esta etapa final de evaporação pode levar muitas horas. Certifique-se de que o banho de gelo seja mantido. Remova os pontos quânticos de sulfeto de zinco e fosfeto de índio solúveis em água do frasco de fundo redondo com uma pipeta.

Filtre a solução Quantum Dot em um tubo de centrífuga de cinco mililitros usando uma seringa de plástico de três mililitros conectada a um filtro de seringa de nylon de 0.1 mícron. Coloque os Pontos Quânticos em uma unidade de diálise de membrana de corte de 20 milésimos de peso molecular e dialise contra 05 Molar Borate Buffer, PH 8.5, para remover o excesso de polímero. Usando um concentrador a vácuo, concentre os pontos quânticos e o tampão de borato em um mililitro.

Para armazenamento, empoleire a solução com gás nitrogênio antes de selar com Parafilm. Os pontos quânticos de sulfeto de zinco e fosfeto de índio solúveis em água são estáveis por pelo menos quatro meses a quatro graus Celsius no escuro. Aqui é mostrada a absorbância e os espectros de admissão de florescência corrigidos de fosfeto de índio, sulfeto de zinco, pontos quânticos e hexanos excitados a 533 nanômetros, mostrando uma absorbância máxima em 600 nanômetros e uma largura total na metade, máximo de 73 nanômetros.

Aqui é mostrada uma TEM, ou Imagem de Microscopia Eletrônica de Transmissão, dos Pontos Quânticos de Sulfeto de Zinco e Fosfeto de Índio dissolvidos em água. Um historgrama de distribuição de tamanho de partícula do MET resulta em um diâmetro médio de 2,74 mais ou menos 0,72 nanômetros. A análise de ponto fluorescente único detalha a presença de estados distintos de ligar e desligar por meio de um perfil intermitente de pontos quânticos de sulfeto de zinco e fosfeto de índio na água.

Este histograma exibe a distribuição bimodal da intensidade do pixel de um perfil de ponto quântico piscando. Aqui, um gráfico mostra a viabilidade das células N2a após a incubação com pontos quânticos de sulfeto de zinco e fosfeto de índio por 24 ou 48 horas. Com um nanomolar a 25 nanomolares Quantum Dots.

Observa-se toxicidade negligenciável abaixo de cinco nanomolares. Uma vez dominadas, essas técnicas podem ser concluídas em 12 horas se forem executadas corretamente. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como sintetizar pontos quânticos altamente fluorescentes para uso em aplicações biomédicas.

Observe que a alilamina é um composto orgânico perigoso e corrosivo. Cuidados como usar óculos de proteção, luvas e jaleco devem sempre ser tomados ao realizar este procedimento.