Name: Síntese de Core-shell Lanthanide dopados com nanocristais de Upconversion para aplicativos de celulares (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 51 s
Description: Aprenda a sintetizar nanocristais de upconversion de lantanídeos core-shell usando co-precipitação em alta temperatura. Este método permite modificações de superfície biocompatíveis para aplicações biomédicas em células.

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Este trabalho foi parcialmente financiado pela NTU-AIT-NAM MUV/16001, RG110/16 (S), (RG 11/13) e (RG 15/35) concedido em Nanyang Technological University, Singapore e Nacional Natural Science Foundation da China (NSFC) (n º 51628201).

atenção: favor consultar todas as fichas de dados de segurança (MSDS) antes do uso. Por favor, use todas as práticas de segurança adequadas ao realizar a síntese de UCNs em alta temperatura (~ 290 ° C), incluindo o uso de controles de engenharia (coifa) e equipamentos de proteção individual (por exemplo, óculos de segurança, luvas, jaleco, comprimento total de calças e sapatos fechados).
 1. síntese de NaYF 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: nanocristais de núcleo-casca de Nd(20%) <ol><li>síntese de NaYF 4: nanostructure de núcleo Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%) <ol><li> Preparação do RE (CH 3 CO 2) 3, NaOH, NH 4 F metanol solução Nota: as terras raras (RE) íons lantanídeos incluem o ítrio (Y), itérbio (Yb), Thulium (Tm) e neodímio (Nd).
		<ol><li>Dissolver 500 mg de acetato de Yttrium(III) hidratar em 5 mL de metanol (100mg/mL), hidrato de acetato de itérbio (III) em 5 mL de metanol (50 mg/mL), 10 mg de hidrato de acetato de Thulium (III) em 1 mL de metanol (10 mg/mL), de 250 mg e 10 mg de hidrato de acetato de neodímio (III) em 1ml metha Nol (10 mg/mL) em frascos de vidro com um banho de limpeza ultra-sônica de 2 min.</li>
			<li>Combinar 400 mg NaOH num tubo de centrífuga de 50 mL com 20 mL de metanol com banho de limpeza ultra-sônico para preparar solução NaOH (20 mg/mL).</li>
			<li>Combinar 600mg NH 4 F em um tubo de centrífuga de 50 mL com 30 mL de metanol com banho de limpeza ultra-sônico para preparar solução NH (20 mg/mL) 4 F. 
			Nota: Coloque a solução de complexos de lantanídeos, NaOH e NH 4 F em frascos de vidro, selar com parafilm e armazená-los no frigorífico, a ~ o 4 ° C até ser necessário. As soluções estoque preparado metanol são substituídas uma vez cada 2 semanas.</li>
		</ol></li> <li>De preparação de NaYF 4: Yb/Tm/Nd núcleo nanostructure <ol><li>Pipetar 3 mL de ácido oleico e 7 mL de 1-octadecene para um balão de três-pescoço de 50 mL.</li>
			Solução de <li>combinar 1.089 mL da solução estoque de Y (CH 3 CO 2) 3, 0,608 mL da solução estoque de Yb (CH 3 CO 2) 3, 83,6 µ l do estoque 3 Tm (CH 3 CO 2), e 128.5 µ l da solução estoque 3 Nd (CH 3 CO 2) para o balão de.</li>
			<li>Caber um termômetro (escala de 0 - 360 ° C) no frasco e deixe que sua ponta toque a solução. Coloque o frasco em um recipiente de vidro com óleo de silicone fenilmetil.</li>
			<li>Aquecer a solução a 100 ° C, com uma chapa quente para evaporar fora o metanol. Ligar o balão a uma linha de Schlenk com um colector de duplo vácuo/gás para remover o metanol residual e manter a mistura de reação sob vácuo durante 2-3 min, agitando.</li>
			<li>Aumentar a temperatura para 150 ° C e manter esta temperatura de 60 min. manter uma velocidade de agita de 700 rpm durante a síntese. 
			Nota: Defina uma moderada velocidade de agitação para evitar salpicos solução.</li>
			<li>Parar o prato quente e manter o frasco em temperatura ambiente para permitir que a solução esfriar lentamente. 
			Nota: O protocolo pode ser pausado aqui.</li>
			Solução <li>combinar 2 mL de NaOH-metanol e 2,965 mL de NH 4 solução F-metanol em um tubo de centrífuga de 15 mL. Aperte o tubo com a tampa e misture a solução vortexing poderoso para 5 s.</li>
			<li>Adicionar a mistura de F NaOH-NH 4 lentamente para o balão por uma pipeta de vidro mais 5 min.</li>
			<li>Aumentar a temperatura da mistura para 50 ° C e manter esta temperatura por 30 min. 
			Nota: Definir a temperatura a não mais de 50 ° C, porque a alta temperatura irá promover a nucleação de cristais e crescimento.</li>
			<li>Aumentar a temperatura (~ 100 ° C) para evaporar fora do metanol e ligar o balão para uma linha de Schlenk com um colector de duplo vácuo/gás para remover o metanol residual e manter a mistura de reação sob vácuo durante 2-3 min.</li>
			<li>Mudar a posição da torneira para encher o balão com nitrogênio.</li>
			<li>Aumento da temperatura a 290 ° C, a uma taxa de aquecimento de ~ 5 ° C/min. manter a mistura de reação a 290 ° C por 1,5 h.</li>
			<li>Parar o prato quente e retirar o frasco para permitir a mistura reacional esfriar em temperatura ambiente, agitando lentamente. 
