המחברים בתודה להכיר מהמחלקה לכימיה במכללה בוגר באוניברסיטת מיזורי סטייט על תמיכתם בפרויקט זה. אנחנו גם הכיר המעבדה המיקרוסקופית האלקטרונים במעבדה לאומית פרדריק לחקר הסרטן לשימוש של מיקרוסקופ אלקטרוני ההילוכים שלהם ורשתות מצופות פחמן.

סינתזה 1. של סולפיד אינדיום פוספיד / אבץ (InP / ZnS) Quantum Dots <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה של זרח אינדיום (InP) ליבות נקודה קוונטית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים תחתית עגולה 100 מ&quot;ל, 3-צוואר, הבקבוק עם מעבה 12 אינץ &#39;. הוסף 30 מ&quot;ל oleylamine (OLA), 0.398 אינדיום גרם כלוריד (III) (כולל 3), 0.245 אבץ גרם (II) כלוריד (ZnCl 2) ומערבבים תוך פינוי ב RT באמצעות ואקום עבור שעה 1. הפתרון צריך להופיע חסר צבע עם משקע לבן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מעטפת חימום עם תרמי ו נגזר יחסים-נפרד בקר טמפרטורה (מח&quot;ש), להעלות את הטמפרטורה של הפתרון 120 מעלות צלזיוס. לפנות הפתרון תחת ואקום במשך 20 דקות כדי להסיר זיהומי נקודת רתיחה נמוכה שעשויים להשפיע צמיחת ליבה. הערה: למרות שניתן להשתמש באמבט חול מדחום, באמצעות מעטפת חימום ו- PID מגדיל את אחידות השחזור של תוצרי התגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחת גז אינרטי (למשל, N 2), רפלוקס הפתרון ולהגדיל את הטמפרטורה ל 220 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות. כולל 3 ו ZnCl 2 להתמוסס לחלוטין, וכתוצאה מכך פתרון צהוב בהיר. אפשר הטמפרטורה לייצב במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טהר מזרק פלסטיק חד פעמי, 3 מיליליטר ו -4 אינץ &#39;, 22 G מחט עם גז חנקן. באמצעות מזרק, מספקים במהירות 0.5 מ&quot;ל טריס (dimethylamino) phosphine (TDMAP) לפתרון כולל 3. טמפרטורת הפתרון יורדת מעט וחוזר 220 מעלות צלזיוס. שינויי הפתרון מ שקופים, צהובים חיוורים כדי אטום, שחורים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי 9.5 דקות, להסיר את בקבוק התגובה מן מעטפת החימום עד לטמפרטורה יורד מתחת ל -200 מעלות צלזיוס. כדי להגן על היושרה של ליבות InP, להמשיך ישירות הציפוי ZnS בשלב 1.2.1. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה של סולפיד האבץ (ZnS) כיורים נקודה קוונטית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את בקבוק התגובה משלב 1.1.5 על מעטפת חימום ולייצב את temperature ב- C 200 °. לאט לאט מוסיפים 3.58 גרם dodecanethiol (DDT) במשך 15 שניות אל תמיסה המכילה QDs InP. אפשר פתרון להגיב למשך שעה 1. הערה: עובי הקליפה ZnS ניתן לשנות על ידי הגדלת או הקטנת כמות stearate אבץ הוסיף בשלב 1.2.4. לשנות את כמות ZnCl 2 או dodecanethiol בצעדים 1.1.1 1.2.1 יכול להשפיע על איכות QDs משמעותי על ידי שינוי קינטיקה התגובה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, להסיר את בקבוק התגובה מן מעטפת החימום ולאפשר הפתרון להתקרר כ -60 מעלות צלזיוס. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר פתרון InP / ZnS מגיע ~ 60 מעלות צלזיוס, להוסיף 10 מ&quot;ל hexanes ולהעביר את הפתרון כולו של בערך 45 מ&quot;ל לצינור צנטריפוגות 50 מ&quot;ל פוליפרופילן. צנטריפוגה מדגם (3,000 XG במשך 10 דקות) כדי להסיר מבשרים מוצקים unreacted. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעביר בזהירות את supernatant בקבוק צנטריפוגות פוליפרופילן 250 מ&quot;ל, להוסיף 200 מ&quot;ל אצטון, צנטריפוגות הפתרון (3,000 xגרם במשך 10 דקות) כדי לזרז QDs InP / ZnS. נפח זה יכול להיות גם שווה בשווה לארבעה 50 מ&quot;ל צינורות עבור צנטריפוגה אם בצנטריפוגה עם הרוטור / אבזרים נדרש אינם זמינים. למזוג supernatant ומייבשים גלולה QD ביסודיות עם גז חנקן להסיר אצטון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Resuspend את QDs ב 20 מ&quot;ל OLA באמצעות sonication, מעבירים תחתית עגולה 50 מ&quot;ל, 3-צוואר, המכיל בקבוק 0.474 גרם stearate אבץ, ומערבבים. לפנות הפתרון תחת ואקום במשך 20 דקות ב RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחת גז חנקן, להעלות את הטמפרטורה ל -180 מעלות צלזיוס ולאפשר התגובה להמשיך במשך 3 שעות. אמנם אין שינויים חזותיים מורגש לפתרון התגובה המתרחשים במהלך התגובה הזו, הוספת stearate אבץ מגביר עובי הקליפה ZnS, ובכך להגדיל QY ידי שיפור פסיבציה פני QDs 12.. לאחר התגובה היא תושלם, להסיר את הבקבוק מן המעטפת חימום ולאפשר הפתרון להתקרר כ -60 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר soluti InP / ZnSעל בדרגים ~ 60 מעלות צלזיוס, להוסיף hexanes 20 מ&quot;ל ולהעביר צינור צנטריפוגות פוליפרופילן 50 מ&quot;ל. צנטריפוגה מדגם (3,000 XG במשך 10 דקות) כדי להסיר stearate אבץ unreacted. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעביר בזהירות את supernatant בקבוק צנטריפוגות פוליפרופילן 250 מ&quot;ל, להוסיף 200 מ&quot;ל אצטון, צנטריפוגות הפתרון (3,000 XG במשך 10 דקות) כדי לזרז InP / ZnS QDs. בזהירות למזוג supernatant ולייבש היטב עם גז חנקן להסיר אצטון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים את גלולה QD InP / ZnS ב 30 מ&quot;ל הקסאן. וורטקס ו sonicate הפתרון בקצרה על מנת להבטיח פיזור מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טיהור חוזרת על שלבי 1.2.6-1.2.8 פעמים נוספות על מנת להבטיח הסרה יסודית של הליגנדים אורגניים עודפים. אינטראקציות בין פולימר amphiphilic ואת QD בשלב 1.2 ניתנות לפריצה בנוכחות הליגנדים עודפים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעזרת חישובים מפורטים על ידי שיה, et al. 16, לקבוע את גודל וריכוז של QDs InP / ZnS מסונתז באמצעות UV-Vis ספקטרוסקופיה. <br/&gt; הערה: מאפיין ספקטרלי החשוב לניתוח זה כתף של השיא ספיג. שווי הגל וספיגה של המקסימום של כתף זה משמש כדי לחשב את הגודל ואת