Yöntem makalesi

Çekirdek kabuğu Lanthanide katkılı Upconversion Nanocrystals hücresel uygulamalar için sentezi

DOI:

10.3791/56416

⸱

10 Kasım 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Division of Chemistry and Biological Chemistry, School of Physical & Mathematical Sciences, Nanyang Technological University, 2Institute of Materials Research & Engineering, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çekirdek kabuğu lanthanide katkılı upconversion nanocrystals (UCNs) sentezi ve kanal proteini düzenleme yakın kızılötesi (Nur) ışık aydınlatma üzerine hücresel uygulamaları için bir iletişim kuralı sundu.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Lanthanide-katkılı upconversion nanocrystals (UCNs) yakın kızılötesi (Nur) ışık emilimi için izin ve daha sonra içine dönüştürebilirsiniz onların umut verici ve kontrol edilebilir optik özellikleri göre son yıllarda çok dikkat çekmiştir UV bölgelerden NIR için görünür için geniş bir yelpazesi üzerinde yayılan emisyonu multiplexed. Bu makale farklı lanthanide iyonları verimli bir şekilde derin doku edilebilen NIR uyarma (808 dönüştürmek için nanocrystals içine dahil çekirdek-kabuk UCNs yüksek sıcaklık co yağış sentezi için ayrıntılı deneysel yordamlar sunar NM) içine güçlü bir mavi emisyon 480 nm. Yüzey değiştirme Biyouyumlu polimer (polyacrylic asit, PAA) ile kontrol ederek, olarak hazırlanan UCNs büyük çözünürlük tampon çözeltiler satın aldı. Hidrofilik nanocrystals daha fazla hücre zarı üzerinde yerelleştirme için belirli ligandlar (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) ile functionalized. Nur ışık üzerine (808 nm) ışınlama, upconverted mavi emisyon etkili ışık-gated kanal proteini hücre zarı üzerinde etkinleştirmek ve özellikle katyon (örneğin, Ca2 +) akını sitoplazmada düzenleyen. Bu iletişim kuralı çekirdek-kabuk lanthanide katkılı UCNs ve daha fazla hücresel uygulamalar için sonraki Biyouyumlu yüzey modifikasyonu sentezi için uygun bir yöntem sağlar.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Son yıllarda, lanthanide katkılı upconversion nanocrystals (UCNs) yaygın olarak geleneksel organik boya ve kuantum nokta esas olarak kendi üstün kimyasal ve optik özellikleri dayalı Biyomedikal uygulamalarda alternatif olarak kullanılmıştır, büyük Biyouyumluluk, photobleaching ve dar-bant genişliği emisyon1,2,3yüksek dayanıklılık dahil olmak üzere. Daha da önemlisi, gelecek vaat eden bir nanotransducer ile yakın kızılötesi (Nur) uyarma içine geniş UV görünür, emisyon ve çoklu bir foton aracılığıyla NIR bölgeler dönüştürmek için mükemmel doku penetrasyon derinliği in vivo olarak hizmet verebilir upconversion işlemi4,5. Bu benzersiz özellikleri lanthanide katkılı UCNs biyolojik algılama, Biyomedikal görüntüleme ve hastalıkları theranostics6,7,8için özellikle umut verici bir vektör olarak görev yapıyor.