			Cuidado: Tenha cuidado com a chapa com alta temperatura (&#62; 400 ° C) para evitar queimaduras graves em contato com a pele.</li>
			<li>Transferir a mistura no frasco para um tubo de centrífuga de 50 mL. Lavar o balão com 30 mL de etanol e transferir a solução para o tubo de centrifugação.</li>
			<li>o produto a 4.000 × g por 8 min à temperatura de centrifugação e descartar o sobrenadante.</li>
			<li>Adicionar 10 mL de hexano para o tubo de centrifugação e re-dispersar o produto com sonication (60 kHz, 240 W) 2 min.</li>
			Adicionar 30 mL de etanol ao tubo de <li>. Spin para baixo o produto a 4.000 × g por 8 min e em seguida, descartar o sobrenadante.</li>
			<li>Re-dispersar os produtos sólidos no fundo do tubo de centrífuga com 5 mL de hexano. Armazenar a solução no frigorífico, a ~ o 4 ° C para um próximo passo. 
			Nota: A emissão de upconversion de núcleo-casca UCNs é testada por irradiar as soluções com um laser de 808 nm (2 W).</li>
		</ol></li></ol></li> <li>De preparação de NaYF 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: nanocristais de núcleo-casca de Nd(20%) <ol><li>combinar 3 mL de ácido oleico e 7 mL de 1-octadecene em um frasco de 50 mL 3-pescoço. Adicionar 1,082 mL da solução-mãe Y (CH 3 CO 2) 3 e 2,87 mL da solução-mãe Nd (CH 3 CO 2) 3 para o balão de.</li>
		<li>Adicionar o núcleo obtidos nanostructure (80 mg em 5 mL de hexano da etapa 1.1.2.18) para o balão, agitando.</li>
		<li>Caber um termômetro (escala de 0 - 360 ° C) no frasco e deixe que sua ponta toque a mistura. Coloque o frasco em um recipiente de vidro com óleo de silicone fenilmetil.</li>
		<li>Aquecer a mistura a 100 ° C no topo da placa de quente para evaporar o metanol e hexano. Ligar o balão a uma linha de Schlenk com um colector de duplo vácuo/gás para remover o solvente residual e manter a mistura de reação sob vácuo durante 2-3 min, agitando.</li>
		<li>Aumentar a temperatura para 150 ° C e mantê-lo por 60 min. manter a velocidade de agita a 700 rpm na síntese. 
		Nota: Defina uma moderada velocidade de agitação para evitar salpicos solução.</li>
		<li>Parar o prato quente e retirar o frasco para deixar a solução arrefecer lentamente à temperatura ambiente. 
		Nota: O protocolo pode ser pausado aqui.</li>
		Solução <li>pipeta 2 mL de NaOH-metanol e 2,965 mL de NH 4 solução F-metanol em um tubo de centrífuga de 15 mL. Aperte o tubo com a tampa e misture a solução vortexing poderoso para 5 s.</li>
		<li>Adicionar a mistura para o balão por uma pipeta de vidro lentamente mais 5 min.</li>
		<li>Aumentar a temperatura da mistura para 50 ° C e mantê-lo a 50 ° C por 30 min. 
		Nota: Definir a temperatura não superior a 50 ° C, porque a alta temperatura irá promover a nucleação de cristais e crescimento.</li>
		<li>Aumentar a temperatura (~ 100 ° C) para evaporar fora do metanol e ligar o balão para uma linha de Schlenk com um colector de duplo vácuo/gás para remover o metanol residual, mantendo a mistura de reação sob vácuo durante 2-3 min.</li>
		<li>Mudar a posição da torneira para encher o balão com nitrogênio.</li>
		<li>Aumentar a temperatura para 290 ° C a uma taxa de aquecimento de ~ 5 ° C/min. manter a mistura de reação a 290 ° C por 1,5 h.</li>
		<li>Parar o prato quente e retirar o frasco para permitir a mistura reacional esfriar lentamente à temperatura ambiente, mexendo em. 
		Cuidado: Tenha cuidado com a chapa com alta temperatura (&#62; 400 ° C) para evitar queimaduras graves em contato com a pele.</li>
		<li>Transferir a mistura no frasco para um tubo de centrífuga de 50 mL. Lavar o balão com 30 mL de etanol e transferir a solução para o tubo de centrifugação.</li>
		<li>o produto a 4.000 × g por 8 min à temperatura de centrifugação e descartar o sobrenadante.</li>
		<li>Adicionar 10 mL de hexano para o tubo de centrifugação e re-dispersar o produto com sonication (60 kHz, 240 W) 2 min.</li>
		Adicionar 30 mL de etanol ao tubo de <li>. Spin para baixo o produto a 4.000 × g por 8 min e em seguida, descartar o sobrenadante.</li>
		<li>Re-dispersar os produtos sólidos no fundo do tubo de centrífuga com 5 mL de hexano. Armazenar a solução no frigorífico, a ~ o 4 ° C até ser necessário. 
		Nota: A emissão de upconversion de núcleo-casca UCNs é testada por irradiar as soluções com um laser de 808 nm (2 W).</li>
	</ol></li></ol> 2. Síntese de nanoestruturas de UCNs biocompatível <ol><li>preparação de nanopartículas de UCNs ligand-free <ol><li>combinar 30 mL de etanol com a preparado como oleato-tampado UCNs solução (etapa 1.2.18) num tubo de centrífuga de 50 mL. Centrifugue a mistura a 4.000 × g por 8 min à temperatura ambiente e descartar o sobrenadante.</li>
		<li>Combinar 10 mL de solução aquosa ácido (pH = 4) ajustado pelo HCl (0,1 M) com o precipitado no tubo de centrífuga de 50 mL e dissolver o precipitado pelo sonication (60 kHz, 240 W) por 30 min.</li>
