In dit protocol wordt de synthese van Cd-vrije InP/ZnS kwantumdots (QD's) beschreven. QD's op basis van InP winnen aan populariteit vanwege de toxiciteit van Cd2+-ionen die kunnen vrijkomen door de degradatie van nanodeeltjes. Na de synthese worden QD's opgelost in water met behulp van een amfifiel polymeer voor gebruik in biomedische toepassingen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Synthese van Cd-vrije InP / ZnS Quantum Dots Geschikt voor biomedische toepassingen
In dit artikel
Erratum-melding
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Samenvatting
Samenvatting
Fluorescente nanokristallen, specifiek kwantumdots, zijn een nuttig hulpmiddel geweest voor vele biomedische toepassingen. Voor succesvol gebruik in biologische systemen moeten kwantumdots zeer fluoresceren en klein/monodispers zijn in grootte. Hoewel veelgebruikte cadmium-gebaseerde kwantumdots deze eigenschappen bezitten, zijn ze mogelijk toxisch vanwege de mogelijke afgifte van Cd2+-ionen door degradatie van nanodeeltjes. Indium-gebaseerde kwantumdots, specifiek InP/ZnS, zijn recent onderzocht als een haalbare alternatief voor cadmium-gebaseerde kwantumdots vanwege hun relatief vergelijkbare fluorescentie-eigenschappen en grootte. De hier gepresenteerde synthese maakt gebruik van standaard hot-injectiontechnieken voor effectieve nanodeeltjesgroei; echter, eigenschappen van nanodeeltjes zoals grootte, emissiegolflengte en emissie-intensiteit kunnen drastisch veranderen door kleine veranderingen in de reactieomstandigheden. Daarom moeten reactieomstandigheden zoals temperatuur, reactieduur en precursorconcentratie nauwkeurig worden gehandhaafd om reproduceerbare producten op te leveren. Omdat kwantumdots niet inherent oplosbaar zijn in waterige oplossingen, moeten ze ook een oppervlaktemodificatie ondergaan om oplosbaarheid in water te verlenen. In dit protocol wordt een amfifiel polymeer gebruikt om te interageren met zowel hydrofobe liganden op het kwantumdot-oppervlak als bulk-oplosmiddel watermoleculen. Hier wordt een gedetailleerd protocol gegeven voor de synthese van zeer fluorescerende InP/ZnS-kwantumdots die geschikt zijn voor gebruik in biomedische toepassingen.
Inleiding
Quantum dots (QD's) worden halfgeleidende nanokristallen die fluorescerende eigenschappen vertonen wanneer bestraald met licht 1. Door hun geringe grootte (2-5 nm), hetgeen vergelijkbaar met veel grotere biomoleculen en gemakkelijke biofunctionalization, QD zijn een zeer aantrekkelijk instrument voor biomedische toepassingen. Ze hebben gebruik in de biologische etikettering gevonden, single-molecule voor live-cell imaging, afgifte van geneesmiddelen, in vivo beeldvorming, detectie van pathogenen en cell tracking, onder vele andere toepassingen 2-8.
-Cd gebaseerde QDs zijn meestal gebruikt in biomedische ....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Synthese van indiumfosfide / zinksulfide (InP / ZnS) Quantum Dots
- Synthese van indiumfosfide (InP) Quantum Dot Cores
- Breng een 100 ml ronde bodem, 3-hals kolf met een 12-inch condensator. Voeg 30 ml oleylamine (OLA), 0,398 g indium (III) chloride (INCL 3), 0,245 g zink (II) chloride (ZnCl2) en roer tijdens evacuatie bij KT onder toepassing van een vacuüm gedurende 1 uur. De oplossing zou moeten verschijnen kleurloos met een witte neerslag.