הריכוז של QDs, בהתאמה. תגובה זו בדרך כלל מניבה כ 5 μmol של QDs עם שיא פליטה ב 600 ננומטר. כדי לסנתז QDs בצבעים שונים, המשך ו / או הטמפרטורה של התגובה יכולה להיות שונה. זמן תגובה ארוך יותר ו / או בטמפרטורה גבוהה יותר של תוצאות הפתרון לשיא פליטת אדום העביר. לדוגמא, הגדלת טמפרטורת התגובה עד 240 מעלות צלזיוס ושמירת זמן תגובה של 10 דק &#39;יגרום QDs עם שיא 680 פליטת מקסימלית ננומטר. כמו כן, הפחתת תגובה זמן 2 דקות ולהכפיל כלוריד אבץ משמש יגרום QDs עם 470 שיא פליטת מקסימלית ננומטר. QDs InP / ZnS אלה יציבים במשך לפחות חודש אחד ב 4 ° C בחושך תחת גז אינרטי. </li></ol></li></ol> 2. מיםSolubilization של InP / ZnS Quantum Dots שימוש פולימר amphiphilic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מי solubilization <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש QDs InP / ZnS משלב 1.2.10, לדלל חלק QDs עם hexanes להשיג 1 מ&quot;ל של 1 מיקרומטר QDs. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך צינור צנטריפוגות, להעביר 0.25 מ&quot;ל InP / ZnS QDs לתוך צינור אחד. הוסף 1 מ&quot;ל אצטון או מתנול אל הצינור צנטריפוגות צנטריפוגות (3,000 XG במשך 10 דקות). מוציאים בזהירות את supernatant ו לפזר כל המשקע ב 1 מ&quot;ל tetrahydrofuran (THF). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את QDs InP / ZnS מומס THF לתוך 100 מ&quot;ל עגול הבקבוק התחתון לדלל עם 16 מ&quot;ל THF. כדי לצמצם את מספר אגרגטים בתמיסה, sonicate QDs למשך 5-10 דקות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים 30 פולי מ&quot;ג (alt andhydride- maleic -1-octadecene), 3 (dimethylamino) -1-propylamine (PMAL-ד) ב 10 מ&quot;ל מים כיתה מולקולרית. sonication באמבט מים או ערבוב עדין עד הפתרון הוא שקוף מספיק כדי לפזר את הפולימר לחלוטין.שימוש מערבולת או בחישה נמרצת יכול לייצר בועות רבות, אשר מעכבים אינטראקציה של פולימר עם QD. מוסיפים את פתרון פולימר 10 מ&quot;ל ל 100 מ&quot;ל עגול הבקבוק התחתון המכיל InP / ZnS QDs ב THF. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאדות THF מפתרון QD / פולימר באמצעות המאייד רוטרי. מניחים את הבקבוק באמבט קרח תוך מתאדים כדי להקל על האינטראקציה בין פולימר QD. בהתאם לעוצמת של ואקום, רוב THF הוא התאדה לאחר 10 דקות והפתרון נראה עכור. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הפתרון הוא התאדה עד 10 מיליליטר, להסיר את הבקבוק מן המאייד הסיבובי ולהוסיף 30 מ&quot;ל מי כיתה מולקולריות. מחזירים את הבקבוק אל המאייד סיבובית וממשיכים לאדות עד 2 מ&quot;ל. צעד אידוי סופי פעולה זו עשויה להימשך שעות רבות; להבטיח נשמרה באמבטית הקרח. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את QDs המסיס במי InP / ZnS מהבקבוק התחתי העגול עם טפטפת. סנן הפתרון QD באמצעות מזרק פלסטיק 3 מ&quot;ל מצורף סאי ניילון 0.1 מיקרומטרRinge לסנן לתוך צינור צנטריפוגות 5 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את QDs ליחידה דיאליזה קרום 20,000 MWCO ו dialyze נגד 0.05 M pH חיץ borate 8.5 להסיר פולימר עודף. (להוסיף לאט 0.05 M נתרן tetraborate decahydrate 0.05 חומצה M בור, עם ערבוב נמרץ, עד pH הוא 8.5 לעשות פתרון חיץ borate זה.) באמצעות concentrator ואקום, לרכז את QDs במאגר borate עד 1 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור אחסון, לטהר את הפתרון עם גז חנקן לפני שהוא סגר עם Parafilm. QDs המסיס במים InP / ZnS יציב במשך 4 חודשים לפחות ב 4 ° C בחושך. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semicondictor+clusters,+nanocrystals,+and+quantum+dots.">Semicondictor clusters, nanocrystals, and quantum dots.</a> Science. 271 (5251), 933-937 (1996).</li><li>Michalet, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+dots+for+live+cells,+in+vivo+imaging,+and+diagnostics.">Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics.</a> Science. 307 (5709), 538-544 (2005).</li><li>Jaiswal, J. K., Mattoussi, H., Mauro, J. M., Simon, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+multiple+color+imaging+of+live+cells+using+quantum+dot+bioconjugates.">Long-term multiple color imaging of live cells using quantum dot bioconjugates.</a> Nat. Biotechnol. 21 (1), 47-51 (2009).</li><li>Deerinck, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+fluorescent+quantum+dots+to+confocal,+multiphoton,+and+electron+microscopic+imaging.">The application of fluorescent quantum dots to confocal, multiphoton, and electron microscopic imaging.</a> Toxicol. Pathol. 36 (1), 112-116 (2008).</li><li>Smith, A. M., Duan, H., Mohs, A. M., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioconjugated+quantum+dots+for+in+vivo+molecular+and+cellular+imaging.">Bioconjugated quantum dots for in vivo molecular and cellular imaging.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 60 (11), 1226-1240 (2008).</li><li>Jamieson, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+applications+of+quantum+dots.">Biological applications of quantum dots.</a> Biomaterials. 28 (31), 4717-4732 (2007).</li><li>Lidke, D. S., Arndt-Jovin, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+takes+a+quantum+leap.">Imaging takes a quantum leap.</a> Physiology. 19, 322-325 (2004).</li><li>Fichter, K. M., Flajolet, M., Greengard, P., Vu, T. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+G-protein-couple+receptor+endosomal+trafficking+pathways+revealed+by+single+quantum+dots.">Kinetics of G-protein-couple receptor endosomal trafficking pathways revealed by single quantum dots.