Summary
ويرد بروتوكول لتوليف نانوكريستالس upconversion يخدر لانثانيدات شل الأساسية (أوكنس) وتطبيقاتها الخلوية للائحة البروتين القناة على الإضاءة الخفيفة (الجرد) القريبة من الأشعة تحت الحمراء.
Abstract
لانثانيدات يخدر upconversion نانوكريستالس (أوكنس) قد اجتذبت قدرا كبيرا من الاهتمام في السنوات الأخيرة استناداً إلى خصائصها الضوئية واعدة ويمكن السيطرة عليها، التي تسمح بامتصاص الضوء (الجرد) القريبة من الأشعة تحت الحمراء ويمكن تحويله بعد ذلك إلى متعدد الانبعاثات التي تمتد عبر طائفة واسعة من المناطق من الأشعة فوق البنفسجية إلى مرئية لتقرير الجرد الوطني. تعرض هذه المقالة إجراءات تجريبية مفصلة لدرجات حرارة عالية الترسيب المشارك توليف أوكنس شل الأساسية التي تدمج أيونات مختلفة لانثانيدات نانوكريستالس لكفاءة تحويل الأنسجة العميقة حدودية نير الإثارة (808 شمال البحر الأبيض المتوسط) إلى انبعاثات زرقاء قوية في 480 نانومتر. بالتحكم في تعديل السطح مع البوليمر متوافق حيويا (حمض polyacrylic، أجزاء من الكمية المخصصة)، يكتسب أوكنس كإعداد كبيرة الذوبان في المخزن المؤقت للحلول. كذلك يتم فونكتيوناليزيد نانوكريستالس ماء مع يغاندس محددة (ديبينزيل سيكلوكتيني، دبكو) للتعريب في غشاء الخلية. على ضوء تقرير الجرد الوطني (808 نانومتر) التشعيع، انبعاث تحويل الأزرق يمكن تنشيط فعالية البروتين القناة عن طريق بوابة الضوء على غشاء الخلية وتحديداً تنظيم تدفق الأيونات الموجبة (مثلاً، Ca2 +) في السيتوبلازم. يوفر هذا البروتوكول وضع منهجية ممكنة لتركيب أوكنس يخدر لانثانيدات الأساسية-شل واللاحقة تعديل السطح متوافق حيويا لمزيد من التطبيقات الخلوية.
Introduction
في السنوات الأخيرة، يخدر لانثانيدات upconversion نانوكريستالس (أوكنس) وقد استخدمت على نطاق واسع كبديل للصبغات العضوية التقليدية ونقاط الكم في التطبيقات الطبية الحيوية، التي تقوم أساسا على المواد الكيميائية العالقة والخصائص البصرية، بما في ذلك توافق مع الحياة العظيم، ومقاومة عالية فوتوبليتشينج، وانبعاث ضيقة النطاق الترددي1،،من23. الأهم من ذلك، أنها يمكن اعتبارها نانوترانسدوسير واعدة مع أنسجة ممتازة اختراق العمق في فيفو لتحويل الإثارة (الجرد) القريبة من الأشعة تحت الحمراء في مجموعة واسعة نطاق من انبعاثات من الأشعة فوق البنفسجية، المرئية، ومناطق الجرد عن طريق متعدد الفوتون upconversion عملية4،5. هذه الخصائص الفريدة تجعل أوكنس يخدر لانثانيدات تخدم كوسيلة واعدة للاستشعار البيولوجي والتصوير الطبي الحيوي والأمراض ثيرانوستيكس6،،من78.
مكونات أوكنس عامة تستند أساسا إلى أيونات لانثانيدات مخدر في مصفوفة المضيف العزل يتضمن محسس (مثلاً، Yb3 +، Nd3 +) ومنشط (مثلاً، Tm3 +، Er3 +، هو 3 +) داخل البلورة البلوتينيوم9. الانبعاثات الضوئية المختلفة من نانوكريستالس يعزى إلى التحول الإلكترونية المترجمة داخل المداراتو 4 دوبانتس لانثانيدات سبب بهم مثل سلم ترتيب مستوى الطاقة10. ولذلك، من المهم للتحكم بدقة في حجم ومورفولوجية أوكنس المركب مع دوبانتس لانثانيدات متعددة المكونات. بحق، بعض الأساليب الواعدة كذلك أقيمت لإعداد لانثانيدات يخدر أوكنس، بما في ذلك التحلل الحراري، الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية، وتوليف الحرارية المائية، وتجهيز سول-جل، إلخ11 , 12 , 13 بين هذه النهج، هو طريقة الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية إحدى الاستراتيجيات الأكثر شعبية ومريحة لتوليف أوكنس، الذي يمكن التحكم بدقة لإعداد نانوكريستالس عالية الجودة المرغوبة بشكل موحد و حجم التوزيع في فترة قصيرة نسبيا من رد فعل ومنخفضة التكلفة14. ومع ذلك، معظم النانو توليفها من قبل هذا الأسلوب هي أساسا توج مع يغاندس مسعور مثل حمض الأولييك وأولييلاميني، والتي تعوق عموما على بيوابليكيشن أخرى سبب المحدودة ليجند مسعور القابلية للذوبان في المحلول 15-ولذلك، من الضروري تنفيذ تقنيات تعديل السطح مناسب لإعداد أوكنس متوافق حيويا في التطبيقات البيولوجية في المختبر و في فيفو.
وهنا، نقدم الإجراء التجريبي مفصلة لتركيب النانو أوكنس الأساسية-شل من خلال طريقة الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية وتقنية تعديل ممكن فونكتيوناليزي البوليمر متوافق حيويا على سطح أوكنس مزيد من التطبيقات الخلوية. هذا نانوبلاتفورم أوكنس ودمج ثلاثة أيونات لانثانيدات (Yb3 +Nd3 +والخرائط المواضيعية3 +) نانوكريستالس للحصول على انبعاث الأزرق قوي (~ 480 نانومتر) عند الجرد الإثارة الخفيفة في 808 نانومتر، الذي لديه أكبر اختراق عمق في الأنسجة الحية. من المعروف جيدا أن Nd3 +-أوكنس مخدر عرض تأثيرات الاستيعاب وارتفاع درجة حرارة المياه المصغر في هذا الإطار الطيفية (808 نانومتر) بالمقارنة مع أوكنس التقليدية عند 980 نانومتر تشعيع16،17، 18. وعلاوة على ذلك، على أن تستخدم في أوكنس في النظم البيولوجية، يغاندس مسعور (حمض الأولييك) على سطح أوكنس هي أولاً إزالة بواسطة sonication في حل حامض19. ثم يتم تعديل أوكنس خالية من يجند المزيد مع بوليمر متوافق حيويا (حمض polyacrylic، أجزاء من الكمية المخصصة) اكتساب كبيرة القابلة للذوبان في المحاليل20. وعلاوة على ذلك، كدليل على مفهوم في تطبيقات الهاتف الخلوي، هي كذلك فونكتيوناليزيد أوكنس ماء مع يغاندس (ديبينزيل سيكلوكتيني، دبكو) الجزيئية للتعريب محددة على N3-معلم غشاء الخلية. على ضوء تقرير الجرد الوطني (808 نانومتر) الإشعاع، وانبعاث تحويل الزرقاء في 480 نانومتر يمكن تنشيط فعالية بروتين قناة عن طريق بوابة الضوء، تشانيلرهودوبسينس-2 (ChR2) وعلى الخلية السطح ومما ييسر تدفق الأيونات الموجبة (مثلاً، Ca2 + أيون) عبر غشاء الخلايا الحية.