UCNs genel bileşenleri özellikle katkılı lanthanide iyonları içeren (örneğin, Yb3 +, Nd3 +) derhal ve aktivatör (örneğin, Tm3 +, Er3 +, Ho yalıtım ana bilgisayar matris dayanır 3 +) Kristal içinde homojen9. Farklı optik emisyon nanocrystals üzerinden lanthanide dopants kendi merdiven benzeri düzenlenen enerji seviyesi10nedeniyle yerelleştirilmiş elektronik geçiş 4f boşluklardır içinde atfedilir. Bu nedenle, tam boyut ve morfolojisi uygulamasının lanthanide dopants ile sentezlenmiş UCNs kontrolü için önemlidir. Yanında doğru bazı umut verici yöntemleri de termal ayrışma, yüksek sıcaklık co yağış, hidrotermal sentezi, sol-jel işleme, vb11 de dahil olmak üzere UCNs, lanthanide-katkılı hazırlanması için kurulmuş olan , 12 , 13 bu yaklaşımlar arasında yüksek sıcaklık co yağış yöntemi kesinlikle üniforma şeklinde istenen yüksek kaliteli nanocrystals hazırlamak için kontrol edilebilir UCNs sentezi için en popüler ve uygun stratejileri biridir ve boyut dağılımı bir nispeten kısa tepki süresi ve düşük maliyetli14. Ancak, bu yöntem tarafından sentezlenen çoğu nanoyapıların esas olarak hidrofobik ligandlar oleik asit ve oleylamine, genellikle sulu çözüm hidrofobik ligand çözünürlük sınırlı nedeniyle onların daha da bioapplication engel gibi ile şapkalı 15. bu nedenle, biyolojik uygulamalar içinde in vitro ve in vivoBiyouyumlu UCNs hazırlamak için uygun yüzey değiştirme teknikleri gerçekleştirmek gereklidir.

Burada, mevcut biz çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların sentezi için detaylı deneysel işlemin aracılığıyla yüksek sıcaklık co yağış yöntemi ve Biyouyumlu polimer UCNs yüzeyi için functionalize için uygun değişiklik tekniği daha fazla hücresel uygulamaları. Bu UCNs nanoplatform üç lanthanide iyonları (Yb3 +, Nd3 +ve Tm3 +) güçlü mavi emisyon elde etmek için nanocrystals birleştirmek (~ 480 nm) üzerine Nur ışık uyarma, 808 nm, daha fazla penetrasyon derinliği vardır içinde canlı bir doku. De bu Nd3 +bilindiği-katkılı UCNs simge durumuna küçültülmüş su emme ve aşırı ısınma etkileri bu spektral pencerede görüntülemek (808 nm) ile karşılaştırıldığında geleneksel UCNs 980 nm ışınlama16,17, üzerine 18. Ayrıca, UCNs biyolojik sistemlerde kullanmak için UCNs yüzeyinde hidrofobik ligandlar (oleik asit) öncelikle sonication asit solüsyonu19tarafından kaldırılır. O zaman ligand-Alerjik UCNs daha fazla sulu çözümler20büyük çözünürlük elde etmek için bir Biyouyumlu polimer (polyacrylic asit, PAA) ile değiştirilir. Ayrıca, bir kanıtı-of-concept hücresel uygulamalarında hidrofilik UCNs daha da moleküler ligandlar N3belirli yerelleştirme için (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) ile functionalized-hücre zarı öğesini. Nur ışık üzerine (808 nm) ışınlama, upconverted mavi emisyon 480 nm, hücre yüzey üzerinde etkili bir ışık-gated kanal protein, channelrhodopsins-2 (ChR2) etkinleştirmek ve böylece katyon (örneğin, Ca2 + iyon) akını kolaylaştırmak Canlı hücreler membran arasında.

Bu video iletişim kuralı lanthanide katkılı UCNs sentezi, Biyouyumlu yüzey modifikasyonu ve UCNs bioapplication canlı hücreler içinde uygulanabilir bir yöntem sağlar. Sentez teknikleri ve nanocrystal büyüme kullanılan kimyasal reaktifler tüm farklılıkları hücre deneylerde kullanılan son UCNs nanoyapıların boyutu dağıtım, morfoloji ve upconversion ışıldama (UCL) spectra etkileyecektir. Bu ayrıntılı video iletişim kuralı yeni araştırmacılar bu alandaki UCNs tekrarlanabilirlik yüksek sıcaklık co yağış yöntemi ile geliştirmek ve daha fazla UCNs Biyouyumlu yüzey değiştirilmek üzere içinde en yaygın hatalardan kaçınmak için yardımcı olmak için hazırlanmıştır hücresel uygulamaları.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

dikkat: ilgili tüm malzeme güvenlik bilgi formları (MSDS) kullanmadan önce lütfen danışın. Lütfen tüm uygun güvenlik uygulamaları mühendislik kontrolleri (duman hood) ve kişisel koruyucu donanım (örneğin, koruyucu gözlük, eldiven, önlük, kullanımı gibi UCNs (~ 290 ° C), yüksek sıcaklıkta sentezi kullanırlar tam uzunlukta pantolon ve kapalı-toe ayakkabı).