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107 (43), 18658-18663 (2010).</li><li>Smith, A. M., Ruan, G., Rhyner, M. N., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+luminescent+quantum+dots+for+in+vitro+molecular+and+cellular+imaging.">Engineering luminescent quantum dots for in vitro molecular and cellular imaging.</a> Ann. Biomed. Eng. 34 (1), 3-14 (2006).</li><li>Derfus, A. M., Chan, W. C. W., Bhatia, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+cytotoxicity+of+semiconductor+quantum+dots.">Probing the cytotoxicity of semiconductor quantum dots.</a> Nano Lett. 4 (1), 11-18 (2004).</li><li>Brunetti, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=InP/ZnS+as+a+safer+alternative+to+CdSe/ZnS+core/shell+quantum+dots:+in+vitro+and+in+vivo+toxicity+assessment.">InP/ZnS as a safer alternative to CdSe/ZnS core/shell quantum dots: in vitro and in vivo toxicity assessment.</a> Nanoscale. 5 (1), 307-317 (2013).</li><li>Song, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amine-derived+synthetic+approach+to+color-tunable+InP/ZnS+quantum+dots+with+high+fluorescent+qualities.">Amine-derived synthetic approach to color-tunable InP/ZnS quantum dots with high fluorescent qualities.</a> J. Nanopart. Res. 15 (1750), (1750).</li><li>Dabbousi, B. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=(CdSe)ZnS+core-shell+quantum+dots:+Synthesis+and+characterization+of+a+size+series+of+highly+luminescent+nanocrystallites.">(CdSe)ZnS core-shell quantum dots: Synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrystallites.</a> J. Phys. Chem. B. 101 (46), 9463-9475 (1997).</li><li>Micic, O. I., Curtis, C. J., Jones, K. M., Sprague, J. R., Nozik, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+InP+quantum+dots.">Synthesis and characterization of InP quantum dots.</a> J. Phys. Chem. 98 (19), 4966-4969 (1994).</li><li>Qi, L., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+dot-amphipol+nanocomplex+for+intracellular+delivery+and+realtime+imaging+of+siRNA.">Quantum dot-amphipol nanocomplex for intracellular delivery and realtime imaging of siRNA.</a> ACS Nano. 2 (7), 1403-1410 (2008).</li><li>Xie, R., Zheng, L., Peng, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleation+kinetics+vs+chemical+kinetics+in+the+initial+formation+of+semiconductor+nanocrystals.">Nucleation kinetics vs chemical kinetics in the initial formation of semiconductor nanocrystals.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (42), 15457-15466 (2009).</li><li>Williams, A. T. R., Winfield, S. A., Miller, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relative+fluorescence+quantum+yields+using+a+computer-controlled+luminescence+spectrometer.">Relative fluorescence quantum yields using a computer-controlled luminescence spectrometer.</a> Analyst. 108, 1067-1071 (1983).</li><li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiji:+An+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">Fiji: An open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat. Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Schnieder, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nat. Methods. 9, 671-675 (2012).</li><li>Jin, Y., Kannan, S., Wu, M., Zhao, J. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+luminescent+silica+nanoparticles+to+living+cells.">Toxicity of luminescent silica nanoparticles to living cells.</a> Chem. Res. Toxicol. 20 (8), 1126-1133 (2007).</li><li>Corazzari, I., Gilardino, A., Dalmazzo, S., Fubini, B., Lovisolo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+CdSe/ZnS+quantum+dots+in+the+lysosomal+acidic+compartment+of+cultured+neurons+and+its+impact+on+viability:+potential+role+of+ion+release.">Localization of CdSe/ZnS quantum dots in the lysosomal acidic compartment of cultured neurons and its impact on viability: potential role of ion release.</a> Toxicol. In Vitro. 27 (2), 752-759 (2013).</li><li>Pons, T., Uyeda, H. T., Medintz, I., Mattoussi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+dimensions,+electrophoretic+mobility,+and+stability+of+hydrophilic+quantum+dots.">Hydrodynamic dimensions, electrophoretic mobility, and stability of hydrophilic quantum dots.</a> J. Phys. Chem. B. 110 (41), 20308-20316 (2006).</li><li>Durisic, N., Wiseman, P., Grutter, P., Heyes, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+common+mechanism+underlies+the+dark+fraction+formation+and+fluorescence+blinking+of+quantum+dots.">A common mechanism underlies the dark fraction formation and fluorescence blinking of quantum dots.</a> ACS Nano. 3 (5), 1167-1175 (2009).</li><li>Vermehren-Schmaedick, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneous+intracellular+trafficking+dynamics+of+brain-derived+neurotropic+factor+complexes+in+the+neuronal+soma+revealed+by+single+quantum+dot+tracking.">Heterogeneous intracellular trafficking dynamics of brain-derived neurotropic factor complexes in the neuronal soma revealed by single quantum dot tracking.</a> PLoS ONE. 9 (4), e95113 (2014).</li></ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