يوفر هذا البروتوكول الفيديو منهجا عمليا يخدر لانثانيدات توليف أوكنس وتعديل السطح متوافق حيويا بيوابليكيشن أوكنس في الخلايا الحية. أي اختلافات في تقنيات التوليف والكواشف الكيميائية المستخدمة في النمو نانوكريستال سوف يؤثر على حجم التوزيع ومورفولوجيا upconversion الأطياف التﻷلؤ (UCL) للنهائي أوكنس النانو المستخدمة في التجارب الخلية. هذا البروتوكول فيديو مفصلة مستعدة لمساعدة الباحثين جديدة في هذا المجال تحسين إمكانية تكرار نتائج أوكنس بطريقة الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية، وتجنب الأخطاء الأكثر شيوعاً في أوكنس تعديل السطح متوافق حيويا لمواصلة التطبيقات الخلوية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تنبيه: الرجاء مراجعة صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. الرجاء استخدام جميع ممارسات السلامة المناسبة عند إجراء توليف أوكنس عند درجة حرارة عالية (~ 290 درجة مئوية)، بما في ذلك استخدام الضوابط الهندسية (غطاء الدخان) ومعدات الحماية الشخصية (مثلاً، نظارات واقية، وقفازات، ومعطف مختبر، كامل طول السراويل، وأحذية أغلقت تو)-
1. "توليف كفر" 4: الماليزي/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: نانوكريستالس الأساسية-شل Nd(20%)
- "التوليف كفر" 4: Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%) الأساسية نانوستروكتوري
- إعداد الطاقة المتجددة (CH 3 CO 2) 3، هيدروكسيد الصوديوم، NH 4 و الميثانول الحل الأسهم
ملاحظة: تشمل النادرة الأرض (إعادة) أيونات لانثانيدات الإيتريوم (Y)، إيتريوم (Yb)، Thulium (Tm)، ونيوديميوم (Nd).- حل 500 ملغ خلات Yttrium(III) هيدرات في الميثانول 5 مل (100 مغ/مل)، 250 ملغ هيدرات خلات إيتريوم (الثالث) في 5 مل الميثانول (50 ملغم/مل)، 10 ملغ هيدرات خلات ثوليوم (الثالث) في 1 مل الميثانول (10 مغ/مل)، و 10 ملغ هيدرات خلات نيوديميوم (الثالث) في 1 مل ميثاء نول (10 مغ/مل) في قارورة زجاجية مع حمام تنظيف بالموجات فوق الصوتية للحد الأدنى 2
- تجمع بين 400 مجم هيدروكسيد الصوديوم في أنبوب الطرد مركزي 50 مل مع 20 مل الميثانول مع حمام التنظيف بالموجات فوق الصوتية لإعداد حل الأسهم هيدروكسيد الصوديوم (20 ملغ/مل).
- تجمع بين 600 مغ NH 4 و في أنبوب الطرد مركزي 50 مل مع الميثانول 30 مل مع حمام التنظيف بالموجات فوق الصوتية لإعداد NH 4 و حل الأسهم (20 ملغ/مل).
ملاحظة: وضع الحل الأسهم لانثانيدات المجمعات، هيدروكسيد الصوديوم، و NH 4 و في قارورة من الزجاج، ختم مع بارافيلم وتخزينها في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية إلى حين الحاجة. يتم استبدال الحلول الميثانول استعداد الأسهم مرة كل أسبوعين-
- "إعداد من كفر" 4: nanostructure الأساسية الماليزي/Tm/Nd
- "الماصة؛" 3 مل من حمض الأولييك و 7 مل من 1-أوكتاديسيني في قارورة ثلاثة-الرقبة 50 مل. الحل
- مل 1.089 الجمع بين Y (CH 3 CO 2) 3 أسهم الحل، مل 0.608 Yb (CH 3 CO 2) 3 أسهم الحل، ميليلتر 83.6 المخزون 3 (CH 3 CO 2) Tm، وميليلتر 128.5 الحل الأسهم 3 Nd (CH 3 CO 2) إلى قارورة.
- تناسب مقياس حرارة (0-على نطاق 360 درجة مئوية) في قارورة واسمحوا طرفها تلمس الحل. وضع في قارورة في حاوية زجاجية مع زيت السيليكون فينيلميثيل.
- الحرارة إلى 100 درجة مئوية مع صفيحة تتبخر قبالة الميثانول الحل. الاتصال قارورة خط شلينك مع مشعب فراغ مزدوج/غاز لإزالة الميثانول المتبقية وإبقاء الخليط رد فعل تحت الفراغ لمدة 2-3 دقيقة مع التحريك.
- زيادة درجة الحرارة إلى 150 درجة مئوية والحفاظ على درجة الحرارة هذه عن 60 دقيقة المحافظة على سرعة إثارة 700 لفة في الدقيقة خلال التوليف.
ملاحظة: تعيين معتدل إثارة السرعة لتجنب الرش الحل. - وقف صفيحة والاحتفاظ قارورة في درجة حرارة الغرفة للسماح الحل يبرد ببطء.
ملاحظة: يمكن إيقاف البروتوكول هنا. - الجمع بين 2 مل من هيدروكسيد الصوديوم-الميثانول الحل الأسهم ومل 2.965 NH 4 و الميثانول الحل الأسهم في أنبوب الطرد مركزي 15 مل. تشديد على أنبوب مع برنامجه ومزيج الحل قبل فورتيكسينج قوية ل 5 س.
- إضافة هيدروكسيد الصوديوم-NH 4 و الخليط ببطء في قارورة واسطة ماصة زجاجية أكثر من 5 دقيقة
- زيادة درجة حرارة المخلوط إلى 50 درجة مئوية، والحفاظ على درجة الحرارة هذه للحد الأدنى 30
ملاحظة: تعيين درجة الحرارة في أي أكثر من 50 درجة مئوية لدرجة حرارة عالية وسوف تعزز التنو كريستال والنمو- - زيادة درجة الحرارة (درجة مئوية) ~ 100 تتبخر قبالة الميثانول والاتصال قارورة على خط شلينك مع مشعب فراغ مزدوج/الغاز لإزالة الميثانول المتبقية والحفاظ على خليط رد فعل تحت الفراغ للحد الأدنى 2-3
- تبديل موقف محبس الحنفية لملء في قارورة مع النيتروجين.
