Синтез Cd-фри InP / ZnS квантовых точек Подходит для биомедицинских применений

Общая цель этой процедуры заключается в синтезе высокофлуоресцентных квантовых точек на основе фосфида индия и сульфида цинка, пригодных для биомедицинских приложений. Этот метод может помочь прояснить ключевые вопросы о синтезе наночастиц на квантовых точках, продемонстрировав конкретные шаги, которые имеют решающее значение для достижения высокого качества квантовых точек. Основным преимуществом данной методики является получение высококачественных, водорастворимых квантовых точек.

Жизнеспособно для биологических систем, которые могут быть синтезированы менее чем за один день. Чтобы начать синтез, подойдет 100-миллилитровая колба с круглым дном и тремя горлышками и 12-дюймовым конденсатором. 0,398 грамма хлорида индия, 30 миллилитров олейламина, или OLA, и 0,245 грамма хлорида цинка.

Перемешивайте во время вакуумирования при комнатной температуре с помощью вакуума в течение одного часа. Раствор должен казаться бесцветным с белым осадком. Используйте нагревательную оболочку с термопарой и ПИД-регулятором температуры, чтобы увеличить температуру раствора до 120 градусов по Цельсию.

Использование нагревательной оболочки и ПИД повышает однородность и воспроизводимость продукта реакции. Откачайте раствор под вакуумом в течение 20 минут, чтобы удалить примеси с низкой температурой кипения, которые могут повлиять на рост ядра. Под инертным газом сформируйте раствор и увеличьте температуру до 223 градусов Цельсия на 15 минут.

Хлорид индия и хлорид цинка полностью растворяются, в результате чего образуется бледно-желтый раствор. Дайте температуре стабилизироваться в течение 10 минут. Затем продуйте одноразовый трехмиллилитровый пластиковый шприц и 4-дюймовую иглу 22 калибра газообразным азотом.

Инъекция TDMAP является важным этапом в этой процедуре, поскольку инъекция может сильно повлиять на дисперсность полученных квантовых точек фосфида индия. С помощью шприца быстро подайте 0,5 миллилитра TDMAP в раствор хлорида индия. Температура раствора немного снижается и возвращается к 220 градусам Цельсия, при этом раствор меняется с прозрачного бледно-желтого на непрозрачный черный.

Через девять с половиной минут снимите реакционную колбу с нагревательной мантии до тех пор, пока температура не снизится ниже 200 градусов по Цельсию. Для защиты целостности ядра фосфида индия приступают непосредственно к покрытию из сульфида цинка. Поместите реакционную колбу, содержащую квантовые точки фосфида индия, на нагревательную мантию и стабилизируйте температуру на уровне 200 градусов по Цельсию.

Медленно добавляйте в раствор 3,58 грамма ДДТ в течение 15 секунд. Дав раствору вступить в реакцию в течение одного часа, снимите реакционную колбу с нагревательной оболочки и дайте раствору остыть примерно до 60 градусов Цельсия. Как только раствор фосфида индия и сульфида цинка достигнет примерно 60 градусов по Цельсию, добавьте 10 миллилитров гексанов.

Затем перелейте весь раствор примерно 45 миллилитров в полипропиленовую центрифугу объемом 50 миллилитров. Центрифугируйте образец для удаления непрореагировавших твердых прекурсоров. Осторожно удалите надосадочную жидкость и добавьте 200 миллилитров ацетона.

Поровну разделите полученный раствор на четыре центрифуги объемом 15 миллилитров. Затем центрифугируйте раствор для осаждения квантовых точек на основе фосфида индия и сульфида цинка. Сцедите надосадочную жидкость и тщательно высушите гранулу квантовой точки с газообразным азотом, чтобы удалить ацетон.

Затем мы суспендируем квантовые точки в 20 миллилитрах OLA с помощью ультразвуковой обработки. Затем переложите ресуспендированные квантовые точки в 50-миллилитровую колбу с круглым дном и тремя горлышками, содержащую 0,474 грамма стеарата цинка, и перемешайте. Откачайте раствор под вакуумом в течение 20 минут при комнатной температуре.

В разделе Газообразный азот увеличьте температуру до 180 градусов Цельсия и дайте реакции протекать в течение трех часов. По завершении реакции снимите колбу с нагревательной мантии и дайте раствору остыть примерно до 60 градусов по Цельсию. Как только раствор фосфида индия и сульфида цинка достигнет примерно 60 градусов по Цельсию, добавьте 20 миллилитров гексанов.

Затем перенесите образец в полипропиленовую центрифужную пробирку объемом 50 миллилитров перед центрифугированием, чтобы удалить непрореагировавший стеарат цинка. После центрифугирования добавьте 200 миллилитров ацетона в надосадочную жидкость и центрифугируйте по той же процедуре, что и раньше. После тщательной сушки гранулы с газообразным азотом, чтобы удалить ацетон, растворите гранулу фосфида индия и сульфида цинка Quantum Dot в 30 миллилитрах гексанов.