1. NaYF sentez 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: Nd(20%) çekirdek-kabuk nanocrystals

  1. NaYF sentez 4: Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%) çekirdek nanostructure
    1. RE (CH 3 CO 2) 3, NaOH, NH 4 F metanol hisse senedi çözüm hazırlanması
      Not: nadir-toprak (yeniden) lanthanide iyonları itriyum (Y), iterbiyum (Yb), Thulium (Tm) ve Neodim (Nd) içerir.
      1. Erimesi 500 mg Yttrium(III) asetat hidrat 5 mL metanol (100 mg/mL), 250 mg 5 mL metanol (50 mg/mL), 10 mg 1 mL metanol (10 mg/mL), Thulium (III) asetat hidrat iterbiyum (III) asetat hidrat ve 10 mg 1 mL metha Neodim (III) asetat hidrat Nol (10 mg/mL) 2 dakika süreyle bir ultrasonik Temizleme banyo ile cam şişe içinde
      2. 400 mg NaOH 50 mL santrifüj tüpü 20 mL metanol NaOH hisse senedi çözüm (20 mg/mL) hazırlamak için ultrasonik Temizleme banyo ile birleştirmek.
      3. 30 mL metanol NH 4 F hisse senedi çözüm (20 mg/mL) hazırlamak için ultrasonik Temizleme Küvetli ile 600 mg NH 4 F 50 mL santrifüj tüpü içinde birleştirmek.
        Not: stok çözüm lanthanide kompleksleri, NaOH ve NH yer 4 F cam şişeleri,'parafilm ile mühür ve ~ 4 ° c kadar gerekli bir buzdolabında saklayabilirsiniz. Hazırlanan metanol hisse senedi çözümleri 2 haftada bir kez değiştirilir.
    2. NaYF hazırlık 4: Yb/Tm/Nd çekirdek nanostructure
      1. 3 mL oleik asit ve 7 mL 1-octadecene 50 mL üç-boyun şişesi pipet.
      2. Birleştirmek 1.089 mL Y (CH 3 CO 2) 3 stok çözeltisi, çözümün Yb (CH 3 CO 2) 3 hisse senedi, Tm (CH 3 CO 2) 3 stokunun 83.6 µL 0.608 mL çözüm, ve Nd (CH 3 CO 2) 3 hisse senedi çözüm balonun içine 128,5 µL.
      3. Ve bir termometre (0 - 360 ° C aralığı) şişeye uygun çözüm dokunmatik ucu izin. Şişeye bir cam kap içinde phenylmethyl silikon yağı ile yerleştirin.
      4. Çözüm ile metanol buharlaşır için sıcak bir tabak + 100 ° C ısı. Artık metanol kaldırmak ve 2-3 dk süre karıştırma için vakum altında tepki karışımı korumak için bir çift vakum/gaz manifold Schlenk satırıyla şişeye bağlanmak.
      5. 150 ° c sıcaklık artışı ve bu sıcaklık 60 dk. koru için bir karıştırma hızı 700 rpm sentezi sırasında devam.
        Not: çözüm sıçramasına önlemek için ılımlı karıştırma hızı ayarlayın.
      6. Sıcak sac durdurmak ve şişeye çözüm sağlamak için oda sıcaklığında yavaş yavaş sakin tutmak.
        Not: Burada protokol duraklatılmış.
      7. NaOH-metanol birleştirmek 2 mL stok çözüm ve NH 4 F-metanol hisse senedi çözüm içine 15 mL santrifüj tüpü 2.965 mL. Onun kapaklı tüp sıkın ve 5 için güçlü vortexing tarafından çözüm mix s.
      8. Ekle NaOH-NH 4 F karışım cam pipet 5 dk. tarafından balonun içine yavaş yavaş
      9. Karışımı ile 50 ° C sıcaklık artışı ve bu sıcaklık 30 dakika süreyle devam
        Not: yüksek sıcaklık kristal çekirdekleşme ve büyüme teşvik edecek çünkü sıcaklığı 50 ° C fazla ayarlamak.
      10. Artık metanol kaldırmak ve 2-3 dakika süreyle vakum altında tepki karışımı korumak için bir çift vakum/gaz manifoldu ile (~ 100 ° C) metanol buharlaşır ve şişeye Schlenk hattına bağlanmak için sıcaklık artışı
      11. Şişeye azot ile doldurmak için stopcock konumunu geçiş.
      12. Artış 290 ° C ~ 5 ° C/min. Isıtma oranında sıcaklığı tutmak 290 ° C 1,5 h. için tepki karisimin
      13. Sıcak sac durdurmak ve kaldırmak şişeye karıştırma sırasında oda sıcaklığında yavaş yavaş soğumasını tepki karışım izin verin.
        Dikkat: sıcak plaka yüksek sıcaklık ile dikkatli olun (> 400 ° C) cilt teması üzerine ciddi yanıklar önlemek için.
      14. Şişeye karışımı bir 50 mL santrifüj tüpüne aktarın. Şişeye 30 mL etanol ile durulayın ve çözüm için santrifüj tüpü transfer.