		<li>Transferência a solução em um vidro frasco com vigorosa agitação por 2 h.</li>
		<li>Extrair a solução aquosa com 30 mL de éter dietílico para remover o ácido oleico, repetir três vezes.</li>
		<li>Adicionar 10 mL de água nas camadas de éter combinada com agitação suave.</li>
		<li>Recolher o aquosa fase juntos (20 mL) e adicionar 20 mL de acetona com utilização do Vortex para 5 s.</li>
		<li>Spin para baixo o produto em 35.000 × g durante 10 minutos e em seguida, descartar o sobrenadante. Dissolver o precipitado em 2 mL de água.</li>
	</ol></li> <li>Preparação de polímero modificado UCNs (PAA-UCNs) <ol><li>combinar 200 mg de ácido poliacrílico (PAA, Mw = 1.800) com 20 mL de água por sonication (60 kHz, 240 W) por 20 min. Adicione os referido UCNs ligante livre na solução PAA com agitação vigorosa.</li>
		<li>Ajustar o valor de pH para 7,4 por solução de NaOH (1m) com sonication (60 kHz, 240 W) por 30 min. manter a mistura por 24 horas à temperatura ambiente, mexendo em.</li>
		<li>Recolher o precipitado por centrifugação a 35.000 × g por 10 min. Ressuspender o produto em 10 mL de água por sonication (60 kHz, 240 W) por 5 min e centrifugar novamente 35.000 × g por 10 min. repetem este passo 3 vezes.</li>
		<li>Re-dispersar o produto em 8 mL de água por sonication (60 kHz, 240 W) por 5 min. armazenar a solução no frigorífico, a ~ o 4 ° C até ser necessário.</li>
	</ol></li> <li>Preparação de nanopartículas DBCO-UCNs funcional <ol><li>Spin-down o PAA@UCNs como-preparados (1 mg) por centrifugação a 35.000 × g por 10 min. Ressuspender o precipitado em 1 mL seco DMF pelo sonication (60 kHz, 240 W) por 1 min e centrifugar novamente 35.000 × g por 10 min. repetir esta etapa duas vezes.</li>
		Dissolver o precipitado em 200 µ l de <li>seco DMF em um frasco de vidro. Adicionar HOBT (12,2 mg), EDC (14 mg), DBCO-NH 2 (5 mg) e DIPEA (16 µ l) no frasco com agitação magnética para 24 h.</li>
		<li>Recolher o produto por centrifugação a 35.000 × g por 10 min. Retire o sobrenadante e ressuspender o precipitado em 1ml DMSO e centrifugar novamente 35.000 × g por 10 min. Repita este passo 3 vezes.</li>
		<li>Dispersar o produto em 0,2 mL de DMSO e armazenar no frigorífico, a ~ 4 ° C antes do uso.</li>
	</ol></li></ol> 3. Bioapplications de DBCO-UCNs nos canais do Regulamento da membrana, em células vivas <ol><li>cultura o HEK293 células em Dulbecco &#39; s Modified Eagle &#39; s médio (DMEM) suplementado com 10% FBS, 100 unidades/mL penicilina, estreptomicina 100 µ g/mL e manter em uma incubadora umidificada com 5% CO 2 a 37 ° C. Seed 1 × 10 5 as células em 1 mL DMEM/poço em uma placa de 12 e mantê-lo na incubadora para 24 h.</li>
	<li>Combinar o plasmídeo (pCAGGS-ChR2-Venus, 1 µ g) com o reagente de transfeccao P3000 (2 µ l) em Eagle &#39; s mínimo essencial Media (MEM) (100 µ l) em microcentrifuga tubo A e adicionar o reagente de transfeccao (1,5 µ l) em MEM (100 µ l) no tubo B. </li> <li>Incubar a mistura das soluções em tubos A e B durante 10 minutos à temperatura ambiente.</li>
	<li>Combinar a solução no tubo A e B com 400 µ l de MEM. Lavar as células com 1 mL soro livre duas vezes DMEM.</li>
	<li>Adicionar a mistura de transfeccao 600 µ l em cada poço de uma placa de 12 e incube as celulas na incubadora 37 ° C por 4 h. Retire o meio e lavar duas vezes com 1 mL DMEM.</li>
	<li>Adicionar 1 mL DMEM contendo 1 µ l Ac 4 ManNAz (50 milímetros em DMSO) no poço e mantê-lo na incubadora por 2 dias.</li>
	<li>Remover o meio e lave uma vez com 1 mL de PBS. Adicione 1 mL de solução de tripsina-EDTA (0,25%) em cada poço da placa 12-bem e incubar a 37 ° C, até que as células têm destacado (~ 2 min). Re-cultura de células em um prato confocal no 1 × 10 5 células/poço em 1 mL DMEM pernoitar.</li>
	<li>Remover o meio e adicione 1 mL de DMEM fresca com 2 µ l DBCO-UCNs (50 mg/mL) no prato para 2 h a 37 ° C. Para a imagem latente confocal, lavar as células duas vezes com DMEM e adicionar 1 µ l Rhod-N 3 (10 mM) por 30 min.</li>
	<li>Para análise de cálcio intracelular, Incube as celulas com a mistura de 1 µ l Rhod-3 AM (10 mM), 10 µ l probenecide (250 mM) e o amortecedor do carregamento 10 µ l (Pluronic surfactante polyols,0.1% w/v)) em 1 mL de meio de DMEM por 30 min no escuro.</li>
	<li>Lavar as células com DMEM isento de soro e a irradiação com luz NIR 808 nm na dosagem de 0.8 W/cm 2 por 20 min (5 min após 5 min iluminação de ruptura).</li>
	<li>Registo dos resultados de imagens no microscópio confocal (fonte de laser: 561 laser nm; detector alcance: 610/75 nm; lente: 100 x 1.4 at óleo, tempo de exposição: 100 ms). Adicione 1 mL de solução de tripsina-EDTA (0,25%) em cada poço e incubar a 37 ° C, até que as células têm destacado (~ 2 min). Ressuspender as células em 1 mL de PBS para análise de fluxo cytometry (FCM) (Ex: 561 nm, Em: 582/15 nm).</li>
</ol>