- زيادة درجة الحرارة إلى 290 درجة مئوية ~ 5 درجة مئوية/دقيقة بمعدل تدفئة إبقاء الخليط رد فعل على 290 درجة مئوية ل 1.5 h.
- وقف صفيحة وإزالة قارورة للسماح الخليط رد فعل لتبرد ببطء في درجة حرارة الغرفة بينما التحريك.
تنبيه: كن حذراً من صفيحة مع درجة حرارة عالية (> 400 درجة مئوية) لتجنب حروق شديدة عند تماس الجلد.
نقل - الخليط في قارورة في أنبوب 50 مل أجهزة الطرد مركزي. شطف قارورة مع 30 مل إيثانول ونقل الحل إلى أنبوب الطرد المركزي-
- الطرد المركزي المنتج في ز × 4,000 لمدة 8 دقائق في درجة حرارة الغرفة وتجاهل المادة طافية.
- أضف 10 مل من الهكسين إلى أنبوب الطرد المركزي وإعادة تفريق المنتج مع سونيكيشن (60 كيلو هرتز، و 240 ث) للحد الأدنى 2
- إضافة 30 مل إيثانول إلى الأنبوب. وتدور أسفل المنتج في ز × 4,000 لمدة 8 دقائق ثم تجاهل المادة طافية. إعادة تفريق
- منتجات الصلب في الجزء السفلي من أنبوب الطرد المركزي مع 5 مل الهكسين. تخزين الحل في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية لخطوة تالية.
ملاحظة: انبعاث upconversion أوكنس شل الأساسية يتم اختباره من قبل الإشعاعية الحلول مع ليزر 808 نانومتر (2 ث)-
- إعداد الطاقة المتجددة (CH 3 CO 2) 3، هيدروكسيد الصوديوم، NH 4 و الميثانول الحل الأسهم
- "إعداد من كفر" 4: الماليزي/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: نانوكريستالس الأساسية-شل Nd(20%)
- الجمع بين 3 مل من حمض الأولييك و 7 مل من 1-أوكتاديسيني في قارورة ثلاثة-الرقبة 50 مل. إضافة مل 1.082 الحل الأسهم 3 Y (CH 3 CO 2) ومل 2.87 الحل الأسهم 3 Nd (CH 3 CO 2) إلى قارورة.
- إضافة nanostructure الأساسية التي تم الحصول عليها (80 ملغ في الهكسين 5 مل من خطوة 1.1.2.18) في قارورة مع التحريك.
- تناسب مقياس حرارة (0-على نطاق 360 درجة مئوية) في قارورة واسمحوا طرفها لمس الخليط. وضع في قارورة في حاوية زجاجية مع زيت السيليكون فينيلميثيل.
- تسخين المخلوط عند 100 درجة مئوية أعلى صفيحة أن يتبخر الميثانول والهكسين. الاتصال قارورة خط شلينك مع مشعب فراغ مزدوج/غاز لإزالة المذيبات المتبقية وإبقاء الخليط رد فعل تحت الفراغ لمدة 2-3 دقيقة أثناء التحريك.
- زيادة درجة الحرارة إلى 150 درجة مئوية وإبقائه على 60 دقيقة المحافظة على سرعة إثارة في 700 دورة في الدقيقة في التوليف.
ملاحظة: تعيين معتدل إثارة السرعة لتجنب الرش الحل. - وقف صفيحة وإزالة قارورة للسماح بإيجاد حل لتبرد ببطء في درجة حرارة الغرفة-
ملاحظة: يمكن إيقاف البروتوكول هنا. - ماصة 2 مل من هيدروكسيد الصوديوم-الميثانول الحل الأسهم ومل 2.965 NH 4 و الميثانول الحل الأسهم في أنبوب الطرد مركزي 15 مل. تشديد على أنبوب مع برنامجه ومزيج الحل قبل فورتيكسينج قوية ل 5 س.
- إضافة الخليط في قارورة من ماصة زجاجية ببطء أكثر من 5 دقيقة
- زيادة درجة حرارة المخلوط إلى 50 درجة مئوية، وإبقائه عند 50 درجة مئوية للحد الأدنى 30
ملاحظة: تعيين درجة حرارة لا تزيد عن 50 درجة مئوية لدرجة حرارة عالية وسوف تعزز التنو كريستال والنمو- - زيادة درجة الحرارة (درجة مئوية) ~ 100 تتبخر قبالة الميثانول والاتصال قارورة على خط شلينك مع مشعب فراغ مزدوج/الغاز لإزالة الميثانول المتبقية، حفظ الخليط رد فعل تحت الفراغ للحد الأدنى 2-3
- تبديل موقف محبس الحنفية لملء في قارورة مع النيتروجين.
- زيادة درجة الحرارة إلى 290 درجة مئوية ~ 5 درجة مئوية/دقيقة بمعدل تدفئة إبقاء الخليط رد فعل على 290 درجة مئوية ل 1.5 h.
- وقف صفيحة وإزالة قارورة للسماح الخليط رد فعل لتبرد ببطء في درجة حرارة الغرفة بينما التحريك.
تنبيه: كن حذراً من صفيحة مع درجة حرارة عالية (> 400 درجة مئوية) لتجنب حروق شديدة عند تماس الجلد.
نقل - الخليط في قارورة في أنبوب 50 مل أجهزة الطرد مركزي. شطف قارورة مع 30 مل إيثانول ونقل الحل إلى أنبوب الطرد المركزي-
- الطرد المركزي المنتج في ز × 4,000 لمدة 8 دقائق في درجة حرارة الغرفة وتجاهل المادة طافية.
- أضف 10 مل من الهكسين إلى أنبوب الطرد المركزي وإعادة تفريق المنتج مع سونيكيشن (60 كيلو هرتز، و 240 ث) للحد الأدنى 2
- إضافة 30 مل إيثانول إلى الأنبوب. وتدور أسفل المنتج في ز × 4,000 لمدة 8 دقائق ثم تجاهل المادة طافية. إعادة تفريق
- منتجات الصلب في الجزء السفلي من أنبوب الطرد المركزي مع 5 مل الهكسين. تخزين الحل في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية حتى الحاجة.
ملاحظة: انبعاث upconversion أوكنس شل الأساسية يتم اختباره من قبل الإشعاعية الحلول مع ليزر 808 نانومتر (2 ث)-
2. توليف "متوافق حيويا أوكنس النانو"
- إعداد خالية من يجند نانوحبيبات أوكنس
- الجمع بين 30 مل إيثانول كإعداد توج اوليئات أوكنس الحل (الخطوة 1.2.18) في أنبوب الطرد مركزي 50 مل. الطرد المركزي الخليط في 4,000 × ز لمدة 8 دقائق في درجة حرارة الغرفة وتجاهل المادة طافية.