Сделайте вихревую и ультразвуковую обработку раствора на короткое время, чтобы обеспечить полное диспергирование. Удаление избытка лигандов является важным этапом в этой процедуре. Если этого не сделать, это негативно скажется на эффективности переноса квантовых точек в водные растворы с помощью PMAL-d Повторите эти этапы очистки еще два раза, чтобы обеспечить тщательное удаление избытка органических лигандов.

Взаимодействие между амфифильным полимером и квантовой точкой может быть нарушено в присутствии избытка лигандов. После очистки определите размер и концентрацию синтезированных квантовых точек на основе фосфида индия и сульфида цинка с помощью УФ-видимой спектроскопии. Разбавьте часть синтезированных квантовых точек фосфида индия и сульфида цинка гексанами для получения одного миллилитра одной микромолярной квантовой точки.

В пробирке центрифуги перенесите 0,25 миллилитра квантовых точек фосфида индия и сульфида цинка в каждую пробирку. Добавьте в пробирку центрифуги один миллилитр ацетона или ментола, и запустите центрифугу. Осторожно удалите надосадочную жидкость и растворите каждый осадок в одном миллилитре Тетрагидрофурана или ТГФ.

Затем перелейте растворенные в ТГФ квантовые точки с фосфидом индия и сульфидом цинка в колбу с круглым дном объемом 100 миллилитров и разбавьте 16 миллилитрами ТГФ. Чтобы уменьшить количество агрегатов в растворе, обработайте квантовые точки ультразвуком в течение пяти-десяти минут. Затем растворите 30 миллиграммов PMAL-d и 10 миллилитров молекулярной воды.

Вода с помощью ультразвука или осторожное помешивание до тех пор, пока раствор не станет полупрозрачным, эффективно для полного растворения полимера. Использование вихря или энергичного перемешивания может привести к образованию множества пузырьков, что препятствует взаимодействию полимера с квантовой точкой. Затем добавьте 10-миллилитровый раствор полимера в 100-миллилитровую колбу с круглым дном, содержащую фосфид индия, сульфид цинка, квантовые точки и ТГФ.

Испаряйте ТГФ из полимерного раствора квантовой точки с помощью ротационного испарителя с колбой на ледяной бане, чтобы облегчить взаимодействие между полимером и квантовой точкой. Как только раствор испарится до 10 миллилитров, снимите колбу с роторного испарителя и добавьте 30 миллилитров молекулярной воды. Верните колбу в ротационный испаритель и продолжайте выпаривать до двух миллилитров.

Этот заключительный этап выпаривания может занять много часов. Следите за тем, чтобы ледяная ванна поддерживалась. Удалите с помощью пипетки водорастворимые квантовые точки фосфида индия и сульфида цинка из колбы с круглым дном.

Отфильтруйте раствор квантовых точек в пятимиллилитровую центрифужную пробирку с помощью трехмиллилитрового пластикового шприца, прикрепленного к нейлоновому шприцевому фильтру толщиной 0,1 микрона. Поместите квантовые точки в 20-тысячную установку для мембранного диализа с отсечкой по молекулярной массе и обведите диализом относительно 05 молярного боратного буфера, PH 8,5, чтобы удалить избыток полимера. С помощью вакуумного концентратора сконцентрируйте квантовые точки и буфер боратов до одного миллилитра.

Для хранения засыпьте раствор с газообразным азотом перед герметизацией парапленкой. Водорастворимые квантовые точки фосфида индия и сульфида цинка стабильны в течение как минимум четырех месяцев при четырех градусах Цельсия в темноте. Здесь показаны абсорбционные и скорректированные флуоресцентные спектры пропускания фосфида индия, сульфида цинка, квантовых точек и гексанов, возбужденных на 533 нанометрах, показывающие максимальную поглощающую способность на 600 нанометрах и полную ширину на половине максимума 73 нанометра.

Здесь показано изображение ПЭМ, или изображение просвечивающей электронной микроскопии, квантовых точек на основе фосфида индия и сульфида цинка, растворенных в воде. Гистограмма распределения частиц по размерам ПЭМ дает средний диаметр 2,74 плюс-минус 0,72 нанометра. Анализ одиночных флуоресцентных точек позволяет выявлять наличие различных включенных и выключенных состояний с помощью мигающего профиля квантовых точек на основе фосфида индия и сульфида цинка в воде.

На этой гистограмме показано бимодальное распределение интенсивности пикселей по одному профилю мигания квантовых точек. На графике показана жизнеспособность N2a-клеток после инкубации с квантовыми точками с фосфидом индия и сульфидом цинка в течение 24 или 48 часов. От одного наномоляра до 25 наномолярных квантовых точек.

Незначительная токсичность наблюдается ниже пяти наномоляров. После освоения этой техники ее можно выполнить за 12 часов, если она выполнена правильно. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как синтезировать высокофлуоресцентные квантовые точки для использования в биомедицинских приложениях.

Обратите внимание, что Аллиламин является опасным, коррозионным органическим соединением. При выполнении этой процедуры всегда следует соблюдать меры предосторожности, такие как ношение гуглов, перчаток и лабораторного халата.