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<li>Chen, X., Peng, D., Ju, Q., Wang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photon+upconversion+in+core-shell+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Photon upconversion in core-shell nanoparticles.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1318-1330 (2015).</li>
<li>Wang, F., Deng, R., Liu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+core-shell+NaGdF4+nanoparticles+doped+with+luminescent+lanthanide+ions+to+be+used+as+upconversion-based+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Preparation of core-shell NaGdF4 nanoparticles doped with luminescent lanthanide ions to be used as upconversion-based probes.</a> Nat Protoc. 9 (7), 1634-1644 (2014).</li>
<li>Chen, G., Agren, H., Ohulchanskyy, T. Y., Prasad, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+upconverting+core-shell+nanostructures%3A+nanophotonic+control+for+emerging+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Light upconverting core-shell nanostructures: nanophotonic control for emerging applications.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1680-1713 (2015).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+and+in+vivo+uncaging+and+bioluminescence+imaging+by+using+photocaged+upconversion+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed%22%5BJournal%5D)">In vitro and in vivo uncaging and bioluminescence imaging by using photocaged upconversion nanoparticles.</a> Angew Chem Int Ed. 51 (13), 3125-3129 (2012).</li>
<li>Sedlmeier, A., Gorris, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+and+characterization+of+photon-upconverting+nanoparticles+for+bioanalytical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Surface modification and characterization of photon-upconverting nanoparticles for bioanalytical applications.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1526-1560 (2015).</li>
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<li>Nagel, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Channelrhodopsin-2%2C+a+directly+light-gated+cation-selective+membrane+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 100 (24), 13940-13945 (2003).</li>
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<li>Ai, X., Mu, J., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Advances+of+Light-Mediated+Theranostics%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Recent Advances of Light-Mediated Theranostics.</a> Theranostics. 6 (13), 2439-2457 (2016).</li>
</ol>