- الجمع بين 10 مل محلول مائي حمض (pH = 4) ضبط بواسطة HCl (0.1 M) مع ترسبات في أنبوب 50 مل الطرد المركزي وحل متسرعا واسطة sonication (60 كيلو هرتز، و 240 ث) للحد الأدنى 30
- نقل الحل في زجاج فيال مع قوي إثارة ل 2 حاء
- استخراج محلول مائي مع 30 مل إثيل الاثير لإزالة حمض الأولييك، كرر ثلاث مرات-
- إضافة 10 مل من الماء في طبقات الاثير مجتمعة مع الهز لطيف.
- جمع مائي المرحلة معا (20 مل) وإضافة 20 مل الأسيتون مع فورتيكسينج ل 5 س.
- تدور أسفل المنتج في 35,000 × ز لمدة 10 دقائق وثم تجاهل المادة طافية. حل متسرعا في 2 مل ماء.
- تعديل إعداد البوليمر أوكنس (PAA-أوكنس)
- ضم 200 مغ حمض polyacrylic (أجزاء من الكمية المخصصة، ميغاواط = 1,800) مع 20 مل من الماء قبل سونيكاتيون (60 كيلو هرتز، و 240 ث) عن 20 دقيقة إضافة أوكنس خالية من يجند السالفة الذكر في حل جزء من الكمية المسندة مع إثارة قوية-
- ضبط قيمة pH إلى 7.4 من حل هيدروكسيد الصوديوم (1 م) مع سونيكاتيون (60 كيلو هرتز، و 240 ث) ل 30 دقيقة إبقاء الخليط على 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة بينما التحريك.
- جمع متسرعا بالطرد المركزي في 35,000 × ز للحد الأدنى 10 تعليق إعادة المنتج في 10 مل من الماء قبل سونيكيشن (60 كيلو هرتز، و 240 ث) لمدة 5 دقائق والطرد المركزي مرة أخرى في 35,000 ز × 10 دقيقة كرر هذه الخطوة ثلاث مرات.
- إعادة تفريق المنتج في 8 مل من الماء قبل سونيكيشن (60 كيلو هرتز، و 240 ث) لتخزين 5 كحد أدنى الحل في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية إلى حين الحاجة.
- إعداد الوظيفية دبكو-أوكنس نانوحبيبات
- تدور أسفل PAA@UCNs أعد (1 ملغ) بالطرد المركزي في 35,000 × ز لإعادة تعليق 10 دقيقة ترسبات في 1 مل الجاف DMF ب sonication (60 كيلو هرتز، و 240 ث) لمدة 1 دقيقة وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى في 35,000 × ز للحد الأدنى 10 كرر هذه الخطوة مرتين-
- ذوب متسرعا في 200 ميليلتر الجاف DMF في قنينة زجاج. إضافة هوبت (12.2 ملغ) وتنمية الصادرات (14 ملغ)، دبكو-NH 2 (5 ملغ) وديبيا (16 ميليلتر) في القنينة مع التحريك المغناطيسي ل 24 h.
- جمع المنتج باستخدام الطرد المركزي في 35,000 × ز للحد الأدنى 10 إزالة المادة طافية، وإعادة تعليق متسرعا في 1 مل [دمس] وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى في 35,000 ز × 10 دقيقة كرر هذه الخطوة ثلاث مرات.
- تفريق المنتج في [دمس] 0.2 مل وتخزينها في ثلاجة في ~ 4 درجة مئوية قبل الاستخدام.
3. بيوابليكيشنز من دبكو-أوكنس في "تنظيم قنوات الغشاء" في "الخلايا الحية"
الخلايا- الثقافة HEK293 في دولبيكو ' s التعديل النسر ' s المتوسطة (دميم) تستكمل مع 10% FBS، 100 وحدة/مل البنسلين والستربتوميسين 100 ميكروغرام/مل و تحتفظ في حاضنة هوميديفيد مع 5% CO 2 في 37 ° البذور جيم 1 × 10 5 خلايا في 1 مل دميم/بئر في صفيحة 12-جيدا والاحتفاظ بها في الحاضنة ل 24 h.
- تجمع بلازميد (بكاجس-ChR2-فينوس، 1 ميكروغرام) مع P3000 تعداء الكاشف (2 ميليلتر) في النسر ' s الوسائط الأساسية الدنيا (MEM) (100 ميليلتر) في ميكروسينتريفوجي الأنبوبة A، وإضافة كاشف تعداء (1.5 ميليلتر) في ذاكرة (100 ميليلتر) في أنبوب باء
- احتضان خليط الحلول في الأنابيب A و B لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة-
- تجمع بين الحل في الأنبوب ب 400 ميليلتر MEM. تغسل الخلايا مع 1 مل دميم خالية من المصل مرتين.
- إضافة خليط تعداء 600 ميليلتر في كل من لوحة 12-جيدا جيدا واحتضان الخلايا في 37 درجة مئوية حاضنة ل h. 4 إزالة المتوسطة ويغسل مرتين مع 1 مل دميم.
- إضافة 1 مل دميم يحتوي على 1 ميليلتر Ac 4 منز (50 ملم في [دمس]) في البئر والاحتفاظ بها في الحاضنة لمدة يومين-
- إزالة المتوسطة ويغسل مرة واحدة مع 1 مل برنامج تلفزيوني. أضف 1 مل الحل التربسين-يدتا (0.25%) في كل من لوحة 12-جيدا جيدا واحتضان في 37 درجة مئوية حتى يكون فصل الخلايا (~ 2 دقيقة). إعادة ثقافة الخلايا في طبق [كنفوكل] 1 × 10 5 خلايا/جيدا في 1 مل دميم ليلة وضحاها.