פרוטוקול זה מפרט את הסינתזה של QDs InP / ZnS פלורסנט מאוד שיכול לשמש במערכות ביולוגיות רבות. מוצרי QD מסונתזים כאן הציגו שיא פליטת קרינה יחיד מרוכז ב 600 ננומטר עם FWHM של 73 ננומטר (איור 1), אשר ניתן להשוות סינתזות אחרות שתוארו לעיל 12. זמני תגובת טמפרטורת תגובה הן צעדים חיוניים מאוד בשל ההשפעה עמוקה על איכות דירות סינתזת QD. לאחר solubilization במים, QDs הייתה כל כך נחושה יש תשואה הקוונטי של כ -6%. וריאציה של זמן תגובה, טמפרטורה, או מבשר הריכוז מאפשרת כוונון של גודל QD ו אורך גל פליטה, אשר עשויה לשמש ביישומים רבים-ספקטרלי. גודל ולחייב משטח הם גורמים חשובים מאוד לשקול בעת שימוש חלקיקים במערכות ביולוגיות. כדי למזער הפרעה של ביומולקולות היעד, QDs צריך לשמור על קטן, monגודל odisperse. בנוסף, תשלום השטח של QDs בתמיסה יכול להיות שונה כדי להקטין ספציפי מחייב כלפי מטרות מכוונות. הסינתזה של QDs המוצג כאן המיוצר QDs בקוטר של 2.74 ± 0.72 ננומטר על ידי TEM (רק ליבה והפצצה גלויה) (2A דמויות 2B). נמס במים QDs נמצא כבעלים בקוטר הידרודינמית יעיל של 14.8 ± 6.0 ננומטר, אשר ניתן להשוות QDs המבוסס Cd משמש כיום מחקרים ביולוגיים 22. האישום המשטח והפונקציונלי של QDs המימי ניתן לשנות על ידי תגובה נוספת של הקבוצות הכימיות carboxylate של פולימר amphiphilic. ניתוח מהבהב שימש לחקור את התאמתו של InP / ZnS אלה בדיקות הדמיה מולקולה בודדת. מאז זה לא ניתן לדמיין QDs הבודד באמצעות מיקרוסקופ אור, מצמוץ של QDs הבודד יכול לשמש כדי לזהות חלקיקים יחידים. תופעה מהבהבת זהו לסירוגין בין של דיסקרטי &amp;# 34; על &quot;ו&quot; off &quot;הקרינה קובע 23, אשר ניתן לחקור באמצעות עוצמת פיקסל הממוצע של puncta QD פלורסנט בודד לאורך זמן עקבות הקרינה של puncta InP / ZnS QD להפגין מאפיין.&quot; על מדינות &quot;ו&quot; off &quot;( איור 3 א). יתר על כן, אין חפיפה בין &quot;על&quot; ו &quot;off&quot; מדינות של puncta יחיד (איור 3B), אשר שימש במחקרים קודמים להבחין חלקיקים יחיד 8. ניסויים נוספים שימשו לחקור את התאמתו של QDs InP / ZnS אלה ללימודי הסלולר. Assay רעילות trypan כחול בוצעה על מנת להעריך את biocompatibility של QDs InP / ZnS. לאחר דגירה במשך 24 שעות עד 48 שעות בריכוזי QD הנעים בין 1-5 ננומטר, רעילויות זניחות נצפו (איור 4), אשר ניתן להשוות מחקרים רעילים עבור InP / ZnS QDs 11. רעילות משמעותית לא נצפתה below 25 ננומטר; ריכוז זה גבוה בהרבה מנדרש עבור יישומים ביו רב. לדוגמה, בדיקות הדמיה מולקולה בודדת לעיתים קרובות דורשים ריכוזי PM של החללית QD לתייג מספר מייצג של קולטני התאים הנכנס משטח 24. בנוסף, תאים N2a מודגרות עם QDs ב 5 ננומטר או 10 ננומטר במשך 12 שעות במדיה הסלולרית עולה כי QDs הן הפנימו באמצעות אנדוציטוזה, כלומר, QDs להדגים דפוס מכתים punctate בתוך התאים (איור 5). תוצאות אלו מצביעות על התאמתו של אלה QDs InP / ZnS לחקירת תהליכים תאיים. פרוטוקול זה מפרט את הסינתיזה functionalization של QDs המסיס במים InP / ZnS עם פליטת קרינה אינטנסיבית,-dispersity גודל הקטן יחסית, תאימות ביולוגית. האיכות הגבוהה של המוצרים QD אלה מסומן על ידי ויזואליזציה של QDs אחת מיקרוסקופ פלואורסצנטי, אשר מוכיח כי הם מתאימים חד moleculהדמית דואר. זה צפוי כי QDs Cd-חינם אלה הם פוטנציאל הרבה פחות רעיל למערכות ביולוגיות למד, כמו גם החוקרים לומדים אותם. ככזה, שימוש QDs המבוסס אלה עבור יישומי ביו היא אלטרנטיבה נבונה QDs המבוסס Cd.