Nós não temos nada para divulgar.

Este artigo apresentou um método para a síntese de nanocristais de núcleo-casca dopado com lantanídeos upconversion (UCNs) e sua modificação da superfície com partes funcionais para aplicativos de celulares. Este romance nanomaterial possui excelentes propriedades ópticas, que podem emitir luz UV e visível em cima da excitação de luz de NIR através de um processo multi fóton upconversion. Neste protocolo, as núcleo-casca UCNs nanoestruturas (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) são preparad...

Nos últimos anos, nanocristais dopado com lantanídeos upconversion (UCNs) têm sido amplamente utilizados como uma alternativa aos corantes orgânicos convencionais e pontos quânticos em aplicações biomédicas, que se baseiam principalmente na sua excelente química e propriedades ópticas, incluindo o excelente biocompatibilidade, alta resistência ao fotobranqueamento e largura de banda estreita de emissão1,2,3. Mais importante, eles podem servir como um promissor nanotransducer com tecido excelente penetração profundidade na vivo para converter a excitação de infravermelho próximo (NIR) para uma ampla gama de emissões de UV, visível e as regiões NIR através de um fóton multi upconversion processo4,5. Essas propriedades exclusivas faça dopado com lantanídeos UCNs servir como um vetor particularmente promissor para detecção biológica, imagem biomédica e doenças theranostics6,7,8.
Os componentes gerais de UCNs baseiam-se principalmente sobre os íons lantanídeos dopados na matriz isolante de host contendo um sensibilizador (por exemplo, Yb3 +,3 +Nd) e um ativador (por exemplo, Tm3 +, Er3 +, Ho 3 +) dentro do cristal homogeneamente9. A emissão ótica diferente dos nanocristais é atribuída à transição eletrônica localizada dentro os 4 orbitaisf dos dopantes lantanídios devido a sua escada, como arranjado energia nível10. Portanto, é fundamental para controlar com precisão o tamanho e morfologia de UCNs sintetizados com dopantes multicomponente lantanídeos. Por certo, alguns métodos promissores foram bem estabelecidos para a preparação de UCNs dopado com lantanídeos, incluindo a decomposição térmica de alta temperatura co-precipitação, síntese hidrotermal, processamento sol-gel, etc.11 , 12 , 13 entre essas abordagens, o método de co-precipitação de alta temperatura é uma das estratégias mais populares e convenientes para a síntese de UCNs, que pode ser estritamente controlada para preparar desejado nanocristais de alta qualidade com forma uniforme e distribuição de tamanho em um relativamente curto tempo de reação e de baixo custo14. No entanto, maioria das nanoestruturas sintetizadas por esse método são principalmente tampadas com ligantes hidrofóbicas, tais como o ácido oleico e oleylamine, que geralmente dificultam sua bioapplication mais devido o limitada de solubilidade de ligante hidrofóbicas em solução aquosa 15. portanto, é necessário executar técnicas de modificação de superfície adequado para preparar UCNs biocompatíveis em aplicações biológicas in vitro e em vivo.
Aqui, apresentamos o procedimento experimental detalhado para a síntese de nanoestruturas de UCNs núcleo-casca através do método de co-precipitação de alta temperatura e uma técnica de modificação viável para funcionalizar polímero biocompatível na superfície de UCNs mais aplicativos de celulares. Este nanoplatform de UCNs incorpora três íons lantanídeos (Yb3 +3 +Nd e Tm3 +) na nanocristais de adquirir forte emissão azul (~ 480 nm) após excitação luz de NIR em 808 nm, que tem maior profundidade de penetração no tecido vivo. É sabido que Nd3 +-UCNs dopados exibir efeitos de absorção e superaquecimento de água minimizado na janela espectral (808 nm) em comparação com UCNs convencionais em cima de 980 nm irradiação16,17, 18. Além disso, para utilizar os UCNs em sistemas biológicos, os ligantes hidrofóbicos (ácido oleico) na superfície de UCNs em primeiro lugar são removidos pelo sonication em solução ácida19. Então os ligante livre UCNs são modificados com um polímero biocompatível (ácido poliacrílico, PAA) para adquirir grande solubilidade em soluções aquosas de20. Além disso, como um prova de conceito em aplicativos de celulares, os UCNs hidrofílicos são ainda mais acrescidas com ligantes moleculares (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) para uma localização específica no N3-com a tag da membrana celular. A luz NIR (808 nm) irradiação, a emissão de upconverted azul em 480 nm pode efetivamente ativar uma proteína canal dependentes de luz, channelrhodopsins-2 (ChR2), na superfície de células e, assim, facilitar o afluxo de cátion (por exemplo, íon de Ca2 + ) através da membrana das células vivas.
Este protocolo de vídeo fornece uma metodologia viável para síntese de UCNs dopado com lantanídeos, modificação da superfície biocompatível e UCNs bioapplication em células vivas. Quaisquer diferenças nas técnicas de síntese e reagentes químicos usados no crescimento de nanocrystal influenciará os espectros tamanho distribuição, morfologia e upconversion luminescência (UCL) de nanoestruturas de UCNs finais usados em experimentos de célula. Este protocolo detalhado vídeo está disposto a ajudar novos pesquisadores neste campo para melhorar a reprodutibilidade de UCNs com o método de co-precipitação de alta temperatura e evitar os erros mais comuns na modificação da superfície UCNs biocompatível para mais aplicativos de celulares.