      15. Oda sıcaklığında 8 min için 4.000 × g de ürün santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.
      16. Hekzan santrifüj tüpü ve yeniden dağıtmak sonication (60 kHz, 240 W) 2 dakika süreyle ile ürün eklemek 10 mL
      17. 30 mL etanol tüp ekleyin. Spin 4.000 × g 8 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın.
      18. 5 mL hekzan santrifüj tüpü alt katı ürünler yeniden dağıtmak. Çözüm bir buzdolabı bir sonraki adım için ~ 4 ° C'de depolayın.
        Not: Çekirdek-kabuk UCNs upconversion emisyon bir 808 nm lazer (2 G) ile çözümler irradiating tarafından mercek altına alındı.
  2. NaYF hazırlık 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: Nd(20%) çekirdek-kabuk nanocrystals
    1. 3 mL oleik asit ve 7 mL 1-octadecene 50 mL üç-boyun şişesi birleştirmek. Balonun 1.082 mL Y (CH 3 CO 2) 3 hisse senedi çözüm ve 2,87 mL Nd (CH 3 CO 2) 3 stok çözeltisi ekleyin.
    2. Elde edilen temel nanostructure (80 mg 5 mL hekzan adım 1.1.2.18 içinde) eklemek karıştırma sırasında balonun içine.
    3. Bir termometre (0 - 360 ° C aralığı) şişeye uygun ve ucu karışımı dokunma izin. Şişeye bir cam kap içinde phenylmethyl silikon yağı ile yerleştirin.
    4. Karışımı sıcak metanol ve hekzan kapalı buharlaşır için plaka üstüne 100 ° C'de ısı. Kalan solvent kaldırmak ve 2-3 dk süre karıştırma için vakum altında tepki karışımı korumak için bir çift vakum/gaz manifold Schlenk satırıyla şişeye bağlanmak.
    5. 150 ° c sıcaklık artışı ve sentez 700 RPM karıştırma hızı 60 dk. koru devam.
      Not: çözüm sıçramasına önlemek için ılımlı karıştırma hızı ayarlayın.
    6. Sıcak sac durdurmak ve çözüm oda sıcaklığında yavaş yavaş soğuması için izin vermek için balonun kaldırmak.
      Not: Burada protokol duraklatılmış.
    7. NaOH-metanol pipet 2 mL stok çözüm ve NH 4 F-metanol hisse senedi çözüm içine 15 mL santrifüj tüpü 2.965 mL. Onun kapaklı tüp sıkın ve 5 için güçlü vortexing tarafından çözüm mix s.
    8. Ekle bir cam pipet yavaş yavaş üzerinde 5 dk. tarafından şişesi içine karışımı
    9. Karışımı ile 50 ° C sıcaklık artışı ve 50 ° c 30 dakika süreyle devam
      Not: yüksek sıcaklık kristal çekirdekleşme ve büyüme teşvik edecek çünkü sıcaklığı 50 ° C yüksek ayarlamak.
    10. Reaksiyon karışım 2-3 dakika süreyle vakum altında tutmak artık metanol kaldırmak için bir çift vakum/gaz manifoldu ile (~ 100 ° C) metanol buharlaşır ve şişeye Schlenk hattına bağlanmak için sıcaklık artışı
    11. Şişeye azot ile doldurmak için stopcock konumunu geçiş.
    12. 290 ° c sıcaklık artışı 1,5 h. için 290 ° C'de tepki karışımı Isıtma ~ 5 ° C/dk. hızında devam
    13. Sıcak sac durdurmak ve kaldırmak, oda sıcaklığında karıştırma sırasında yavaş yavaş soğumasını tepki karışım izin verin şişeye.
      Dikkat: sıcak plaka yüksek sıcaklık ile dikkatli olun (> 400 ° C) cilt teması üzerine ciddi yanıklar önlemek için.
    14. Şişeye karışımı bir 50 mL santrifüj tüpüne aktarın. Şişeye 30 mL etanol ile durulayın ve çözüm için santrifüj tüpü transfer.
    15. Oda sıcaklığında 8 min için 4.000 × g de ürün santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.
    16. Hekzan santrifüj tüpü ve yeniden dağıtmak sonication (60 kHz, 240 W) 2 dakika süreyle ile ürün eklemek 10 mL
    17. 30 mL etanol tüp ekleyin. Spin 4.000 × g 8 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın.
    18. 5 mL hekzan santrifüj tüpü alt katı ürünler yeniden dağıtmak. Çözüm ~ 4 ° c kadar gerekli bir buzdolabında saklamak.
      Not: Çekirdek-kabuk UCNs upconversion emisyon bir 808 nm lazer (2 G) ile çözümler irradiating tarafından mercek altına alındı.