- إزالة المتوسطة وإضافة 1 مل دميم الطازجة مع 2 ميليلتر دبكو-أوكنس (50 ملغم/مل) في الطبق ح 2 في 37 درجة مئوية. لتصوير [كنفوكل]، يغسل خلايا مرتين مع دميم وإضافة 1 ميليلتر Rhod-ن 3 (10 ملم) ل 30 دقيقة
- لتحليل الكالسيوم داخل الخلايا، واحتضان الخلايا التي تحتوي على الخليط من 1 ميليلتر Rhod-3 صباحا (10 ملم)، 10 ميليلتر البروبينسيد (250 ملم)، و 10 ميليلتر تحميل المخزن المؤقت (الفاعل بالسطح Pluronic polyols,0.1% w/v)) في 1 مل دميم متوسطة لمدة 30 دقيقة في الظلام-
- تغسل الخلايا مع دميم خالية من المصل ويتهددها بشمال البحر الأبيض المتوسط 808 نير الضوء في جرعة 0.8 واط/سم 2 لمدة 20 دقيقة (فاصل 5 دقائق بعد 5 دقائق الإضاءة)-
- تسجيل نتائج التصوير على الميكروسكوب [كنفوكل] (مصدر الليزر: 561 نانومتر الليزر؛ ومجموعة الكاشف: 610/75 نانومتر؛ وعدسة: 100 × 1.4 غ النفط، وزمن التعرض للضوء: 100 مللي ثانية). أضف 1 مل الحل التربسين-يدتا (0.25 في المائة) في كل بئر واحتضان في 37 درجة مئوية حتى يكون فصل الخلايا (~ 2 دقيقة). تعليق إعادة الخلايا الموجودة في 1 مل برنامج تلفزيوني لتحليل التدفق الخلوي (FCM) (ت: 561 نانومتر، م: 582/15 نانومتر).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
عملية التوليف التخطيطي أوكنس يخدر لانثانيدات الأساسية-شل مبينة في الشكل 1 و الشكل 2. مجهر إلكتروني (TEM) وصور المجهر الإلكتروني (هرتيم) انتقال عالية الدقة النانو أوكنس الأساسية وشل الأساسية جمعت على التوالي (الشكل 1). أوكنس خالية من يجند تعد عن طريق إزالة حمض الأولييك مسعور على سطح أوكنس في حل حامض، وتعديل مع ماء البوليمر (PAA). ثم يتم فونكتيوناليزيد PAA توج COOH-أوكنس مع دبكو-NH2 بفعل تكثيف أميد. صور تيم خالية من يجند أوكنس، وأجزاء من الكمية المخصصة--أوكنس ودبكو-أوكنس مبينة في الشكل 2. تجمع تشتت الضوء الحيوي (DLS)، والنتائج المحتملة زيتا وأطياف التﻷلؤ (UCL) upconversion دبكو-أوكنس على التوالي (الشكل 3). وترد في الشكل 4تحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء الطيفي (FTIR) دبكو-NH2، جزء من الكمية المسندة-أوكنس ودبكو-أوكنس.
في تجارب الخلية، تؤكده التعبير الناجح عن ChR2 على غشاء الخلية علامة واضحة البروتين الفلورية الخضراء (التجارة والنقل) (فينوس) باستخدام مجهر [كنفوكل] (الشكل 5A). يتم ترجمة دبكو-أوكنس على وجه التحديد على سطح الخلايا HEK293 ChR2-الإعراب عن فعل فوق (الشكل 5A). تحليل الكالسيوم داخل الخلايا عند الجرد الخفيفة التحفيز تؤكده أيضا [كنفوكل] التصوير والتدفق الخلوي (FCM) استناداً إلى معيار فلورسنت Ca2 + مؤشر، Rhod-3 صباحا (الشكل 5، ج).
رقم 1. توليف لشل الأساسية لانثانيدات-يخدر أوكنس- (أ) التوضيح التخطيطي لعملية توليف أوكنس. (ب، ج) تيم الأساسية (كفر4: الماليزي/Tm/Nd (30/0.5/1 %)) وشل الأساسية (كفر4: الماليزي/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) النانو أوكنس. شريط الحجم: 50 نانومتر. داخلي: هرتيم الصور من النانو أوكنس الأساسية وشل الأساسية. شريط الحجم: 5 نانومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2. توليف للوظيفية أوكنس النانو. (أ) التوضيح التخطيطي لعملية توليف خالية من يجند أوكنس وأجزاء من الكمية المخصصة--أوكنس ودبكو-أوكنس، على التوالي. (ب، ج، د) تيم الصور خالية من يجند أوكنس وأجزاء من الكمية المخصصة--أوكنس ودبكو-أوكنس. شريط الحجم: 100 نانومتر في الفريق ب و 50 نانومتر في فريق فرعي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3. مطيافية FTIR دبكو-NH2، جزء من الكمية المسندة-أوكنس ودبكو-أوكنس، على التوالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4. وصف دبكو-أوكنس في المخزن المؤقت الحل. (أ) نتائج DLS دبكو-أوكنس. (ب) النتائج المحتملة زيتا PAA-أوكنس ودبكو-أوكنس (يعني ± التنمية المستدامة). (ج) UCL الأطياف من أوكنس الأساسية وشل الأساسية في الهكسين (1 ملغ/مل)، جزء من الكمية المسندة-أوكنس ودبكو-أوكنس في الماء (1 مغ/مل) بشكل منفصل (Ex: 808 نانومتر). داخلي: صورة التﻷلؤ أوكنس مع 808 نانومتر التشعيع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5. التطبيقات الخلوية من دبكو-أوكنس عند الجرد الضوء الإضاءة. (أ) تصوير [كنفوكل] للتعبير عن ChR2 ن3-معلم HEK293 الخلايا المحتضنة مع دبكو-أوكنس (أعلى) وأجزاء من الكمية المخصصة--أوكنس (السفلي) ح 2 في 100 ميكروغرام/مل. الأخضر: ChR2-فينوس (Ex: 488 نانومتر، م: 530/50 نانومتر) الأزرق: أوكنس (Ex: 543 نانومتر، م: 580/50 نانومتر). شريط الحجم: 20 ميكرومتر. (ب) الخلوية Ca2 + تصوير Rhod-3 صباحا قبل وبعد التشعيع نير-الضوء (0.8 واط/سم2 لمدة 20 دقيقة). السابقين: 561 شمال البحر الأبيض المتوسط، م: 610/75 نانومتر. شريط الحجم: 10 ميكرون. (ج) FCM كمي تحليل كثافة fluorescence تطبيع الخلوية Ca2 + بجرعات خفيفة مختلفة الإضاءة (يعني ± التنمية المستدامة). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
وقدمت هذه المقالة أسلوب لتوليف نانوكريستالس upconversion يخدر لانثانيدات شل الأساسية (أوكنس)، وعلى تعديل السطح مع مويتيس الوظيفية للتطبيقات الخلوية. نانوماتيريال هذه الرواية تمتلك الخصائص البصرية المعلقة، التي يمكن أن تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي عند الجرد الإثارة الخفيفة من خلال عملية upconversion فوتون متعددة. في هذا البروتوكول، النانو أوكنس شل الأساسية (كفر4: الماليزي/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) بإعداد طريقة ترسيب المشارك درجة الحرارة العالية في مزيج من حمض الأولييك 1-أوكتاديسيني. إظهار الصور تيم مورفولوجية هذه الأساسية ونانوكريستالس شل الأساسية كروية الشكل قطرها 20 نانومتر و 30 نانومتر على التوالي، مما يعني ضمناً بسمك حوالي 5 قذيفة شمال البحر الأبيض المتوسط (الشكل 1). وكشفت البنية الأساسية-شل أيضا بصور عالية الدقة تيم في الداخلي من الشكل 1، مما يدل على هامش شعرية مماثلة مع أن جوهر النانو أوكنس. وعلاوة على ذلك، نموذجي د-تباعد حول 0.52 نانومتر يوافق جيدا مع تباعد الطائرة (100) من كفر بيتا4، مما يشير إلى أن جميع النانو أوكنس الأساسية وشل الأساسية عالية تتبلور، والحفاظ على نفس بنية بلورية. وعلاوة على ذلك، تبين الأطياف التﻷلؤ upconversion نانوكريستالس شل كور تنبعث منها الانبعاثات الزرقاء القوية بكثافة أعلى كثيرا في 480 نانومتر من الجسيمات الأساسية عند الإثارة مع ليزر صمام ثنائي لتحقيق موجه مستمرة في 808 نانومتر ( 4 الشكل). انبعاث أوكنس شل الأساسية المحسنة يعزى إلى السطح قمعت تبريد تأثير الماليزي3 +Nd3 +والخرائط المواضيعية3 + أيونات المضمنة في الطبقة الداخلية الأساسية-شل نانوكريستالس21. وتؤكد هذه النتائج بقوة الإعداد الناجح يخدر لانثانيدات الأساسية-شل أوكنس نانوماتيريال في هذا الاقتراح.