<table><tbody><tr><td>1-Octadeceno</td><td>Sigma Aldrich</td><td>O806</td> Ácido oleico <td>de grau técnico</td></tr><tr><td></td><td>Sigma Aldrich</td><td>364525</td> Metanol <td>de grau técnico</td></tr><tr><td></td><td>Fisher Scientific</td><td>A412</td><td>Etanol de grau técnico</td></tr><tr><td>Fisher</td><td>Scientific</td><td>A405</td><td>Grau técnico</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18</td><td>Grau técnico</td></tr><tr><td>Hexano</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H292</td><td></td></tr><tr><td>Hidrato de acetato de túlio (III) de grau técnico (Tm (CH 3CO2) 3)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>367702</td><td>99,9% de base de metais traços</td></tr><tr><td>Hidrato de acetato de neodímio (III) (Nd (CH3CO2) 3)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>325805</td><td>99,9% de metais vestigiais base</td></tr><tr><td>Hidrato de acetato de itérbio (III) (Yb(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>326011</td><td>99,9% de metais traços de base Hidrato</td></tr> de <tr><td>acetato de ítrio(III) (Y(CH3CO2)3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>326046</td><td>99,9% de metais traços à base</td></tr><tr><td>de hidróxido de sódio (NaOH)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S5881</td><td>reagente grau</td></tr><tr><td>fluoreto de amônio (NH4F)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>338869</td><td>ACS reagente</td></tr><tr><td>Cloreto de hidrogênio (HCl)</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144</td><td></td></tr><tr><td>grau reagente ácido poliacrílico (PAA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>323667</td><td>médio Mw 1800</td></tr><tr><td>1-hidroxibenzotriazol hidrato (HOBT)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>54802</td><td>Reagente ACS</td></tr><tr><td>Cloridrato de 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodiimida (EDC)</td>Dibenzociclooctino-amina <td>de grau comercial</td> <td>Sigma</td><td>Aldrich E7750</td></tr><tr><td>(DBCO-NH2)</td><td>Reagente Sigma Aldrich</td><td>761540</td><td>ACS</td></tr><tr><td>N,N-Diisopropiletilamina (DIPEA)</td><td>Reagente Sigma Aldrich</td><td>D125806</td><td>ACS</td></tr><tr><td>Dimetilsulfóxido (DMSO)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP231</td><td></td></tr><tr><td>Linha celular HEK293</td> de grau técnico <td>ATCC</td><td>CRL-1573</td><td>rim embrionário humano</td></tr><tr><td>Soro Fetal Bovino (FBS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>F1051</td><td>ACS reagente</td></tr><tr><td>Penicilina-Estreptomicina</td><td>Thermo Fisher</td><td>15140122</td><td>10.000 U/mL</td></tr><tr><td>plasmídeo (pCAGGS-ChR2-Venus)</td><td>Addgene</td><td>15753</td><td>Plasmídeo enviado como bactéria em ágar facada</td></tr><tr><td>Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM)</td><td>Thermo Fisher</td><td>11965092</td><td>High glucose</td></tr><tr><td>opti-Modified Eagle Medium (MEM)</td><td>Thermo Fisher</td><td>51985034</td><td>Reduced Serum Media</td></tr><tr><td>Lipofectamine 3000 Transfection Reagent</td><td>Thermo Fisher</td><td>L3000015</td><td>Transfecção à base de lipídios</td></tr><tr><td>N-Azidoacetilmanosamina, acetilada (Ac4ManNAz)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A7605</td><td>Reagente ACS</td></tr><tr><td>Tripsina-EDTA (0,25%)</td><td>Thermo Fisher</td><td>25200056</td><td>Vermelho de fenol</td></tr><tr><td>Rhod-3 AM Kit de imagem de cálcio</td><td>Thermo Fisher</td><td>R10145</td><td>Corante de fluorescência</td></tr><tr><td>5-carboxitetrametilrodamina-azida (Rhod-N3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>760757</td><td>Azida-fluor 545</td></tr><tr><td>Prato de fabricação</td><td>ibidi GmbH</td><td>81158</td><td>Fundo de vidro, 35 mm</td></tr><tr><td>Tubos de centrífuga cônicos de 50 ml</td><td>Greiner Bio-One</td><td>227261</td><td>Polipropileno</td></tr><tr><td>Tubos de centrífuga cônicos de 15 ml</td><td>Greiner Bio-One</td><td>188271</td><td>Polipropileno</td></tr><tr><td>Tubos de microcentrífuga cônicos de 1,5 ml Greiner</td><td>Bio-One</td><td>616201</td><td>Polipropileno</td></tr><tr><td>Óleo de silicone fenilmetil</td><td>Produtos Clearco 63148-52-7</td><td></td><td>Menos de 320 graus Celsius</td></tr><tr><td>Termômetro de vidro</td><td>GH Zeal</td><td>L0111/10</td><td>De -10 a 360 graus Celsius</td></tr><tr><td>Placa de 12 poços</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z707775</td><td>Poliestireno</td></tr></tbody></table>