A correction was made to: <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/video/53684/synthesis-cd-free-inpzns-quantum-dots-suitable-for-biomedical" target="_blank">Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications</a>. There was an error with an author's given name. The author's name was corrected to:
Katye M. Fichter
from:
Kathryn M. Fichter

A correction was made to: <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/video/53684/synthesis-cd-free-inpzns-quantum-dots-suitable-for-biomedical" target="_blank">Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications</a>.

Erratum: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

נקודות קוונטיות (QDs) מוליכות למחצה, nanocrystals כי תערוכת תכונות פלורסנט כאשר מוקרנים עם 1 אור. בשל גודלם הקטן (2-5 ננומטר), דומה ביומולקולות גדולה רבה, וקלות biofunctionalization, QDs הוא כלים מאוד אטרקטיבי עבור יישומים ביו. הם מצאו לשימוש תיוג ביולוגי, מולקולה בודדת Live- תא הדמיה, אספקת סמים, in vivo הדמיה, זיהוי פתוגן, ומעקב אחר תא, בין שימושים רבים אחרים 2-8. QDs מבוסס Cd כבר נפוץ ביותר ביישומים ביו בגלל הקרינה האינטנסיבית שלהם ורוחב שיא פליטת צר 9. עם זאת, חששות הועלה בשל רעילות אפשרית של Cd 2 + יוני 10 שעשויים להשתחרר דרך השפלה של ננו-החלקיקים. לאחרונה, QDs המבוסס InP נחקר כחלופת QDs המבוסס Cd כי הם לשמור על מאפייני קרינה רבותשל QDs מבוסס Cd ועלול להיות יותר ביולוגי 11. QDs מבוסס Cd נמצא כרעיל יותר באופן משמעותי מאשר QDs המבוסס InP מבחנים במבחנה בריכוזים נמוכים כמו 10 בלילה, רק לאחר 48 שעות 11. צבע פליטת הקרינה של QDs הוא בגודל מתכונן 1. כלומר, כמו הגודל של עליות QD, פליטת הקרינה הוא העביר אדומה. הגודל והגודל dispersity מהמוצרים QD ניתן לשנות על ידי שינוי הטמפרטורה, משך תגובה, או תנאי ריכוז מבשרים במהלך תגובת 12. בעוד שיא פליטת QDs InP הוא בדרך כלל רחב יותר ופחות אינטנסיבי מאשר QDs המבוסס Cd, InP QDs יכול להתבצע במגוון רחב של צבעים שנועדו למנוע חפיפה ספקטרלית, והם אינטנסיביים מספיק עבור רוב היישומים ביו 12. הסינתזה המפורטת בפרוטוקול זה מניב QDs עם שיא פליטת אדום מרוכז ב 600 ננומטר. מספר צעדים ננקטים afסינתזת ter של ליבות QD כדי לשמור על השלמות האופטית של QDs וכדי להפוך אותם תואם עבור יישומים ביולוגיים. פני השטח של ליבת QD חייבים להיות מוגן מפני פגמי חמצון או משטח שעשויה לגרום מרווה; ולכן, פגז ZnS מצופה מעל מוקד לייצר InP / ZnS (ליבה / מעטפת) QDs 13. ציפוי זה הוכח להגן על photoluminescence של המוצר QD. הנוכחות של יוני אבץ במהלך סינתזת InP QD הוכחה להגביל ליקויים במשטח, וכן התפלגות גודל ירידה של 12. גם עם הנוכחות של Zn 2+ במדיום התגובה, סינתזה של InZnP היא מאוד לא סביר 12. לאחר ציפוי, וכתוצאה מכך QDs InP / ZnS הם מצופים ב ליגנדים הידרופובי כגון תחמוצת trioctylphosphine (TOPO) או 12,14 oleylamine. פולימר amphiphilic יכול לקיים אינטראקציה עם ליגנדים הידרופובי על פני השטח QD וכן מולקולות מים בכמות גדולה להקנות מסיסות במים 15. פולימרים amphiphilic עם קרבוקבוצות כימיות xylate יכולות לשמש &quot;מטפל כימי&quot; בהמשך functionalize QDs. פרוטוקול זה מפרט את הסינתיזה functionalization של QDs המסיס במים InP / ZnS עם פליטת קרינה אינטנסיבית מאוד-dispersity גודל הקטן יחסית. QDs אלה הן בעלות פוטנציאל פחות רעיל QDs CdSe / ZnS נפוץ. בזאת, הסינתזה של InP / ZnS QDs מספקת אלטרנטיבה מעשית QDs המבוסס Cd עבור יישומים ביו.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="725">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Oleylamine</td>
			<td style="width:92px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">129540010</td>
			<td style="width:283px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Zinc (II) chloride</td>
			<td style="width:92px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">030-003-00-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Indium (III) chloride</td>
			<td style="width:92px;">Chem-Impex&#160;</td>
			<td style="width:119px;">24560</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="27">
			<td height="27" style="height:27px;width:232px;">Tris(dimethylamino)phosphine</td>
			<td style="width:92px;">Encompass</td>
			<td style="width:119px;">50-901-10500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">1-dodecanethiol</td>
			<td style="width:92px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">117625000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Hexanes</td>
			<td style="width:92px;">Fisher Sci</td>
			<td style="width:119px;">H292-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:232px;">Acetone</td>
			<td style="width:92px;">TransChemical</td>
			<td style="width:119px;">UN 1090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:232px;">Zinc Stearate</td>
			<td style="width:92px;">Aldrich Chem</td>
			<td style="width:119px;">307564-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Tetrahydrofuran</td>
			<td style="width:92px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">34845-0010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Molecular Water</td>
			<td style="width:92px;">Fisher Sci</td>
			<td style="width:119px;">BP2470-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:232px;">Poly(maleic anhyrdride-alt-1-tetradecene), 3-(dimethylamino)-1-propylamine derivative</td>
			<td style="width:92px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">90771-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Boric acid</td>
			<td style="width:92px;">Fisher Sci</td>
			<td style="width:119px;">BP168-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Sodium Tetraborate Decahydrate</td>
			<td style="width:92px;">Fisher Sci</td>
			<td style="width:119px;">BP175-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:232px;">Rhodamine B</td>
			<td style="width:92px;">Aldrich Chem</td>
			<td style="width:119px;">R95-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Nitrogen gas</td>
			<td style="width:92px;">Airgas</td>
			<td style="width:119px;">UN1066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Trypan blue</td>
			<td style="width:92px;">Thermo Sci</td>
			<td style="width:119px;">SV30084.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">3 mL plastic Luer-lock syringe</td>
			<td style="width:92px;">BD</td>
			<td style="width:119px;">309657</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Luer-lock Needle</td>
			<td style="width:92px;">Air-Tite</td>
			<td style="width:119px;">8300014471</td>
			<td>4 inch, 22 gauge</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:232px;">50 mL polypropyene centrifuge tube</td>
			<td style="width:92px;">Falcon</td>
			<td style="width:119px;">352098</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">250 mL centrifuge bottle</td>
			<td style="width:92px;">Thermo Sci</td>
			<td>05-562-23</td>
			<td>Nalgene PPCO</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">5 mL centrifuge tubes</td>
			<td style="width:92px;">Argos-Tech</td>
			<td style="width:119px;">T2076</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">1.5 mL microcentrifuge tubes</td>
			<td style="width:92px;">Bio Plas</td>
			<td style="width:119px;">4150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">0.1 &#956;m Syringe filter</td>
			<td style="width:92px;">Whatman</td>
			<td style="width:119px;">6786-1301</td>
			<td>Puradisc 13 mm nylon filter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Slide-A-Lyzer MINI Dialysis Unit</td>
			<td style="width:92px;">Thermo Sci</td>
			<td style="width:119px;">69590</td>
			<td>20,000 MWCO</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Rotary Evaporator</td>
			<td style="width:92px;">Heidolph</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Centrifuge 5072</td>
			<td style="width:92px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Swinging Bucket with 50 mL tube adapters</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Lambda 650 UV/VIS Spectrometer</td>
			<td style="width:92px;">Perkin Elmer</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:283px;">UV-Vis Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">LS 55 Fluorescence Spectrometer</td>
			<td style="width:92px;">Perkin Elmer</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:283px;">Fluorometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Axio Observer.A1</td>
			<td style="width:92px;">Zeiss</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>epifluorescence microscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">AxioCam MRm</td>
			<td style="width:92px;">Zeiss</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CCD Camera</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">Tecnai TF20 Microscope</td>
			<td style="width:92px;">FEI</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Transmisison Electron Miscroscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">TEM Eagle CCD</td>
			<td style="width:92px;">FEI</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>TEM CCD Camera</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:232px;">NanoBrook Omni DLS</td>
			<td style="width:92px;">Brookhaven</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:283px;">Dynamic Light Scattering Instrument</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of cd-free inp/zns quantum dots suitable for biomedical applications