وهناك العديد من الخطوات الحاسمة في توليف هذه نانوكريستالس الترسيب المشارك درجة الحرارة العالية. أولاً، يجب أن يكون حجم لانثانيدات أيون الحل الأسهم في عملية توليف أوكنس الأساسية وشل الأساسية المضافة التحكم الصارم (الخطوة 1.1.2.2). سيؤدي إلى ارتفاع مستوى تعاطي المنشطات الأيونات في استرخاء عبر متصلة بالتركيز أو تبريد تأثير بسبب التفاعل أيون أيون في نانوكريستالس21. وثانيا، ينبغي أن تظل درجة الحرارة في أقل من 50 درجة مئوية لضمان التنو كاملة بعد إضافة هيدروكسيد الصوديوم و NH4و في قارورة (الخطوة 1.1.2.9 والخطوة 1.2.9)، هو أمر حيوي لضمان مورفولوجيا موحدة عن طريق تعزيز نمو البلورات استناداً إلى Ostwald إنضاج آثار22. ثالثا، بالحجم والخصائص البصرية لجسيمات نانوية شل الأساسية يمكن أساسا التحكم بضبط كمية أيونات لانثانيدات السلائف شل (ص3 + و Nd3 +) والجسيمات الأساسية كإعداد (الخطوة 1.2.1). من المهم أيضا أن مورفولوجية نانوكريستالس شل الأساسية يستند النمو شل متباين من أنواع مختلفة من الجزيئات الأساسية، التي مفيدة لتحوير انبعاثات أوكنس الضوئية مختلفة عند الجرد الإضاءة الخفيفة23.
وبالإضافة إلى ذلك، فإنه أيضا تحديا كبيرا لفعالية تحويل أوكنس مسعور إلى جسيمات نانوية أوكنس ماء لمزيد من التطبيقات البيولوجية. على الرغم من بعض الأساليب قد أبلغت إلى تحسين توافق مع الحياة أوكنس في المخزن المؤقت للحل، بما في ذلك تبادل يجند، طلاء والسليكا، وضع حد أقصى اوليئات أكسدة يجند، إلخ، أنهم يعانون من تجميع غير متوقعة، مضيعة للوقت، و الإجراءات المعقدة24،،من2526. هنا، علينا تطوير نهج بسيط للحصول على المياه التشتت النانو أوكنس خالية من يجند عن طريق إزالة حمض الأولييك على سطح أوكنس توج اوليئات حل مياه الحمضية (pH = 4). قيمة الرقم الهيدروجيني ضبط بواسطة HCl أمر بالغ الأهمية للتحكم في إطلاق يجند اوليئات وتؤثر التﻷلؤ أوكنس. الأهم من ذلك، متوافق حيويا بوليمر (حمض polyacrylic، PAA) مع عدد كبير من الكربوكسيل يمكن ربط مجموعات مع الأيونات لانثانيدات على سطح أوكنس بتنسيق التفاعل، التي ستوفر المزيد من المجموعات الوظيفية لمادة كيميائية أخرى التعديل. ولذلك، نحن فونكتيوناليزي مويتيس2 دبكو-NH على سطح أوكنس لزيادة محددة ن3-معلم التعريب غشاء الخلية. الصور تيم أوكنس وأجزاء من الكمية المخصصة--أوكنس ودبكو-أوكنس في الشكل 2 خالية من يجند البرهنة على ديسبيرسيتي كبيرة والذوبان من هذه النانو في المخزن المؤقت الحل بعد تعديل السطح. وبالإضافة إلى ذلك، أجرى تحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء (FTIR) الطيفي لتميز تعديل السطح مجموعات دبكو في نانوبلاتفورم أوكنس. كما هو موضح في الشكل 3، الفرقة قوية حول 3,430 سم-1 سبب الاهتزاز ح س تمتد من مجموعات الكربوكسيل، وشريطين تركزت في سم 1550-1 وسم 1458-1 مقترنة غير متماثلة و وسائط الاهتزاز متماثل تمتد من الأنيونات كاربوكسيلات، مما يشير إلى الطلاء الناجح COOH المحتوية على مجموعة البوليمرات (PAA) على سطح أوكنب. بعد رد فعل مع دبكو-NH2 مويتيس، عصابة واضحة في سم 1,635-1 الحالي استناداً إلى C = C تمتد الاهتزاز في حلقة عطرية دبكو الجماعات، وما يتسق مع طيف فتير دبكو-NH2 مويتيس في الوقت نفسه وافينومبير. وعلاوة على ذلك، نتيجة تشتت الضوء الحيوي (DLS) يشير إلى زيادة قطر هيدرودينامية دبكو-أوكنس في المحلول (96.4±10.4 شمال البحر الأبيض المتوسط) (الشكل 4 أ). تبين النتائج المحتملة زيتا أيضا سلبية سطح PAA-أوكنس (-26.1±4.4 mV) ودبكو-أوكنس (-11.9±5.6 mV) على التوالي (الشكل 4 باء)، مما يدل على الذوبان العظيم واستقرار هذه النانو في المخزن المؤقت الحل. وبالإضافة إلى ذلك، تظهر الأطياف UCL PAA-أوكنس ودبكو-أوكنس يمكن أن تنبعث انبعاث تحويل مماثلة في 480 نيوتن متر عند 808 نانومتر الخفيفة التشعيع (الشكل 4)، التي يمكن أن تستخدم لزيادة الجرد الضوء بوساطة فوتواكتيفيشن في البيولوجية نظم.