síntese de core-shell lanthanide dopados com nanocristais de upconversion para aplicativos de celulares

Synthesis of Core-shell Lanthanide-doped Upconversion Nanocrystals for Cellular Applications

Nanocristais dopado com lantanídeos upconversion (UCNs) têm atraído muita atenção nos últimos anos, com base em suas propriedades ópticas promissoras e controláveis, que permitem a absorção de luz de infravermelho próximo (NIR) e posteriormente podem convertê-lo em multiplexados de emissões que se estendem sobre uma escala larga das regiões de UV para o visível para o NIR. Este artigo apresenta detalhados procedimentos experimentais para a síntese de co-precipitação de alta temperatura de núcleo-casca UCNs que incorporar íons lantanídeos diferentes em nanocristais para converter eficientemente a excitação de NIR penetrável de tecidos profundos (808 nm) em uma forte emissão azul em 480 nm. Controlando a modificação da superfície com polímero biocompatível (ácido poliacrílico, PAA), os preparado como UCNs adquire grande solubilidade em soluções tampão. Os nanocristais hidrofílicos são ainda mais acrescidas com ligantes específicos (cyclooctyne, dibenzyl, DBCO) para a localização na membrana celular. A luz NIR (808 nm) a irradiação, a emissão de upconverted azul pode efetivamente ativar a proteína de canais dependentes de luz sobre a membrana celular e regulam especificamente o influxo de cátion (por exemplo, Ca2 +) no citoplasma. Este protocolo fornece uma metodologia viável para a síntese de núcleo-casca dopado com lantanídeos UCNs e subsequente modificação da superfície biocompatível para mais aplicativos de celulares.

O processo de síntese esquemática do núcleo-casca dopado com lantanídeos UCNs são mostrados na Figura 1 e Figura 2. A microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e imagens de microscopia eletrônica (HRTEM) de transmissão de alta resolução do núcleo e núcleo-shell UCNs nanoestruturas foram coletadas respectivamente (Figura 1). Os ligante livre UCNs são preparados através da remoção do ácido oleico hid...

Um protocolo é apresentado para a síntese de nanocristais de núcleo-casca dopado com lantanídeos upconversion (UCNs) e seus aplicativos de celulares para regulamento de proteína canal sobre iluminação de infravermelho próximo (NIR).

Síntese de Core-shell Lanthanide dopados com nanocristais de Upconversion para aplicativos de celulares

Lanthanide-doped upconversion nanocrystals (UCNs) have attracted much attention in recent years based on their promising and controllable optical ...

O objetivo geral deste procedimento é sintetizar nanocristais de conversão ascendente dopados com lantanídeos de casca de núcleo com base em uma abordagem de coprecipitação de alta temperatura e realizar modificações de superfície biocompatíveis que permitam outras aplicações celulares. Nos últimos anos, nosso laboratório desenvolveu uma conversão ascendente dopada com lantanídeos muito original de nanocristais, que indicou propriedades ópticas muito únicas, de modo que pode absorver luz infravermelha de comprimento de onda longo e basicamente converter essa luz em emissões multicoloridas em curto comprimento de onda, incluindo UV visível até mesmo para as janelas de luz infravermelha. Essas estruturas nanocristalinas exclusivas indicaram propriedades muito promissoras para aplicações biomédicas.Este método fornece uma abordagem viável para sintetizar nanoestruturas de conversão ascendente núcleo-casca e sua técnica de modificação de superfície biocompatível para regulação de proteínas do canal de membrana de porta de luz após iluminação de luz infravermelha próxima. Para iniciar o procedimento, preparar soluções de reserva dos complexos de acetato de terras raras em metanol. Prepa

synthesis-core-shell-lanthanide-doped-upconversion-nanocrystals-for

Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

Detalhes do protocolo estão previstas in vitro de células-tronco embrionárias humanas em matéria de rotulagem com a segunda geração de nanopartículas harmônicas. Também são apresentadas as metodologias de investigação hESC por microscopia multi-fotão e sua diferenciação em aglomerados cardíacas.