Fluorescent nanocrystals, specifically quantum dots, have been a useful tool for many biomedical applications. For successful use in biological systems, quantum dots should be highly fluorescent and small/monodisperse in size. While commonly used cadmium-based quantum dots possess these qualities, they are potentially toxic due to the possible release of Cd2+ ions through nanoparticle degradation. Indium-based quantum dots, specifically InP/ZnS, have recently been explored as a viable alternative to cadmium-based quantum dots due to their relatively similar fluorescence characteristics and size. The synthesis presented here uses standard hot-injection techniques for effective nanoparticle growth; however, nanoparticle properties such as size, emission wavelength, and emission intensity can drastically change due to small changes in the reaction conditions. Therefore, reaction conditions such temperature, reaction duration, and precursor concentration should be maintained precisely to yield reproducible products. Because quantum dots are not inherently soluble in aqueous solutions, they must also undergo surface modification to impart solubility in water. In this protocol, an amphiphilic polymer is used to interact with both hydrophobic ligands on the quantum dot surface and bulk solvent water molecules. Here, a detailed protocol is provided for the synthesis of highly fluorescent InP/ZnS quantum dots that are suitable for use in biomedical applications.

ליבות InP הציפוי לא להפגין קרינה גלויה משמעותית לפי עין. עם זאת, InP / ZnS נקודות קוונטיות (ליבה / מעטפת) נראות לזרוח באור בהיר של עין תחת קרינת UV. הקרינה של QDs InP / ZnS התאפיינה באמצעות ספקטרוסקופיית הקרינה. הספקטרום של הקרינה QDs ב hexanes (האיור 1) נרגש 533 ננומטר מדגים שיא גדול אחד מרוכז ב 600 ננומטר עם רוחב חצי מקסימום (FWHM) של 73 ננומטר. בעוד ספיגת (0.2) לקזז באיור 1 יכול לרמוז QDs פיזור האור, ובכך בנוכחות QDs מצטברים, מהבהב ניתוח (אינפרא vide) מצביעים על כך שמרבית QDs רווקים, או קטן מאוד קבוצות, של QDs. לאחר ציפוי עם PMAL-ד פולימר amphiphilic, תשואה הקוונטי של QDs InP / ZnS נחקר על ידי השוואת עוצמת הקרינה המשולבת של QDs עם Rhodamine B כמו 17 סטנדרטיים. התשואה הקוונטי של QDs ב hexanes היה דetermined להיות 7.96% בממוצע (2 מדידות, 7.69% ו 8.22%) ו 6.03% במים בממוצע (2 מדידות, 5.98% ו 6.08%). גודלו של QDs מסיסים במים InP / ZnS התאפיינה הן באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM) ו פיזור אור דינאמי (DLS). תמונות TEM, אשר רק לדמיין את ליבת ננו הפגז (InP / ZnS), לא הליגנדים אורגניים על פני שטח, נתפסו בהגדלה נומינלית של 150,000X. התמונות נותחו באמצעות פיג&#39;י ImageJ 18 ועל סף הותאם לתת תמונות בינאריות. בקטרים ​​של המינימום והמקסימום Feret היו בממוצע לקבוע את בקטרים ​​של QDs המסיס במים אלה. נתונים אלה הפגינו קטן, QDs monodisperse יחסית בקוטר ממוצע של 2.74 ± 0.72 ננומטר (איורים 2A &amp; B). הקוטר הידרודינמית היעיל של QDs במים ב- pH 7, גלום PMAL-ד, נמדד משימוש DLS. זה צריך להיותציין כי קוטר הידרודינמית יעיל באמצעות DLS מודד את QD solvated, כולל ליגנדים ופולימרים אורגניים על פני השטח של QD, וכן מולקולות מים כי אינטראקציה איתם. לכן, מדידות DLS הן בדרך כלל הרבה יותר גדול מאשר מדידות שהתקבלו בניסויי TEM. במדידה זו, QDs שניטל להיות כדורי וכן סך של 30 מדידות נתפסו לחשב את הקוטר היעיל על ידי עוצמת קול באמצעות תוכנת פתרונות חלקיות BIC. ערכים אלה היו בממוצע, מתן קוטר ממוצע של 14.8 ± 6.0 ננומטר (איור 2 ג). על מנת לקבוע אם QDs InP / ZnS המסונתז היו מתאים הדמית מולקולה בודדת, מהבהב הניתוח בוצע באמצעות epifluorescence מיקרוסקופיה 8. אמנם זה לא ניתן לראות QDs בודדים באמצעות מיקרוסקופ אור, ניתוח של &quot;על&quot; ו &quot;off&quot; מדינות פליטת הקרינה שניתן להשתמש בהם כדי לזהות single QDs puncta בתמונות הקרינה. Puncta המייצג נקודה קוונטית מהבהב יחיד ותערוכות מדינה &quot;על&quot; כי הוא מובחן מהמדינה &quot;off&quot;. סרט של QDs המהבהב (מדולל ל כ 100 PM ב מים ללא יונים) נלכד באמצעות 63X, 1.4 NA, מטרת טבילת שמן מצויד על מיקרוסקופ epifluorescence עם קוביית מסנן מתאימה מצלמת CCD. תמונות נתפס עם 30 חשיפת msec ברציפות 500 מסגרות. ניתוח מהבהב בוצע על ידי ניתוח העוצמה הממוצעת של puncta יחיד (כ 4 פיקסלים) בכל מסגרת באמצעות ImageJ 19 (איור 3 א). הפער הבולט בין &quot;על&quot; ו &quot;off&quot; מצבי QDs שלנו להראות את הפוטנציאל שלהם הדמית מולקולה בודדת (איור 3 ב). האינטראקציה של QDs InP / ZnS עם תאים גם נחקרה דרך הוא רעיל והפנמה הסלולר. לבשני המחקרים, נוירובלסטומה העכבר (N2a) התאים שימשו וכל הניסויים בוצעו במדיום הסלולרי (50/50 D-MEM / Opti-MEM השלימו עם סרום 10% שור עוברית אנטיביוטי / antimycotic). Assay הרעילה trypan הכחולה 20 בוצעה על ידי דוגרי תאי N2a עבור 24 ו -48 שעות עם ריכוזים שונים של QDs. התוצאות מראות רעילות זניחה של תאי N2a בריכוזי QD בין 1-5 ננומטר (איור 4). כדי להתבונן הפנמת QD, תאי N2a הודגרו עם QDs מסיס במי InP / ZnS במשך 12 שעות בשני 5 ו -10 ננומטר. תמונות של תאים מודגרות עם QDs אלו מופיעים להפגין לוקליזציה ליזוזומלית של QDs לאחר 12 שעות (איור 5), אשר עולים בקנה אחד עם תוצאות הפנמה אחרות של חלקיקים 21. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53684/53684fig1.jpg" /> איור 1. ספיגת פלואורסצנטי אפיון<html> QDs InP / ZnS. ספיגת ספקטרום פליטת הקרינה מתוקן של InP / ZnS ב hexanes נרגשים 533 ננומטר, מראה ספיגת מקסימום ב 600 ננומטר ו FWHM של 73 ננומטר. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53684/53684fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53684/53684fig2.jpg" /> ניתוח גודל איור 2. של פולימר מצופה InP / ZnS QDs במים. (א) הילוכים אלקטרונים מיקרוסקופ של QDs InP / ZnS מומס במים (בסולם בר = 50 ננומטר). (ב) גודל חלקיקים היסטוגרמה חלוקת TEM תוצאות עם קוטר ממוצע של 2.74 ± 0.72 ננומטר. (ג) ניתוח דינמי פיזור אור של InP / ZnS QDs במים, מראה בקוטר הידרודינמית ממוצע של 14.8 ± 6.0 ננומטר.large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53684/53684fig3.jpg" /> איור 3. מהבהבת הניתוח של InP / ZnS QDs. ניתוח puncta ניאון יחיד המפרט בנוכחות ברורה &quot;על&quot; ו &quot;off&quot; קובע דרך (א) פרופיל מהבהב של InP / ZnS QDs במים באמצעות 460 ננומטר ± 25 ננומטר עירור מסנן , 500 מסנן פליטה ארוך לעבור ננומטר, ועל המראה dichroic 475 ננומטר, ו (ב) היסטוגרמה מציג את התפלגות bimodal של עוצמת פיקסל מהפרופיל מהבהב אחד QD. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53684/53684fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53684/53684fig4.jpg" /> <st. רונג&gt; איור 4. Assay Trypan כחול רעילות של תאים N2a נידונים InP / ZnS QDs גרף המתאר את הכדאיות של תאים N2a לאחר הדגרה עם InP / ZnS QDs עבור 24 (שחור) או 48 שעות (אדום) עם 1 - 25 ננומטר QDs . רעילות זניחה הוא ציין מתחת ל -5 ננומטר. ברים שגיאים מבוססים על סטיית התקן של כדאיות 3 מדידות שונות. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53684/53684fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/53684/53684fig5.jpg" /> איור 5. הפנמה של InP / ZnS QDs ב N2a תאים. מיקרוסקופ פלואורסצנטי מראה את הפנמת InP / ZnS QDs לאחר 12 שעות של דגירה עם 0 שליטה ננומטר (א) דסק&quot;ש (B) QD, ו- (ג) כיסוי, לאחר 12 שעות הדגירה עם 5 ננומטר QDs (D) דסק&quot;ש (E) QD, ו ( <strong&gt; F) כיסוי, ואחרי 12 שעות של דגירה עם 10 ננומטר QDs (G) דסק&quot;ש (H) QD, ו (אני) כיסוי. סרגל קנה מידה = 10 מיקרומטר. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53684/53684fig5large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications at JoVE.com

Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

In this protocol, the synthesis of Cd-free InP/ZnS quantum dots (QDs) is detailed. InP-based QDs are gaining popularity due to the toxicity of Cd2+ ions that may be released through nanoparticle degradation. After synthesis, QDs are solubilized in water using an amphiphilic polymer for use in biomedical applications.

סינתזה של Cd-חינם InP / ZnS Quantum Dots מתאים עבור יישומים ביו

Fluorescent nanocrystals, specifically quantum dots, have been a useful tool for many biomedical applications. For successful use in biological systems, ...

synthesis-cd-free-inpzns-quantum-dots-suitable-for-biomedical

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

13.5K Views.  Missouri State University. In this protocol, the synthesis of Cd-free InP/ZnS quantum dots (QDs) is detailed. InP-based QDs are gaining popularity due to the toxicity of Cd2+ ions that may be released through nanoparticle degradation. After synthesis, QDs are solubilized in water using an amphiphilic polymer for use in biomedical applications.