وعلاوة على ذلك، كمن-مفهوم إثبات، بغية إثبات بيوابليكيشن أوكنس فونكتيوناليزيد في الخلايا الحية، وهو مصمم بروتين قناة عن طريق بوابة الضوء (ChR2) على سطح الخلية لتنظيم الوظائف الخلوية بوساطة تدفق الأيونات الموجبة (مثلاً، Ca2 +) في السيتوبلازم27،،من2829. ويتأكد من وجود علامة البروتينات الفلورية الخضراء (التجارة والنقل) (فينوس) [كنفوكل] مجهرية (الشكل 5A) باستخدام التعبير الناجح عن ChR2 على الغشاء خط الخلية HEK293. وعلاوة على ذلك، ترجمة أوكنس على ن3-غشاء الخلية المعلمة هو تصور واضح على سطح الخلية (الأزرق) بعد الاحتضان ح 2، الذي يمكن أن يعزى إلى حقيقة أن مجموعات دبكو المتبقية على السطح النانو أوكنس ملطخة ب المحتوية على أزيد فلورسنت صبغة (5-كاربوكسيتيتراميثيلرهوداميني-أزيد، Rhod-ن3) عن طريق بيورثوجونال خالية من النحاس انقر فوق رد. وعلاوة على ذلك، ضوء الجرد (808 نانومتر) ويستخدم تشعيع نانوترانسدوسير أوكنس مترجمة على سطح الخلية، التي يمكن تنشيطقناة البروتينات ChR2 بوابات الضوء وتسهيل تدفق Ca2 + أيون عبر الغشاء. كما هو موضح في الشكل 5 (ب)، لوحظ زيادة كبيرة في ومضان أحمر في سيتوسول كاليفورنيا فلورسنت قياسية2 + مؤشر، Rhod-3 صباحا، بينما يتم تسجيل لا زيادة الأسفار الظاهر في غياب الإضاءة الخفيفة. تحليل كمية التدفق الخلوي (FCM) في الشكل 5 يوضح أيضا أن هذا التعزيز fluorescence نير-الضوء-استجابة الضوء الجرعة المعتمدة، مما يوحي بوضوح أن دبكو-أوكنس متوافق حيويا يمكن تنظيم فعالية قناة البروتينات في غشاء الخلية عند تشعيع الضوء الجرد.
وخلاصة القول، استناداً إلى النتائج المذكورة آنفا، فإننا نتوقع أن هذا البروتوكول لا يوفر فقط إجراءات تجريبية مفصلة لتوليف الترسيب المشارك ارتفاع درجة الحرارة الأساسية-شل أوكنس النانو، ولكن أيضا تطور بسيط تقنية لتعديل السطح متوافق حيويا من أوكنس لزيادة الجرد الضوء بوساطة فوتواكتيفيشن في التطبيقات البيولوجية. الأهم من ذلك، استناداً إلى الأساس المنطقي وراء هذا الأسلوب، الخصائص البصرية أوكنس ويمكن كذلك تعديل بتعاطي المنشطات أنواع مختلفة من أيونات لانثانيدات (مثلاً، الاربيوم (ثالثا)، هولميوم (ثالثا)، إلخ) في البلورات تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية، والأخضر، والأحمر، و الجرد الخفيفة إلى 808 نانومتر تشعيع الضوء30. وعلاوة على ذلك، على سطح أوكنس يمكن أيضا تعديل مع مختلف المجموعات الوظيفية (مثلاً، ببتيد، البروتين، الدهن، استهداف يجند، إلخ) لزيادة التطبيقات الطبية الحيوية31،32. هذه المزايا تجعل متوافق حيويا أوكنس نانوماتيريال مرشح مناسب لدراسة العمليات الفيزيولوجية في المختبر و في فيفو، وهكذا قد يتصرف كشخصية لطب النانوي ثيرانوستيكس السريرية في المستقبل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدينا شيء الكشف عنها.
Acknowledgments
هذا العمل جزئيا وأيده NTU-آيت-نام فيروس/16001، RG110/16 (S)، (RG 11/13)، ومنحت (RG 35/15) في جامعة نانيانغ التكنولوجية، وسنغافورة، والوطنية العلوم الطبيعية مؤسسة من الصين (تشرف) (رقم 51628201).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1-Octadecene | Sigma Aldrich | O806 | Technical grade |
| oleic acid | Sigma Aldrich | 364525 | Technical grade |
| Methanol | Fisher Scientific | A412 | Technical grade |
| Ethanol | Fisher Scientific | A405 | Technical grade |
| Acetone | Fisher Scientific | A18 | Technical grade |
| Hexane | Sigma Aldrich | H292 | Technical grade |
| Thulium (III) acetate hydrate (Tm(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 367702 | 99.9% trace metals basis |
| Neodymium (III) acetate hydrate (Nd(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 325805 | 99.9% trace metals basis |
| Ytterbium (III) acetate hydrate (Yb(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 326011 | 99.9% trace metals basis |
| Yttrium(III) acetate hydrate (Y(CH3CO2)3) | Sigma Aldrich | 326046 | 99.9% trace metals basis |
| Sodium hydroxide (NaOH) | Sigma Aldrich | S5881 | reagent grade |
| Ammonium fluoride (NH4F) | Sigma Aldrich | 338869 | ACS reagent |
| Hydrogen chloride (HCl) | Fisher Scientific | A144 | reagent grade |
| polyacrylic acid (PAA) | Sigma Aldrich | 323667 | average Mw 1800 |
| 1-Hydroxybenzotriazole hydrate (HOBT) | Sigma Aldrich | 54802 | ACS reagent |
| 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC) | Sigma Aldrich | E7750 | commercial grade |
| Dibenzocyclooctyne-amine (DBCO-NH2) | Sigma Aldrich | 761540 | ACS reagent |
| N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA) | Sigma Aldrich | D125806 | ACS reagent |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Fisher Scientific | BP231 | Technical grade |
| HEK293 cell line | ATCC | CRL-1573 | human embryonic kidney |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Sigma Aldrich | F1051 | ACS reagent |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher | 15140122 | 10,000 U/mL |
| plasmid (pCAGGS-ChR2-Venus) | Addgene | 15753 | Plasmid sent as bacteria in agar stab |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher | 11965092 | High glucose |
| opti-Modified Eagle Medium (MEM) | Thermo Fisher | 51985034 | Reduced Serum Media |
| Lipofectamine 3000 Transfection Reagent | Thermo Fisher | L3000015 | Lipid-Based Transfection |
| N-Azidoacetylmannosamine, Acetylated (Ac4ManNAz) | Sigma Aldrich | A7605 | ACS reagent |
| Trypsin-EDTA (0.25%) | Thermo Fisher | 25200056 | Phenol red |
| Rhod-3 AM Calcium Imaging Kit | Thermo Fisher | R10145 | Fluorescence dye |
| 5-carboxytetramethylrhodamine-azide (Rhod-N3) | Sigma Aldrich | 760757 | Azide-fluor 545 |
| Confical dish | ibidi GmbH | 81158 | Glass Bottom, 35 mm |
| 50 ml conical centrifuge tubes | Greiner Bio-One | 227261 | Polypropylene |
| 15 ml conical centrifuge tubes | Greiner Bio-One | 188271 | Polypropylene |
| 1.5 ml conical microcentrifuge tubes | Greiner Bio-One | 616201 | Polypropylene |
| Phenylmethyl silicone oil | Clearco Products | 63148-52-7 | Less than 320 degrees Celsius |
| Glass thermometer | GH Zeal | L0111/10 | From -10 to 360 degrees Celsius |
| 12-well plate | Sigma Aldrich | Z707775 | Polystyrene |
References
- Wang, F., et al. Tuning upconversion through energy migration in core-shell nanoparticles. Nat Mater. 10 (12), 968-973 (2011).