Harmonic Nanopartículas Regenerativa Research

Moléculas de corantes orgânicos e nanopartículas de conversão ascendente revestidas com ácido oleico não são solúveis em água. Este protocolo descreve um método 'plug and play' que permite a transferência de moléculas de corantes orgânicos e partículas de conversão ascendente de seu solvente hidrofóbico inicial para a água.

Um método &#39;Plug and Play&#39; para criar Nanoassemblies dispersáveis ​​em água contendo um polímero anfifílicas, corantes orgânicos e Upconverting Nanopartículas

A síntese de nanopartículas de ouro uniformes revestidas com camadas semicondutoras de CdS ou ZnS é realizada. O revestimento semicondutor é conduzido depositando primeiro um invólucro de sulfeto de prata e trocando os cátions de prata por cátions de zinco ou cádmio.

Síntese, caracterização e funcionalização de híbrida UA / CDS e Au / ZnS Núcleo / Shell Nanopartículas

Neste protocolo, enjaulado proteína quinase A (PKA), um bioeffector de transdução de sinal de celular, foi imobilizada em uma superfície de nanopartículas, injetada no citosol e ativada pelo upconverted UV luz de irradiação de infravermelho próximo (NIR), induzindo desintegração de fibra de stress a jusante no citosol.

Um sistema integrado para acionar remotamente a transdução do sinal intracelular por Photoactivation Upconversion Nanoparticle-mediada da quinase

Processos de fabricação de iões lantanídeos magneticamente altamente responsivo quelantes polymolecular assemblies são apresentados. A resposta magnética é ditada pelo tamanho montagem, que é adaptado por extrusão através de membranas nanopore. As assembleias alignability magnética e temperatura induzido por alterações estruturais são monitoradas por medições de birrefringência, uma técnica complementar de ressonância magnética nuclear e a dispersão de nêutrons de ângulo pequeno.

Procedimentos de fabricação e medições de birrefringência por projetar Lanthanide magneticamente responsivo Ion quelantes Phospholipid assembleias

Aqui, apresentamos um protocolo para obter dados de imagem hiperespectrais luminescentes e analisar características de anisotropia óptica de cristais únicos baseados em lantanoide usando um Sistema de Imagem Hiperespectral.

Imagem hiperespectral como ferramenta para estudar anisotropia óptica em cristais únicos moleculares baseados em lantthanidas

Este protocolo detalha a síntese de nanocápsulas de upconversion para uso subsequente em resinas fotopolimerizáveis para impressão 3D volumétrica facilitada por upconversion de fusão tripleta.

Triplet Fusion Upconversion Nanocápsula Síntese

Aqui, demonstramos um protocolo para a síntese em duas etapas de núcleos monocristalinos usando um par não-isoestrutural metal-orgânico (MOF), HKUST-1 e MOF-5, que possuem reticulados cristalinos bem combinados.

Síntese de estruturas metal-orgânicas de núcleo cristalino único

Um protocolo é apresentado para a síntese de nanomateriais luminescentes persistentes (PLNPs) e suas potenciais aplicações em displays regraváveis e processamento artístico utilizando o efeito afterglow sob irradiação de luz ultravioleta (365 nm).

Síntese de nanopartículas luminescentes persistentes para displays regraváveis e aplicações de iluminação

Este estudo investiga as medições ópticas padrão de duas cerâmicas luminescentes persistentes: SAO-B (azul) e SAO-G (verde), como termoluminescência (TL) e luminescência persistente (PersL). Ao controlar a profundidade da armadilhagem de elétrons, este trabalho inova métodos dinâmicos anti-falsificação 'resolvidos por temperatura' e 'resolução temporal'.

Controle dependente de fase da profundidade da armadilha e luminescência persistente em fósforos de aluminato de estrôncio

Aprenda a sintetizar nanocristais de upconversion de lantanídeos core-shell usando co-precipitação em alta temperatura. Este método permite modificações de superfície biocompatíveis para aplicações biomédicas em células.

Síntese de Core-shell Lanthanide dopados com nanocristais de Upconversion para aplicativos de celulares

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