2. Biyouyumlu UCNs nanoyapıların sentezi

  1. UCNs nanopartikül ligand-Alerjik hazırlanması
    1. birleştirmek 30 mL etanol hazırlanan oleat şapkalı UCNs çözümde (Adım 1.2.18) 50 mL santrifüj tüpü ile. 4.000 × g 8 dakika oda sıcaklığında karisimin santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.
    2. 10 mL asit sulu çözüm birleştirmek (pH = 4) HCl (0,1 M) tarafından 50 mL santrifüj tüpü çökelti ayarlamasının yapılacağı ve çökelti sonication (60 kHz, 240 W) 30 dakika süreyle tarafından çözülür
    3. Çözüm bir cam şişe dinç ile transfer için 2 h. karıştırma
    4. Üç kez tekrarlayın, oleik asit kaldırmak için 30 mL Dietil eter ile sulu çözüm ayıklamak.
    5. 10 mL su nazik sallayarak ile kombine eter Katmanlar ekleyin.
    6. Sulu toplamak faz birlikte (20 mL) ve vortexing için 5 ile 20 mL aseton eklemek s.
    7. Spin 35.000 × g 10 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın. Çökelti 2 mL suda çözülür.
  2. UCNs (PAA-UCNs) hazırlık polimer modifiye
    1. 200 mg polyacrylic asitin birleştirmek (PAA, Mw 1800 =) sonication (60 kHz, 240 W) 20 dakika süreyle tarafından 20 mL su ile anılan ligand-Alerjik UCNs ile PAA çözümde eklemek dinç karıştırma.
    2. 30 dk tutmak için 24 h için karışımı karıştırma sırasında oda sıcaklığında sonication (60 kHz, 240 W) ile NaOH çözüm (1 M) tarafından 7,4 pH değerine ayarlayın.
    3. İçin ürün sonication (60 kHz, 240 W) tarafından 10 mL suda 10 dk. yeniden askıya almak için 5 min ve santrifüj tekrar 10 dakika süreyle 35.000 × g de bu üç kez tekrarlayın çökelti Santrifüjü 35.000 × g de tarafından toplamak.
    4. 5 dk. saklamak için çözüm ~ 4 ° c kadar gerekli bir buzdolabında 8 mL su üründe sonication (60 kHz, 240 W) tarafından yeniden dağıtmak.
  3. Fonksiyonel DBCO-UCNs nanopartikül hazırlanması
    1. Santrifüjü 35.000 × g de tarafından hazırlanan PAA@UCNs (1 mg) aşağı Spin için 1 mL çökelti 10 dk. yeniden askıya sonication (60 kHz, 240 W) 1 dk. için tarafından DMF Kuru ve iki kez bu işlemi tekrarlayın santrifüj tekrar 35.000 × g de 10 dakika süreyle.
    2. Erime 200 µL çökelti DMF bir cam şişe içinde kuru. HOBT (12.2 mg), EDC (14 mg), DBCO-NH 2 (5 mg) ve DIPEA ekleyin (16 µL) 24 h için manyetik karıştırma ile şişe içinde
    3. İçin 10 dk. süpernatant kaldırmak ve 1 ml DMSO çökelti yeniden askıya alma ve santrifüj 35.000 × g 10 dakika süreyle de tekrar tekrar bu adımı üç kez Santrifüjü 35.000 × g de tarafından ürün toplamak.
    4. 0.2 mL DMSO üründe ve bir buzdolabına mağaza dağıtmak ~ 4 ° C kullanmadan önce.

3. Bioapplications, DBCO-UCNs yaşayan hücrelerde membran kanalları düzenleme

Dulbecco
  1. kültür HEK293 hücrelerde ' modifiye kartal s ' s orta (DMEM) takıma %10 FBS, 100 adet/mL penisilin, 100 µg/mL streptomisin ve %5 CO 2 1 mL DMEM/iyi bir 12-şey plaka 37 ° C. tohum 1 × 10 5 hücrelerde de oksijen bir kuluçka korumak ve 24 h için kuluçka tutmak
  2. Birleştirmek plazmid (pCAGGS-ChR2-Venüs, 1 µg) P3000 transfection reaktifi (2 µL) kartal ile ' s en az temel medya (MEM) (100 µL) microcentrifuge içinde A tüp ve transfection reaktifi (1,5 µL) MEM içinde ekleyin (100 µL) tüp B.
  3. Tüpler A ve B için oda sıcaklığında 10 dk çözümlerinde karışımı kuluçkaya.
  4. Tüp A ve B çözümde 400 µL MEM ile birleştirin. 1 mL hücrelerle yıkama serum-Alerjik DMEM iki kez.
  5. 12-şey plaka her kuyuya 600 µL transfection karışımı ekleyin ve 37 ° C kuluçka 4 h çıkarmak için hücreleri orta kuluçkaya ve yıkama ile iki kez 1 mL DMEM.
  6. 1 mL 1 µL Ac 4 ManNAz (50 mM olarak DMSO) içeren DMEM kuyuda ekleyin ve 2 gün boyunca da kuluçka makinesine devam.
  7. Orta kaldırmak ve bir kez 1 mL PBS ile yıkayın. 12-şey plaka her kuyuya 1 mL tripsin-EDTA (% 0,25) çözüm ekleyin ve hücreleri (~ 2 dk) bağlantısız kadar 37 ° C'de kuluçkaya. 1 × 10 5 hücreleri/iyi 1 mL DMEM'confocal bir tabak hücrelerde gece için yeniden kültür.
  8. Orta kaldırın ve 1 mL ekleyin 2 µL ile taze DMEM DBCO-UCNs (50 mg/mL) yemek için 37 ° C'de 2 h içinde Confocal görüntüleme için yıkama DMEM iki kez hücrelerle ve 1 µL Rhod-N 3 (10 mM) 30 dakika süreyle ekleyin
  9. 1 µL karışımı içeren hücreleri hücre içi kalsiyum analiz için kuluçkaya Rhod-3 AM (10 mM), 10 µL Probenesid (250 mM) ve 10 µL yükleme tampon (Pluronic yüzey aktif polyols,0.1% w/v)) 1 mL DMEM orta karanlıkta 30 dk için.
  10. DMEM serum içermeyen hücrelerle yıkama ve 20 dk (5 dk aradan sonra 5 dk aydınlatma) için 0,8 W/cm 2 doz, 808 nm NIR ışıkla ışınlatayım.
  11. Kayıt confocal mikroskop görüntüleme sonuçlarına (Lazer Kaynak: 561 nm lazer; dedektörü aralığı: 610/75 nm; objektif: 100 x 1.4 NA yağ, pozlama süresi: 100 ms). 1 mL tripsin-EDTA (% 0,25) çözüm her kuyuya ekleyin ve hücreleri (~ 2 dk) bağlantısız kadar 37 ° C'de kuluçkaya. Akış Sitometresi (FCM) çözümlemesi için 1 mL PBS hücrelerde yeniden askıya alma (Ex: 561 nm, Em: 582/15 nm).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil 1 ve Şekil 2çekirdek-kabuk lanthanide katkılı UCNs şematik sentez süreci gösterilir. Transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HRTEM) görüntüleri çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların sırasıyla toplanmıştır (şekil 1). Ligand-Alerjik UCNs asit çözümde hidrofobik oleik asit UCNs yüzeyinde kaldırarak hazırlanan ve hidrofilik polimer (PAA)...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu makalede hücresel uygulamalar için fonksiyonel moieties çekirdek-kabuk lanthanide katkılı upconversion nanocrystals (UCNs) sentezi ve onların yüzey değiştirme işlemleri için bir yöntemle sundu. Bu roman nanomaterial UV ve Nur ışık uyarma çok foton upconversion sürecinde üzerine görünür ışık yayarlar olabilir üstün optik özellikleri sahip olur. Bu protokol, çekirdek-kabuk UCNs taşınımı (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) hazırlanmış oleik asit ve 1-octadecene karışımı bir ortak yüksek s...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

İfşa etmek yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu eser kısmen desteklenen NTU-AIT-MUV NAM/16001, RG110/16 (S), (RG 11/13) ve Nanyang Teknoloji Üniversitesi, Singapur ve ulusal doğal Bilim Vakfı, Çin (NSFC) (No. 51628201) ' (RG 35/15) ödül.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
1-OktadesenSigma AldrichO806Teknik sınıf
oleik asitSigma Aldrich364525Teknik sınıf
MetanolFisher ScientificA412Teknik sınıf
EthanolFisher ScientificA405Teknik sınıf
AsetonFisher ScientificA18Teknik sınıf
HekzanSigma AldrichH292Teknik sınıf
Thulium (III) asetat hidrat (Tm(CH3< / sub>CO2< / sub>) 3< / sub>)Sigma Aldrich367702%99,9 eser metal bazında
Neodimyum (III) asetat hidrat (Nd(CH3CO2)3)Sigma Aldrich325805%99,9 eser metaller temel
İterbiyum (III) asetat hidrat (Yb(CH3CO2)3)Sigma Aldrich326011%99,9 eser metal bazlı
İtriyum(III) asetat hidrat (Y(CH3CO<>sub2)3)Sigma Aldrich326046%99,9 eser metal bazlı
Sodyum hidroksit (NaOH)Sigma AldrichS5881reaktif sınıfı
Amonyum florür (NH4F)Sigma Aldrich338869ACS reaktifi
Hidrojen klorür (HCl)Fisher ScientificA144reaktif sınıfı
poliakrilik asit (PAA)Sigma Aldrich323667ortalama Mw 1800
1-Hidroksibenzotriazol hidrat (HOBT)Sigma Aldrich54802ACS reaktifi
1-etil-3- (3-dimetilaminopropil) karbodiimid hidroklorür (EDC)Sigma AldrichE7750ticari sınıf
Dibenzosiktooktine-amin (DBCO-NH < alt > 2 < / alt >)Sigma Aldrich761540ACS reaktifi
N, N-Diizopropiletilamin (DIPEA)Sigma AldrichD125806ACS reaktifi
Dimetil sülfoksit (DMSO)Fisher ScientificBP231Teknik sınıf
HEK293 hücre hattıATCCCRL-1573insan embriyonik böbrek
Fetal Sığır Serumu (FBS)Sigma AldrichF1051ACS reaktifi
Penisilin-StreptomisinThermo Fisher1514012210.000 U / mL
plazmit (pCAGGS-ChR2-Venüs)Addgene15753Agar bıçağında bakteri olarak gönderilen plazmit
Dulbecco'ın Modifiye Eagle Ortamı (DMEM)Thermo Fisher11965092Yüksek Glikozlu
Opti-Modifiye Eagle Ortamı (MEM)Thermo Fisher51985034Azaltılmış Serum Ortamı
Lipofektamin 3000 Transfeksiyon ReaktifiThermo FisherL3000015Lipid Bazlı Transfeksiyon
N-Azidoasetilmannosamin, Asetillenmiş (Ac4ManNAz)Sigma AldrichA7605ACS reaktifi
Tripsin-EDTA (% 0.25)Thermo Fisher25200056Fenol kırmızısı
Rhod-3 Kalsiyum Görüntüleme KitiThermo FisherR10145Floresan boya
5-karboksitetrametilrodamin-azid (Rhod-N3< / sub>)Sigma Aldrich760757Azide-fluor 545
Confical dishibidi GmbH81158Cam Alt, 35 mm
50 ml konik santrifüj tüpleriGreiner Bio-One227261Polipropilen
15 ml konik santrifüj tüpleriGreiner Bio-One188271Polipropilen
1.5 ml konik mikrosantrifüj tüpleriGreiner Bio-One616201
Polipropilen Fenilmetil silikon yağıClearco Ürünleri63148-52-7320 santigrat
Cam termometreGH ZealL0111/10-10 ila 360 santigrat derece
12 oyuklu plakaSigma AldrichZ707775Polistiren
dereceden az