- Liu, Y., et al. Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy. Nature. 543 (7644), 229-233 (2017).
- Fan, W., Bu, W., Shi, J. On The Latest Three-Stage Development of Nanomedicines based on Upconversion Nanoparticles. Adv Mater. 28 (24), 3987-4011 (2016).
- Zhu, X., et al. Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature. Nat Commun. 7, 10437-10446 (2016).
- Li, W., Wang, J., Ren, J., Qu, X. Near-infrared upconversion controls photocaged cell adhesion. J Am Chem Soc. 136 (6), 2248-2251 (2014).
- Min, Y., Li, J., Liu, F., Yeow, E. K., Xing, B. Near-infrared light-mediated photoactivation of a platinum antitumor prodrug and simultaneous cellular apoptosis imaging by upconversion-luminescent nanoparticles. Angew Chem Int Ed. 53 (4), 1012-1016 (2014).
- Yang, D., Ma, P., Hou, Z., Cheng, Z., Li, C., Lin, J. Current advances in lanthanide ion (Ln(3+))-based upconversion nanomaterials for drug delivery. Chem Soc Rev. 44 (6), 1416-1448 (2015).
- Wang, C., Cheng, L., Liu, Z. Upconversion nanoparticles for photodynamic therapy and other cancer therapeutics. Theranostics. 3 (5), 317-330 (2013).
- Li, L. L., et al. Biomimetic surface engineering of lanthanide-doped upconversion nanoparticles as versatile bioprobes. Angew Chem Int Ed. 51 (25), 6121-6125 (2012).
- Wang, J., Ming, T., Jin, Z., Wang, J., Sun, L. D., Yan, C. H. Photon energy upconversion through thermal radiation with the power efficiency reaching 16%. Nat Commun. 5, 5669-5678 (2014).
- Zou, W., Visser, C., Maduro, J. A., Pshenichnikov, M. S., Hummelen, J. C. Broadband dye-sensitized upconversion of near-infrared light. Nat Photonics. 6 (8), 560-564 (2012).
- Liu, Y., Tu, D., Zhu, H., Li, R., Luo, W., Chen, X. A strategy to achieve efficient dual-mode luminescence of Eu(3+) in lanthanides doped multifunctional NaGdF(4) nanocrystals. Adv Mater. 22 (30), 3266-3271 (2010).
- Min, Y., Li, J., Liu, F., Padmanabhan, P., Yeow, E. K., Xing, B. Recent Advance of Biological Molecular Imaging Based on Lanthanide-Doped Upconversion-Luminescent Nanomaterials. Nanomaterials. 4 (1), 129-154 (2014).
- Li, X., Zhang, F., Zhao, D. Lab on upconversion nanoparticles: optical properties and applications engineering via designed nanostructure. Chem Soc Rev. 44 (6), 1346-1378 (2015).
- Gu, Z., Yan, L., Tian, G., Li, S., Chai, Z., Zhao, Y. Recent advances in design and fabrication of upconversion nanoparticles and their safe theranostic applications. Adv Mater. 25 (28), 3758-3779 (2013).
- Dong, H., Sun, L. D., Yan, C. H. Energy transfer in lanthanide upconversion studies for extended optical applications. Chem Soc Rev. 44 (6), 1608-1634 (2015).
- Ai, X., et al. In vivo covalent cross-linking of photon-converted rare-earth nanostructures for tumour localization and theranostics. Nat Commun. 7, 10432-10440 (2016).
- Lu, S., et al. Multifunctional Nano-Bioprobes Based on Rattle-Structured Upconverting Luminescent Nanoparticles. Angew Chem Int Ed. 54 (27), 7915-7919 (2015).
- Bogdan, N., Vetrone, F., Ozin, G. A., Capobianco, J. A. Synthesis of ligand-free colloidally stable water dispersible brightly luminescent lanthanide-doped upconverting nanoparticles. Nano Lett. 11 (2), 835-840 (2011).
- Zheng, W., Huang, P., Tu, D., Ma, E., Zhu, H., Chen, X. Lanthanide-doped upconversion nano-bioprobes: electronic structures, optical properties, and biodetection. Chem Soc Rev. 44 (6), 1379-1415 (2015).
- Chen, X., Peng, D., Ju, Q., Wang, F. Photon upconversion in core-shell nanoparticles. Chem Soc Rev. 44 (6), 1318-1330 (2015).
- Wang, F., Deng, R., Liu, X. Preparation of core-shell NaGdF4 nanoparticles doped with luminescent lanthanide ions to be used as upconversion-based probes. Nat Protoc. 9 (7), 1634-1644 (2014).
- Chen, G., Agren, H., Ohulchanskyy, T. Y., Prasad, P. N. Light upconverting core-shell nanostructures: nanophotonic control for emerging applications. Chem Soc Rev. 44 (6), 1680-1713 (2015).
- Yang, Y., et al. In vitro and in vivo uncaging and bioluminescence imaging by using photocaged upconversion nanoparticles. Angew Chem Int Ed. 51 (13), 3125-3129 (2012).
- Sedlmeier, A., Gorris, H. H. Surface modification and characterization of photon-upconverting nanoparticles for bioanalytical applications. Chem Soc Rev. 44 (6), 1526-1560 (2015).
- Hu, M., et al. Near infrared light-mediated photoactivation of cytotoxic Re(I) complexes by using lanthanide-doped upconversion nanoparticles. Dalton Trans. 45 (36), 14101-14108 (2016).
- Nagel, G., et al. Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel. Proc Natl Acad Sci USA. 100 (24), 13940-13945 (2003).
- Ai, X., et al. Remote Regulation of Membrane Channel Activity by Site-Specific Localization of Lanthanide-Doped Upconversion Nanocrystals. Angew Chem Int Ed. 56 (11), 3031-3035 (2017).
- Xie, R., et al. In vivo metabolic labeling of sialoglycans in the mouse brain by using a liposome-assisted bioorthogonal reporter strategy. Proc Natl Acad Sci USA. 113 (19), 5173-5178 (2016).
- Bansal, A., Zhang, Y. Photocontrolled nanoparticle delivery systems for biomedical applications. Acc Chem Res. 47 (10), 3052-3060 (2014).
- Yang, Y., Aw, J., Xing, B. Nanostructures for NIR light-controlled therapies. Nanoscale. 9 (11), 3698-3718 (2017).
- Ai, X., Mu, J., Xing, B. Recent Advances of Light-Mediated Theranostics. Theranostics. 6 (13), 2439-2457 (2016).