Video: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high surface area microporous materials, such as metal-organic frameworks (MOFs), unique challenges present themselves for PECVD treatments. Herein the protocol for development of a MOF that was previously unstable to humid conditions is presented. The protocol describes the synthesis of Cu-BTC (also known as HKUST-1), the treatment of Cu-BTC with PECVD of perfluoroalkanes, the aging of materials under humid conditions, and the subsequent ammonia microbreakthrough experiments on milligram quantities of microporous materials. Cu-BTC has an extremely high surface area (~1,800 m2/g) when compared to most materials or surfaces that have been previously treated by PECVD methods. Parameters such as chamber pressure and treatment time are extremely important to ensure the perfluoroalkane plasma penetrates to and reacts with the inner MOF surfaces. Furthermore, the protocol for ammonia microbreakthrough experiments set forth here can be utilized for a variety of test gases and microporous materials.

Herein the procedures for plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes on microporous materials such as metal-organic frameworks to enhance their stability and hydrophobicity are described. Furthermore, breakthrough testing of milligram quantities of samples is described in detail.

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications including contrast enhancement in novel magnetomotive imaging modalities, simultaneous capture&#160;and detection of circulating tumor cells (CTCs),&#160;and multimodal molecular imaging combined with photothermal therapy of cancer cells. These applications have stimulated significant interest in development of protocols for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with optical absorbance in the near-infrared (NIR) region and a strong magnetic moment. Here, we present a novel protocol for synthesis of such hybrid nanoparticles that is based on an oil-in-water microemulsion method. The unique feature of the protocol described herein is synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles of various sizes from primary blocks which also have magneto-plasmonic characteristics. This approach yields nanoparticles with a high density of magnetic and plasmonic functionalities which are uniformly distributed throughout the nanoparticle volume. The hybrid nanoparticles can be easily functionalized by attaching antibodies through the Fc moiety leaving the Fab portion that is responsible for antigen binding available for targeting.

Here, we describe a protocol for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with a strong magnetic moment and a strong near-infrared (NIR) absorbance. The protocol also includes antibody conjugation to the nanoparticles through the Fc moiety for various biomedical applications which require molecular specific targeting.

Nanoclusters סינתזה של Immunotargeted מגנטתי plasmonic

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Synthesis of Indoxyl-glycosides for Detection of Glycosidase Activities

Indoxyl glycosides proved to be valuable and versatile tools for monitoring glycosidase activities. Indoxyls are released by enzymatic hydrolysis and are rapidly oxidized, for example by atmospheric oxygen, to indigo type dyes. This reaction enables fast and easy screening in vivo without isolation or purification of enzymes, as well as rapid tests on agar plates or in solution (e.g., blue-white screening, micro-wells) and is used in biochemistry, histochemistry, bacteriology and molecular biology. Unfortunately the synthesis of such substrates proved to be difficult, due to various side reactions and the low reactivity of the indoxyl hydroxyl function. Especially for glucose type structures low yields were observed. Our novel approach employs indoxylic acid ester as key intermediates. Indoxylic acid esters with varied substitution patterns were prepared on scalable pathways. Phase transfer glycosylations with those acceptors and peracetylated glycosyl halides can be performed under common conditions in high yields. Ester cleavage and subsequent mild silver mediated glycosylation yields the peracetylated indoxyl glycosides in high yields. Finally deprotection is performed according to Zempl&#233;n.

Indoxyl glycosides are well-established and widely used tools for enzyme screening and enzyme activity monitoring. Especially for glucose type structures previous syntheses proved to be challenging and low yielding. Our novel approach employs indoxylic acid esters as precious intermediates to yield a considerable number of indoxyl glycosides in good yields.

סינתזה של Indoxyl-גליקוזידים לאיתור של פעילויות glycosidase

Indoxyl glycosides proved to be valuable and versatile tools for monitoring glycosidase activities. Indoxyls are released by enzymatic hydrolysis and are ...

Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being leveraged for developing sophisticated photonic sensors. Silicon photonic sensors seek to exploit the strong confinement of light in nano-waveguides to transduce changes in physical state to changes in resonance frequency. In the case of thermometry, the thermo-optic coefficient, i.e., changes in refractive index due to temperature, causes the resonant frequency of the photonic device such as a Bragg grating to drift with temperature. We are developing a suite of photonic devices that leverage recent advances in telecom compatible light sources to fabricate cost-effective photonic temperature sensors, which can be deployed in a wide variety of settings ranging from controlled laboratory conditions, to the noisy environment of a factory floor or a residence. In this manuscript, we detail our protocol for the fabrication and testing of photonic thermometers.

We describe the process of fabrication and testing of photonic thermometers.

ייצור ובדיקה של מדי חום פוטוני

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

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

Lanthanide-doped upconversion nanocrystals (UCNs) have attracted much attention in recent years based on their promising and controllable optical properties, which allow for the absorption of near-infrared (NIR) light and can subsequently convert it into multiplexed emissions that span over a broad range of regions from the UV to the visible to the NIR. This article presents detailed experimental procedures for high-temperature co-precipitation synthesis of core-shell UCNs that incorporate different lanthanide ions into nanocrystals for efficiently converting deep-tissue penetrable NIR excitation (808 nm) into a strong blue emission at 480 nm. By controlling the surface modification with biocompatible polymer (polyacrylic acid, PAA), the as-prepared UCNs acquires great solubility in buffer solutions. The hydrophilic nanocrystals are further functionalized with specific ligands (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) for localization on the cell membrane. Upon NIR light (808 nm) irradiation, the upconverted blue emission can effectively activate the light-gated channel protein on the cell membrane and specifically regulate the cation (e.g., Ca2+) influx in the cytoplasm. This protocol provides a feasible methodology for the synthesis of core-shell lanthanide-doped UCNs and subsequent biocompatible surface modification for further cellular applications.

A protocol is presented for the synthesis of core-shell lanthanide-doped upconversion nanocrystals (UCNs) and their cellular applications for channel protein regulation upon near-infrared (NIR) light illumination.

סינתזה של ליבה-קליפה מסטול לנתניד Upconversion Nanocrystals עבור אפליקציות לסלולר

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

Probing the Structure and Dynamics of Interfacial Water with Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy

Water/solid interfaces are ubiquitous and play a key role in many environmental, biophysical, and technological processes. Resolving the internal structure and probing the hydrogen-bond (H-bond) dynamics of the water molecules adsorbed on solid surfaces are fundamental issues of water science, which remains a great challenge owing to the light mass and small size of hydrogen. Scanning tunneling microscopy (STM) is a promising tool for attacking these problems, thanks to its capabilities of sub-&#197;ngstr&#246;m spatial resolution, single-bond vibrational sensitivity, and atomic/molecular manipulation. The designed experimental system consists of a Cl-terminated tip and a sample fabricated by dosing water molecules in situ onto the Au(111)-supported NaCl(001) surfaces. The insulating NaCl films electronically decouple the water from the metal substrates, so the intrinsic frontier orbitals of water molecules are preserved. The Cl-tip facilitates the manipulation of the single water molecules, as well as gating the orbitals of water to the proximity of Fermi level (EF) via tip-water coupling. This paper outlines the detailed methods of submolecular resolution imaging, molecular/atomic manipulation, and single-bond vibrational spectroscopy of interfacial water. These studies open up a new route for investigating the H-bonded systems at the atomic scale.