- Met behulp van een verwarmingsmantel met een thermokoppel en proportionele integrale afgeleide (PID) temperatuurregelaar, verhoging van de temperatuur van de o....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De ongecoate InP cores niet aantonen substantiële zichtbare fluorescentie door oog. Echter, InP / ZnS (kern / schil) quantum dots lijken te fel fluoresceren op het oog onder UV-bestraling. De fluorescentie van InP / ZnS QDs werd gekarakteriseerd met fluorescentiespectroscopie. Het fluorescentiespectrum van QD in hexanen (figuur 1) geëxciteerd bij 533 nm demonstreert grote piek gecentreerd op 600 nm met een breedte op halve hoogte (FWHM) van 73 nm. Terwijl de absorptie (0.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Dit protocol geeft de synthese van sterk fluorescerende InP / ZnS QDs die kunnen worden gebruikt in vele biologische systemen. QD producten hier gesynthetiseerd vertoonde een fluorescentie-emissie piek gecentreerd op 600 nm met een FWHM van 73 nm (figuur 1), die vergelijkbaar is met andere eerder beschreven synthesen 12. Reactietijd en reactietemperatuur zijn uiterst cruciale stappen vanwege hun diepgaande invloed op QD synthese kwaliteit en herhaalbaarheid. Na oplossen in water, de QDs was v.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
De auteurs dankbaar erkennen het Department of Chemistry en de Graduate College in Missouri State University voor hun steun aan dit project. We hebben ook de Electron Microscopy Laboratory van de Frederick National Laboratory for Cancer Research erkennen voor het gebruik van hun transmissie-elektronenmicroscoop en koolstof beklede roosters.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Oleylamine | Acros | 129540010 | |
| Zink(II) chloride | Sigma | 030-003-00-2 | |
| Indium(III) chloride | Chem-Impex | 24560 | |
| Tris(dimethylamino)fosfine | Encompass | 50-901-10500 | |
| 1-dodecanethiol | Acros | 117625000 | |
| Hexaan | Fisher Sci | H292-4 | |
| Aceton | TransChemical | UN 1090 | |
| Zinksterinaat | Aldrich Chem | 307564-1KG | |
| Tetrahydrofuraan | Acros | 34845-0010 | |
| Moleculair Water | Fisher Sci | BP2470-1 | |
| Poly(maleïnezuuranhydride-alt-1-tetradeceen), 3-(dimethylamino)-1-propylamine derivaat | Sigma | 90771-1G | |
| Boorzuur | Fisher Sci | BP168-500 | |
| Natriumtetraboraat decahydraat | Fisher Sci | BP175-500 | |
| Rhodamine B | Aldrich Chem | R95-3 | |
| Stikstofgas | Airgas | UN1066 | |
| Trypan blauw | Thermo Sci | SV30084.01 | |
| 3 ml plastic Luer-lock spuit | BD | 309657 | |
| Luer-lock naald | Air-Tite | 8300014471 | 4 inch, 22 gauge |
| 50 ml polypropyleen centrifugeerbuisje | Falcon | 352098 | |
| 250 ml centrifugeerfles | Thermo Sci | 05-562-23 | Nalgene PPCO |
| 5 ml centrifugeerbuisjes | Argos-Tech | T2076 | |
| 1.5 ml microcentrifugebuisjes | Bio Plas | 4150 | |
| 0.1 μm Spuitfilter | Whatman | 6786-1301 | Puradisc 13 mm nylon filter |
| Slide-A-Lyzer MINI Dialyse-eenheid | Thermo Sci | 69590 | 20.000 MWCO |
| Rotorverdamper | Heidolph | ||
| Centrifuge 5072 | Eppendorf | Zwaaiende emmer met 50 ml buisadapters | |
| Lambda 650 UV/VIS Spectrometer | Perkin Elmer | UV-Vis Spectrofotometer | |
| LS 55 Fluorescerend Spectrometer | Perkin Elmer | Fluorometer | |
| Axio Observer.A1 | Zeiss | epifluorescentiemicroscoop | |
| AxioCam MRm | Zeiss | CCD Camera | |
| Tecnai TF20 Microscoop | FEI | Transmissie-elektronenmicroscoop | |
| TEM Eagle CCD | FEI | TEM CCD Camera | |
| NanoBrook Omni DLS | Brookhaven | Dynamisch lichtverstrooiingsinstrument |
Referenties
- Alivisatos, A. P. Semicondictor clusters, nanocrystals, and quantum dots. Science. 271 (5251), 933-937 (1996).
- Michalet, X., et al. Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics. Science. 307 (5709), 538-544 (2005).
- Jaiswal, J. K., Mattouss....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
Erratum
Formal Correction: Erratum: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications
Posted by JoVE Editors on 2/29/2016. Citeable Link.
A correction was made to: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications. There was an error with an author's given name. The author's name was corrected to:
Katye M. Fichter
from:
Kathryn M. Fichter