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wang, F., et al. Tuning upconversion through energy migration in core-shell nanoparticles. Nat Mater. 10 (12), 968-973 (2011).
  2. Liu, Y., et al. Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy. Nature. 543 (7644), 229-233 (2017).
  3. 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).
  4. Zhu, X., et al. Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature. Nat Commun. 7, 10437-10446 (2016).
  5. Li, W., Wang, J., Ren, J., Qu, X. Near-infrared upconversion controls photocaged cell adhesion. J Am Chem Soc. 136 (6), 2248-2251 (2014).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Wang, C., Cheng, L., Liu, Z. Upconversion nanoparticles for photodynamic therapy and other cancer therapeutics. Theranostics. 3 (5), 317-330 (2013).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Lu, S., et al. Multifunctional Nano-Bioprobes Based on Rattle-Structured Upconverting Luminescent Nanoparticles. Angew Chem Int Ed. 54 (27), 7915-7919 (2015).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Chen, X., Peng, D., Ju, Q., Wang, F. Photon upconversion in core-shell nanoparticles. Chem Soc Rev. 44 (6), 1318-1330 (2015).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Sedlmeier, A., Gorris, H. H. Surface modification and characterization of photon-upconverting nanoparticles for bioanalytical applications. Chem Soc Rev. 44 (6), 1526-1560 (2015).
  26. 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).
  27. Nagel, G., et al. Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel. Proc Natl Acad Sci USA. 100 (24), 13940-13945 (2003).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Bansal, A., Zhang, Y. Photocontrolled nanoparticle delivery systems for biomedical applications. Acc Chem Res. 47 (10), 3052-3060 (2014).
  31. Yang, Y., Aw, J., Xing, B. Nanostructures for NIR light-controlled therapies. Nanoscale. 9 (11), 3698-3718 (2017).
  32. Ai, X., Mu, J., Xing, B. Recent Advances of Light-Mediated Theranostics. Theranostics. 6 (13), 2439-2457 (2016).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Core shell Nanocrystal SynthesisHigh temperature Co precipitationBiocompatible Surface ModificationPolyacrylic Acid FunctionalizationDBCO Ligand ConjugationNear infrared Light ActivationCalcium Ion Influx RegulationConfocal Microscopy ImagingFlow Cytometry Analysis

İlgili makaleler