Here, we present a protocol to investigate the structure and dynamics of interfacial water at the atomic scale, in terms of submolecular resolution imaging, molecular manipulation, and single-bond vibrational spectroscopy.

חיטוט את המבנה ואת הדינמיקה של מים פנים עם סריקה מיקרוסקופ מינהור וספקטרוסקופיה

Water/solid interfaces are ubiquitous and play a key role in many environmental, biophysical, and technological processes. Resolving the internal ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a challenge, as it requires asymmetric growth of symmetric crystals. Here, we report a distinctive synthesis of substrate-bound Au nanowires. This template-free synthesis employs thiolated ligands and substrate adsorption to achieve the continuous asymmetric deposition of Au in solution at ambient conditions. The thiolated ligand prevented the Au deposition on the exposed surface of the seeds, so the Au deposition only occurs at the interface between the Au seeds and the substrate. The side of the newly deposited Au nanowires is immediately covered with the thiolated ligand, while the bottom facing the substrate remains ligand-free and active for the next round of Au deposition. We further demonstrate that this Au nanowire growth can be induced on various substrates, and different thiolated ligands can be used to regulate the surface chemistry of the nanowires. The diameter of the nanowires can also be controlled with mixed ligands, in which another &#34;bad&#34; ligand could turn on the lateral growth. With the understanding of the mechanism, Au nanowire-based nanostructures can be designed and synthesized.

We report a solution-based method to synthesize substrate-bound Au nanowires. By tuning the molecular ligands used during the synthesis, the Au nanowires can be grown from various substrates with different surface properties. Au nanowire-based nanostructures can also be synthesized by adjusting the reaction parameters.

סינתזה של המצע מכורך Au Nanowires באמצעות מנגנון הצמיחה הפעילה משטח

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

Escherichia coli-Based Cell-Free Protein Synthesis: Protocols for a robust, flexible, and accessible platform technology

Over the last 50 years, Cell-Free Protein Synthesis (CFPS) has emerged as a powerful technology to harness the transcriptional and translational capacity of cells within a test tube. By obviating the need to maintain the viability of the cell, and by eliminating the cellular barrier, CFPS has been foundational to emerging applications in biomanufacturing of traditionally challenging proteins, as well as applications in rapid prototyping for metabolic engineering, and functional genomics. Our methods for implementing an E. coli-based CFPS platform allow new users to access many of these applications. Here, we describe methods to prepare extract through the use of enriched media, baffled flasks, and a reproducible method of tunable sonication-based cell lysis. This extract can then be used for protein expression capable of producing 900 &#181;g/mL or more of super folder green fluorescent protein (sfGFP) in just 5 h from experimental setup to data analysis, given that appropriate reagent stocks have been prepared beforehand. The estimated startup cost of obtaining reagents is $4,500 which will sustain thousands of reactions at an estimated cost of $0.021 per &#181;g of protein produced or $0.019 per &#181;L of reaction. Additionally, the protein expression methods mirror the ease of the reaction setup seen in commercially available systems due to optimization of reagent pre-mixes, at a fraction of the cost. In order to enable the user to leverage the flexible nature of the CFPS platform for broad applications, we have identified a variety of aspects of the platform that can be tuned and optimized depending on the resources available and the protein expression outcomes desired.

Escherichia coli-Based Cell-Free Protein Synthesis: Protocols for a robust, flexible, and accessible platform technology

This protocol details the steps, costs, and equipment necessary to generate E. coli-based cell extracts and implement in vitro protein synthesis reactions within 4 days or less. To leverage the flexible nature of this platform for broad applications, we discuss reaction conditions that can be adapted and optimized.

Escherichia coli-המבוסס על סינתזת החלבון ללא תא: פרוטוקולים עבור טכנולוגיית פלטפורמה חזקים, גמישים ונגישים

Over the last 50 years, Cell-Free Protein Synthesis (CFPS) has emerged as a powerful technology to harness the transcriptional and translational capacity ...

Synthesis of In37P20(O2CR)51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots

This text presents a method for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots. The In37P20(O2CR)51 clusters have been observed as intermediates in the synthesis of InP quantum dots from molecular precursors (In(O2CR)3, HO2CR, and P(SiMe3)3) and may be isolated as a pure reagent for subsequent study and use as a single-source precursor. These clusters readily convert to crystalline and relatively monodisperse samples of quasi-spherical InP quantum dots when subjected to thermolysis conditions in the absence of additional precursors above 200 &#176;C. The optical properties, morphology, and structure of both the clusters and quantum dots are confirmed using UV-Vis spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, transmission electron microscopy, and powder X-ray diffraction. The molecular symmetry of the clusters is additionally confirmed by solution-phase 31P NMR spectroscopy. This protocol demonstrates the preparation and isolation of atomically-precise InP clusters, and their reliable and scalable conversion to InP QDs.

Synthesis of In37P20O2CR51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots

A protocol for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots is presented.

סינתזה של37P20(O2CR)51 אשכולות ההמרה שלהם נקודות קוונטום inp

This text presents a method for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots. The In37P20(O2CR)51 ...

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands for in vivo investigations. Within this protocol, a robust and reliable remote-controlled radiosynthesis of [11C]SNAP-7941, an antagonist to the melanin-concentrating hormone receptor 1, is described. The radiosynthesis starts with cyclotron produced [11C]CO2 that is subsequently further reacted via a gas-phase transition to [11C]CH3OTf. Then, this reactive intermediate is introduced to the precursor solution and forms the respective radiotracer. Chemical as well as the radiochemical purity are determined by means of RP-HPLC, routinely implemented in the radiopharmaceutical quality control process. Additionally, the molar activity is calculated as it is a necessity for the following real-time kinetic investigations. Furthermore, [11C]SNAP-7941 is applied to MDCKII-WT and MDCKII-hMDR1 cells for evaluating the impact of P-glycoprotein (P-gp) expression on cell accumulation. For this reason, the P-gp expressing cell line (MDCKII-hMDR1) is either used without or with blocking prior to experiments by means of the P-gp substrate (&#177;)-verapamil and the results are compared to the ones observed for the wildtype cells. The overall experimental approach demonstrates the importance of a precise time-management that is essential for every preclinical and clinical study using PET tracers radiolabelled with short-lived nuclides, such as carbon-11 (half-life: 20 min).

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Here, we represent a protocol for the fully automated radiolabelling of [11C]SNAP-7941 and the analysis of the real-time kinetics of this PET-tracer on P-gp expressing and non-expressing cells.

היבט טכני של סינתזה אוטומטי הערכה בזמן אמת קינטי של [11ג] הצמד-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands ...