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.

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 <ol><li>NaYF sentez 4: Yb/Tm/Nd(30/0.5/1%) çekirdek nanostructure <ol><li> 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.
		<ol><li>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</li>
			<li>400 mg NaOH 50 mL santrifüj tüpü 20 mL metanol NaOH hisse senedi çözüm (20 mg/mL) hazırlamak için ultrasonik Temizleme banyo ile birleştirmek.</li>
			<li>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.</li>
		</ol></li> <li>NaYF hazırlık 4: Yb/Tm/Nd çekirdek nanostructure <ol><li>3 mL oleik asit ve 7 mL 1-octadecene 50 mL üç-boyun şişesi pipet.</li>
			<li>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.</li>
			<li>Ve bir termometre (0 - 360 ° C aralığı) şişeye uygun çözüm dokunmatik ucu izin. Şişeye bir cam kap içinde phenylmethyl silikon yağı ile yerleştirin.</li>
			<li>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.</li>
			<li>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.</li>
			<li>Sıcak sac durdurmak ve şişeye çözüm sağlamak için oda sıcaklığında yavaş yavaş sakin tutmak. 
			Not: Burada protokol duraklatılmış.</li>
			<li>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.</li>
			<li>Ekle NaOH-NH 4 F karışım cam pipet 5 dk. tarafından balonun içine yavaş yavaş</li>
			<li>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.</li>
			<li>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</li>
			<li>Şişeye azot ile doldurmak için stopcock konumunu geçiş.</li>
			<li>Artış 290 ° C ~ 5 ° C/min. Isıtma oranında sıcaklığı tutmak 290 ° C 1,5 h. için tepki karisimin</li>
			<li>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 (&#62; 400 ° C) cilt teması üzerine ciddi yanıklar önlemek için.</li>
			<li>Şişeye karışımı bir 50 mL santrifüj tüpüne aktarın. Şişeye 30 mL etanol ile durulayın ve çözüm için santrifüj tüpü transfer.</li>
			<li>Oda sıcaklığında 8 min için 4.000 × g de ürün santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.</li>
			<li>Hekzan santrifüj tüpü ve yeniden dağıtmak sonication (60 kHz, 240 W) 2 dakika süreyle ile ürün eklemek 10 mL</li>
			<li>30 mL etanol tüp ekleyin. Spin 4.000 × g 8 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın.</li>
			<li>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.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>NaYF hazırlık 4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%) @NaYF 4: Nd(20%) çekirdek-kabuk nanocrystals <ol><li>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.</li>
		<li>Elde edilen temel nanostructure (80 mg 5 mL hekzan adım 1.1.2.18 içinde) eklemek karıştırma sırasında balonun içine.</li>
		<li>Bir termometre (0 - 360 ° C aralığı) şişeye uygun ve ucu karışımı dokunma izin. Şişeye bir cam kap içinde phenylmethyl silikon yağı ile yerleştirin.</li>
		<li>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.</li>
		<li>150 ° c sıcaklık artışı ve sentez 700 RPM karıştırma hızı 60 dk. koru devam. 
		Not: çözüm sıçramasına önlemek için ılımlı karıştırma hızı ayarlayın.</li>
		<li>Sıcak sac durdurmak ve çözüm oda sıcaklığında yavaş yavaş soğuması için izin vermek için balonun kaldırmak. 
		Not: Burada protokol duraklatılmış.</li>
		<li>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.</li>
		<li>Ekle bir cam pipet yavaş yavaş üzerinde 5 dk. tarafından şişesi içine karışımı</li>
		<li>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.</li>
		<li>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</li>
		<li>Şişeye azot ile doldurmak için stopcock konumunu geçiş.</li>
		<li>290 ° c sıcaklık artışı 1,5 h. için 290 ° C'de tepki karışımı Isıtma ~ 5 ° C/dk. hızında devam</li>
		<li>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 (&#62; 400 ° C) cilt teması üzerine ciddi yanıklar önlemek için.</li>
		<li>Şişeye karışımı bir 50 mL santrifüj tüpüne aktarın. Şişeye 30 mL etanol ile durulayın ve çözüm için santrifüj tüpü transfer.</li>
		<li>Oda sıcaklığında 8 min için 4.000 × g de ürün santrifüj kapasitesi ve süpernatant atın.</li>
		<li>Hekzan santrifüj tüpü ve yeniden dağıtmak sonication (60 kHz, 240 W) 2 dakika süreyle ile ürün eklemek 10 mL</li>
		<li>30 mL etanol tüp ekleyin. Spin 4.000 × g 8 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın.</li>
		<li>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.</li>
	</ol></li></ol> 2. Biyouyumlu UCNs nanoyapıların sentezi <ol><li>UCNs nanopartikül ligand-Alerjik hazırlanması <ol><li>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.</li>
		<li>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</li>
		<li>Çözüm bir cam şişe dinç ile transfer için 2 h. karıştırma</li>
		<li>Üç kez tekrarlayın, oleik asit kaldırmak için 30 mL Dietil eter ile sulu çözüm ayıklamak.</li>
		<li>10 mL su nazik sallayarak ile kombine eter Katmanlar ekleyin.</li>
		<li>Sulu toplamak faz birlikte (20 mL) ve vortexing için 5 ile 20 mL aseton eklemek s.</li>
		<li>Spin 35.000 × g 10 min için de ürün aşağı ve sonra süpernatant atın. Çökelti 2 mL suda çözülür.</li>
	</ol></li> <li>UCNs (PAA-UCNs) hazırlık polimer modifiye <ol><li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>5 dk. saklamak için çözüm ~ 4 ° c kadar gerekli bir buzdolabında 8 mL su üründe sonication (60 kHz, 240 W) tarafından yeniden dağıtmak.</li>
	</ol></li> <li>Fonksiyonel DBCO-UCNs nanopartikül hazırlanması <ol><li>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.</li>
		<li>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</li>
		<li>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.</li>
		<li>0.2 mL DMSO üründe ve bir buzdolabına mağaza dağıtmak ~ 4 ° C kullanmadan önce.</li>
	</ol></li></ol> 3. Bioapplications, DBCO-UCNs yaşayan hücrelerde membran kanalları düzenleme Dulbecco <ol><li>kültür HEK293 hücrelerde &#39; modifiye kartal s &#39; 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</li>
	<li>Birleştirmek plazmid (pCAGGS-ChR2-Venüs, 1 µg) P3000 transfection reaktifi (2 µL) kartal ile &#39; 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. </li> <li>Tüpler A ve B için oda sıcaklığında 10 dk çözümlerinde karışımı kuluçkaya.</li>
	<li>Tüp A ve B çözümde 400 µL MEM ile birleştirin. 1 mL hücrelerle yıkama serum-Alerjik DMEM iki kez.</li>
	<li>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.</li>
	<li>1 mL 1 µL Ac 4 ManNAz (50 mM olarak DMSO) içeren DMEM kuyuda ekleyin ve 2 gün boyunca da kuluçka makinesine devam.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Wang, F., 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=Tuning+upconversion+through+energy+migration+in+core-shell+nanoparticles.">Tuning upconversion through energy migration in core-shell nanoparticles.</a> Nat Mater. 10 (12), 968-973 (2011).</li><li>Liu, Y., 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=Amplified+stimulated+emission+in+upconversion+nanoparticles+for+super-resolution+nanoscopy.">Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy.</a> Nature. 543 (7644), 229-233 (2017).</li><li>Fan, W., Bu, W., Shi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+The+Latest+Three-Stage+Development+of+Nanomedicines+based+on+Upconversion+Nanoparticles.">On The Latest Three-Stage Development of Nanomedicines based on Upconversion Nanoparticles.</a> Adv Mater. 28 (24), 3987-4011 (2016).</li><li>Zhu, 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=Temperature-feedback+upconversion+nanocomposite+for+accurate+photothermal+therapy+at+facile+temperature.">Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature.</a> Nat Commun. 7, 10437-10446 (2016).</li><li>Li, W., Wang, J., Ren, J., Qu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-infrared+upconversion+controls+photocaged+cell+adhesion.">Near-infrared upconversion controls photocaged cell adhesion.</a> J Am Chem Soc. 136 (6), 2248-2251 (2014).</li><li>Min, Y., Li, J., Liu, F., Yeow, E. K., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-infrared+light-mediated+photoactivation+of+a+platinum+antitumor+prodrug+and+simultaneous+cellular+apoptosis+imaging+by+upconversion-luminescent+nanoparticles.">Near-infrared light-mediated photoactivation of a platinum antitumor prodrug and simultaneous cellular apoptosis imaging by upconversion-luminescent nanoparticles.</a> Angew Chem Int Ed. 53 (4), 1012-1016 (2014).</li><li>Yang, D., Ma, P., Hou, Z., Cheng, Z., Li, C., Lin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+advances+in+lanthanide+ion+(Ln(3+))-based+upconversion+nanomaterials+for+drug+delivery.">Current advances in lanthanide ion (Ln(3+))-based upconversion nanomaterials for drug delivery.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1416-1448 (2015).</li><li>Wang, C., Cheng, L., Liu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upconversion+nanoparticles+for+photodynamic+therapy+and+other+cancer+therapeutics.">Upconversion nanoparticles for photodynamic therapy and other cancer therapeutics.</a> Theranostics. 3 (5), 317-330 (2013).</li><li>Li, L. L., 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=Biomimetic+surface+engineering+of+lanthanide-doped+upconversion+nanoparticles+as+versatile+bioprobes.">Biomimetic surface engineering of lanthanide-doped upconversion nanoparticles as versatile bioprobes.</a> Angew Chem Int Ed. 51 (25), 6121-6125 (2012).</li><li>Wang, J., Ming, T., Jin, Z., Wang, J., Sun, L. D., Yan, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+energy+upconversion+through+thermal+radiation+with+the+power+efficiency+reaching+16%.">Photon energy upconversion through thermal radiation with the power efficiency reaching 16%.</a> Nat Commun. 5, 5669-5678 (2014).</li><li>Zou, W., Visser, C., Maduro, J. A., Pshenichnikov, M. S., Hummelen, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Broadband+dye-sensitized+upconversion+of+near-infrared+light.">Broadband dye-sensitized upconversion of near-infrared light.</a> Nat Photonics. 6 (8), 560-564 (2012).</li><li>Liu, Y., Tu, D., Zhu, H., Li, R., Luo, W., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+strategy+to+achieve+efficient+dual-mode+luminescence+of+Eu(3+)+in+lanthanides+doped+multifunctional+NaGdF(4)+nanocrystals.">A strategy to achieve efficient dual-mode luminescence of Eu(3+) in lanthanides doped multifunctional NaGdF(4) nanocrystals.</a> Adv Mater. 22 (30), 3266-3271 (2010).</li><li>Min, Y., Li, J., Liu, F., Padmanabhan, P., Yeow, E. K., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advance+of+Biological+Molecular+Imaging+Based+on+Lanthanide-Doped+Upconversion-Luminescent+Nanomaterials.">Recent Advance of Biological Molecular Imaging Based on Lanthanide-Doped Upconversion-Luminescent Nanomaterials.</a> Nanomaterials. 4 (1), 129-154 (2014).</li><li>Li, X., Zhang, F., Zhao, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lab+on+upconversion+nanoparticles:+optical+properties+and+applications+engineering+via+designed+nanostructure.">Lab on upconversion nanoparticles: optical properties and applications engineering via designed nanostructure.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1346-1378 (2015).</li><li>Gu, Z., Yan, L., Tian, G., Li, S., Chai, Z., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+design+and+fabrication+of+upconversion+nanoparticles+and+their+safe+theranostic+applications.">Recent advances in design and fabrication of upconversion nanoparticles and their safe theranostic applications.</a> Adv Mater. 25 (28), 3758-3779 (2013).</li><li>Dong, H., Sun, L. D., Yan, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+transfer+in+lanthanide+upconversion+studies+for+extended+optical+applications.">Energy transfer in lanthanide upconversion studies for extended optical applications.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1608-1634 (2015).</li><li>Ai, 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=In+vivo+covalent+cross-linking+of+photon-converted+rare-earth+nanostructures+for+tumour+localization+and+theranostics.">In vivo covalent cross-linking of photon-converted rare-earth nanostructures for tumour localization and theranostics.</a> Nat Commun. 7, 10432-10440 (2016).</li><li>Lu, S., 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=Multifunctional+Nano-Bioprobes+Based+on+Rattle-Structured+Upconverting+Luminescent+Nanoparticles.">Multifunctional Nano-Bioprobes Based on Rattle-Structured Upconverting Luminescent Nanoparticles.</a> Angew Chem Int Ed. 54 (27), 7915-7919 (2015).</li><li>Bogdan, N., Vetrone, F., Ozin, G. A., Capobianco, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+ligand-free+colloidally+stable+water+dispersible+brightly+luminescent+lanthanide-doped+upconverting+nanoparticles.">Synthesis of ligand-free colloidally stable water dispersible brightly luminescent lanthanide-doped upconverting nanoparticles.</a> Nano Lett. 11 (2), 835-840 (2011).</li><li>Zheng, W., Huang, P., Tu, D., Ma, E., Zhu, H., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lanthanide-doped+upconversion+nano-bioprobes:+electronic+structures,+optical+properties,+and+biodetection.">Lanthanide-doped upconversion nano-bioprobes: electronic structures, optical properties, and biodetection.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1379-1415 (2015).</li><li>Chen, X., Peng, D., Ju, Q., Wang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+upconversion+in+core-shell+nanoparticles.">Photon upconversion in core-shell nanoparticles.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1318-1330 (2015).</li><li>Wang, F., Deng, R., Liu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+core-shell+NaGdF4+nanoparticles+doped+with+luminescent+lanthanide+ions+to+be+used+as+upconversion-based+probes.">Preparation of core-shell NaGdF4 nanoparticles doped with luminescent lanthanide ions to be used as upconversion-based probes.</a> Nat Protoc. 9 (7), 1634-1644 (2014).</li><li>Chen, G., Agren, H., Ohulchanskyy, T. Y., Prasad, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+upconverting+core-shell+nanostructures:+nanophotonic+control+for+emerging+applications.">Light upconverting core-shell nanostructures: nanophotonic control for emerging applications.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1680-1713 (2015).</li><li>Yang, Y., 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=In+vitro+and+in+vivo+uncaging+and+bioluminescence+imaging+by+using+photocaged+upconversion+nanoparticles.">In vitro and in vivo uncaging and bioluminescence imaging by using photocaged upconversion nanoparticles.</a> Angew Chem Int Ed. 51 (13), 3125-3129 (2012).</li><li>Sedlmeier, A., Gorris, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+and+characterization+of+photon-upconverting+nanoparticles+for+bioanalytical+applications.">Surface modification and characterization of photon-upconverting nanoparticles for bioanalytical applications.</a> Chem Soc Rev. 44 (6), 1526-1560 (2015).</li><li>Hu, M., 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=Near+infrared+light-mediated+photoactivation+of+cytotoxic+Re(I)+complexes+by+using+lanthanide-doped+upconversion+nanoparticles.">Near infrared light-mediated photoactivation of cytotoxic Re(I) complexes by using lanthanide-doped upconversion nanoparticles.</a> Dalton Trans. 45 (36), 14101-14108 (2016).</li><li>Nagel, G., 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=Channelrhodopsin-2,+a+directly+light-gated+cation-selective+membrane+channel.">Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 100 (24), 13940-13945 (2003).</li><li>Ai, 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=Remote+Regulation+of+Membrane+Channel+Activity+by+Site-Specific+Localization+of+Lanthanide-Doped+Upconversion+Nanocrystals.">Remote Regulation of Membrane Channel Activity by Site-Specific Localization of Lanthanide-Doped Upconversion Nanocrystals.</a> Angew Chem Int Ed. 56 (11), 3031-3035 (2017).</li><li>Xie, R., 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=In+vivo+metabolic+labeling+of+sialoglycans+in+the+mouse+brain+by+using+a+liposome-assisted+bioorthogonal+reporter+strategy.">In vivo metabolic labeling of sialoglycans in the mouse brain by using a liposome-assisted bioorthogonal reporter strategy.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 113 (19), 5173-5178 (2016).</li><li>Bansal, A., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocontrolled+nanoparticle+delivery+systems+for+biomedical+applications.">Photocontrolled nanoparticle delivery systems for biomedical applications.</a> Acc Chem Res. 47 (10), 3052-3060 (2014).</li><li>Yang, Y., Aw, J., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructures+for+NIR+light-controlled+therapies.">Nanostructures for NIR light-controlled therapies.</a> Nanoscale. 9 (11), 3698-3718 (2017).</li><li>Ai, X., Mu, J., Xing, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advances+of+Light-Mediated+Theranostics.">Recent Advances of Light-Mediated Theranostics.</a> Theranostics. 6 (13), 2439-2457 (2016).</li></ol>

İfşa etmek yok.

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 sıcaklık yağış yönteminde tarafından. TEM görüntüleri göstermek bu çekirdek morfolojisi ve çekirdek-kabuk nanocrystals şekil 20 çapında küresel nm ve 30 nm sırasıyla, kabuk kalınlığı yaklaşık 5 ima nm (şekil 1). Çekirdek kabuğu mimarisi de ilave o core nanoyapıları UCNs ile benzer kafes saçaklar gösteren şekil 1, yüksek çözünürlüklü TEM Albümdeki tarafından ortaya çıkıyor. Ayrıca, tipik d-nm kabul eder de β-NaYF4(100) boyutunda aralığı ile 0.52 çevresinde aralıklar, tüm çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların son derece kristalize ve aynı kristal yapısını korumak olduğunu gösteren. Ayrıca, çekirdek-kabuk nanocrystals 480 bir çok daha yüksek yoğunluğu ile güçlü mavi emisyon yayarlar upconversion ışıldama spectra göstermek nm uyarma sürekli dalga 808, elde etmek için bir diode lazer ile üzerine çekirdek parçacıkları daha nm ( Şekil 4 c). Çekirdek kabuğu UCNs gelişmiş emisyon Yb3 +, Nd3 +ve çekirdek-kabuk nanocrystals21iç tabakası katıştırılmış Tm3 + iyonlarının etkisi Şoklama bastırılmış yüzey atfedilir. Bu sonuçlar şiddetle lanthanide katkılı çekirdek-kabuk UCNs nanomaterial bu teklifinde başarılı hazırlanması onaylayın.
Bu nanocrystals yüksek sıcaklık co yağış sentezinde çeşitli kritik adımlar vardır. İlk olarak, lanthanide iyon hisse senedi eriyik çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs sentez süreçte eklenen hacmi kesinlikle kontrol edilmelidir (Adım 1.1.2.2). İyonları doping yüksek bir konsantrasyon ile ilgili çapraz-gevşeme veya iyon-iyon etkileşimi nanocrystals21nedeniyle etkin Şoklama neden olur. İkinci olarak, sıcaklık daha az 50 ° C'de NaOH ve NH4F eklendikten sonra Ostwald üzerinde dayalı kristal büyüme teşvik ederek tek tip bir Morfoloji sağlamak için kritik olan şişeye (Adım 1.1.2.9 ve adım 1.2.9 yükleme), içine tam çekirdekleşme emin olmak için tutulmalıdır olgunlaşma etkileri22. Üçüncü olarak, boyutu ve çekirdek-kabuk nano tanecikleri optik özelliklerini esas lanthanide iyonu (Y3 + ve Nd3 +) kabuk ve çekirdek olarak hazırlanan parçacıklar (Adım 1.2.1) öncüleri miktarını ayarlayarak denetlenebilir. Çekirdek kabuğu nanocrystals Morfoloji UCNs farklı optik emisyon Nur ışık aydınlatma23üzerine oransal için yararlı olan çekirdek parçacıkları, farklı türde Anizotropik kabuk büyüme üzerinde dayanır önemlidir.
Buna ek olarak, daha fazla biyolojik uygulamalar için hidrofilik UCNs nano tanecikleri etkili hidrofobik UCNs dönüştürmek de önemli bir sorundur. UCNs Biyouyumluluk arabellek çözümünde geliştirmek için bazı yöntemler bildirilmiştir rağmen ligand exchange, Silis kaplama, ligand oksidasyon oleat kapatma, vbdahil olmak üzere, beklenmeyen toplama, zaman alıcı, acı ve karmaşık prosedürleri24,25,26. Burada, su dağılabilir ligand-Alerjik UCNs nanoyapıların oleat şapkalı UCNs yüzeyinde oleik asit asit su çözümünü kaldırarak elde etmek için basit bir yaklaşım geliştirmek (pH = 4). HCl tarafından ayarlanır pH değeri oleat ligand sürümü kontrol ve UCNs ışıma etkilemek için önemlidir. Daha da önemlisi, bir Biyouyumlu polimer (polyacrylic asit, PAA) ile çok sayıda karboksil grupları lanthanide iyonları UCNs yüzeyi daha fazla fonksiyonel gruplar için daha fazla kimyasal sağlayacaktır koordinasyon etkileşim ile bağlayabilirsiniz değişiklik. Bu nedenle, DBCO-NH2 moieties UCNs yüzeyi daha fazla belirli N3functionalize-hücre zarı yerelleştirme öğesini. Ligand-Alerjik UCNs, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs Şekil 2 TEM görüntüleri büyük dispersity ve bu nanoyapıların arabellek çözümünde çözünürlük yüzey değiştirilmesinden sonra göstermektedir. Buna ek olarak, fourier transform Infrared (FTIR) spektroskopisi UCNs nanoplatform DBCO gruplarında yüzey modifikasyonu tanımlamak için gerçekleştirildi. Şekil 3' te gösterildiği gibi güçlü 3,430 cm-1 çevresinde karboksil gruplarının H-O germe titreşim nedeniyle grubudur ve 1550 cm-1 ve 1458 cm-1 merkezli iki grup asimetrik ile ilişkili olan ve simetrik germe titreşim modları COOH grubu içeren Polimerler (PAA) UCNP yüzeyinde başarılı kaplama gösteren karboksilat anyon. DBCO-NH2 moieties ile reaksiyon sonra bir açık 1,635 cm-1 , DBCO-NH2 moieties aynı FTIR spektrumu ile tutarlı olan titreşim DBCO grupları, aromatik halkanın üzerinde uzanan C = C temel alan mevcut grubudur wavenumber. Ayrıca, DBCO-UCNs artmış hidrodinamik çapı sulu çözelti içinde dinamik ışık saçılma (DL) sonucunu gösterir (96.4±10.4 nm) (şekil 4A). Zeta potansiyel sonuçları da PAA-UCNs negatif yüzey gösterir (-26.1±4.4 mV) ve DBCO-UCNs (-11.9±5.6 mV) sırasıyla (şekil 4B), büyük çözünürlük ve tampon çözelti içinde bu nanoyapıların kararlılığını gösteren. Buna ek olarak, UCL spectra PAA-UCNs ve DBCO-UCNs benzer upconverted emisyon 480 yayarlar olabilir göstermek hangi-ebilmek var kullanmak için daha fazla Nur ışık-aracılı photoactivation biyolojik olarak 808 nm ışık ışınlama (şekil 4 c), üzerine nm sistemleri.
Ayrıca, bir kanıtı-of-canlı hücreler, functionalized UCNs bioapplication göstermek için concept, bir ışık-gated kanal protein (ChR2) tarafından arabuluculuk akını katyon iyonlar hücresel işlevleri düzenlemek için hücre yüzeyinde tasarlanmıştır (örneğin, Ca2 +) sitoplazma27,28,29. ChR2 başarılı ifade HEK293 hücre kültürünü membran üzerinde confocal mikroskobu (şekil 5A) kullanarak yeşil flüoresan protein (GFP) işaretçisi (Venüs) varlığı ile doğrulanır. Ayrıca, UCNs yerelleştirme N3-tagged hücre zarı belli ki hangi UCNs nanoyapıların yüzeyinde kalan DBCO gruplar ile lekeli aslında atfedilen hücre yüzeyi (mavi) 2 h kuluçka sonra görüntülenir bir azid içeren floresan boya (5-carboxytetramethylrhodamine-azid, Rhod-N3) bakır-Alerjik bioorthogonal aracılığıyla tepki'ı tıklatın. Ayrıca, nur ışık (808 nm) Lokalize UCNs nanotransducer etkinleştirebilirsiniz hücre yüzeyinde ışınlatayım için kullanılmaktadırışık-gated ChR2 proteinler kanal ve Ca2 + iyon akını membran kolaylaştırmak. Şekil 5Biçinde gösterildiği gibi kırmızı Floresans sitozol içinde önemli bir artış görülmektedir bir standart floresan Ca2 + göstergesi, Rhod-3 AM, hiçbir belirgin Floresans artışı ışık aydınlatma yokluğunda kaydedilir iken. Şekil 5C nicel Akış Sitometresi (FCM) analizde de böyle Nur ışık duyarlı Floresans geliştirme ışık-doz-bağımlı, açıkça Biyouyumlu DBCO UCNs etkili bir şekilde düzenleyen düşündüren olduğunu gösteren Kanal proteinler hücre zarı NIR-ışık ışınlama üzerine üzerinde.
Özet olarak, yukarıda belirtilen sonuçlarına göre biz mevcut Protokolü sadece çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların yüksek sıcaklık co yağış sentezi için ayrıntılı deneysel yordamlar sağlar, ancak aynı zamanda basit bir geliştirir tahmin Teknik UCNs Biyouyumlu yüzey modifikasyonu için daha fazla Nur ışık-aracılı photoactivation biyolojik uygulamalarında için. Daha da önemlisi, bu yöntem arkasındaki mantığı bağlı olarak, UCNs optik özelliklerini daha da lanthanide iyonları çeşit doping tarafından ayarlanabilir (örneğin, Erbiyum (III), holmiyum (III), vb) içinde yayılmasını sağlamak için UV, yeşil, kırmızı, kristaller ve NIR 808 nm ışık ışınlama30ışık. Ayrıca, UCNs yüzey de çeşitli fonksiyonel gruplar (örneğin, peptid, protein, lipid, hedefleme ligand, vb) daha fazla Biyomedikal uygulamalar31,32için değiştirilebilir. Bu avantajları Biyouyumlu UCNs nanomaterial fizyolojik süreçleri içinde in vitro ve in vivoçalışmada için uygun bir aday yapmak ve böylece klinik theranostics için kişiselleştirilmiş nanomedicine olarak gelecekte hareket.

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.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-Octadecene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>O806</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>oleic acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>364525</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A412</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A405</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A18</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>H292</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thulium (III) acetate hydrate (Tm(CH3CO2)3)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>367702</td>
			<td>99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neodymium (III) acetate hydrate (Nd(CH3CO2)3)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>325805</td>
			<td>99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ytterbium (III) acetate hydrate (Yb(CH3CO2)3)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>326011</td>
			<td>99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yttrium(III) acetate hydrate (Y(CH3CO2)3)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>326046</td>
			<td>99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide (NaOH)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S5881</td>
			<td>reagent grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium fluoride (NH4F)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>338869</td>
			<td>ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen chloride (HCl)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A144</td>
			<td>reagent grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polyacrylic acid (PAA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>323667</td>
			<td>average Mw 1800</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Hydroxybenzotriazole hydrate (HOBT)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>54802</td>
			<td>ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E7750</td>
			<td>commercial grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dibenzocyclooctyne-amine (DBCO-NH2)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>761540</td>
			<td>ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D125806</td>
			<td>ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP231</td>
			<td>Technical grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEK293 cell line</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CRL-1573</td>
			<td>human embryonic kidney</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F1051</td>
			<td>ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>15140122</td>
			<td>10,000 U/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plasmid (pCAGGS-ChR2-Venus)</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>15753</td>
			<td>Plasmid sent as bacteria in agar stab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium (DMEM)</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>11965092</td>
			<td>High glucose</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>opti-Modified Eagle Medium (MEM)</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>51985034</td>
			<td>Reduced Serum Media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipofectamine 3000 Transfection Reagent</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>L3000015</td>
			<td>Lipid-Based Transfection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Azidoacetylmannosamine, Acetylated (Ac4ManNAz)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A7605</td>
			<td>ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA (0.25%)</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>25200056</td>
			<td>Phenol red</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhod-3 AM Calcium Imaging Kit</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>R10145</td>
			<td>Fluorescence dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-carboxytetramethylrhodamine-azide (Rhod-N3)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>760757</td>
			<td>Azide-fluor 545</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confical dish</td>
			<td>ibidi GmbH</td>
			<td>81158</td>
			<td>Glass Bottom, 35 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 ml conical centrifuge tubes</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>227261</td>
			<td>Polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 ml conical centrifuge tubes</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>188271</td>
			<td>Polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 ml conical microcentrifuge tubes</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>616201</td>
			<td>Polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenylmethyl silicone oil</td>
			<td>Clearco Products</td>
			<td>63148-52-7</td>
			<td>Less than 320 degrees Celsius</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass thermometer</td>
			<td>GH Zeal</td>
			<td>L0111/10</td>
			<td>From -10 to 360 degrees Celsius</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12-well plate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Z707775</td>
			<td>Polystyrene</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of core-shell lanthanide-doped upconversion nanocrystals for cellular applications

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.

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) ile değiştirilebilir. O zaman COOH şapkalı PAA-UCNs DBCO-NH2 ile Amid yoğunlaşma reaksiyon tarafından functionalized. Ligand-Alerjik UCNs, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs TEM görüntülerini Şekil 2' de gösterilmiştir. Dinamik ışık saçılma (DL), zeta potansiyel sonuçları ve upconversion ışıldama (UCL) spectra DBCO-UCNs, anılan sıraya göre toplanır (şekil 3). Fourier transform Infrared (FTIR) spektroskopisi DBCO-NH2, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs şekil 4' te sunulmuştur.
Hücre denemelerinde ChR2 başarılı ifade hücre zarı üzerinde confocal mikroskobu (şekil 5A) kullanarak açık yeşil flüoresan protein (GFP) marker (Venüs) doğrulanır. DBCO-UCNs özellikle tıklayın tepki (şekil 5A) tarafından ChR2 ifade HEK293 hücre yüzeyinde lokalizedir. Hücre içi kalsiyum analiz Nur ışık stimülasyon üzerine de bir standart floresan Ca2 + üzerinde Rhod-3 temel alan göstergesi confocal görüntüleme ve Akış Sitometresi (FCM) tarafından onaylandıktan AM (şekil 5B, C).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56416/56416fig1.jpg"> 
Şekil 1. Çekirdek kabuğu sentezi lanthanide-katkılı UCNs. (A) UCNs sentez sürecinin şematik gösterimi. (B, C) TEM çekirdek (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0,5/1 %)) ve çekirdek-kabuk (NaYF4: Yb/Tm/Nd (30/0.5/1%)@NaYF4: Nd (20 %)) UCNs taşınımı. Ölçek çubuğu: 50 nm. İç metin: Çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs nanoyapıların HRTEM görüntüleri. Ölçek çubuğu: 5 nm. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56416/56416fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56416/56416fig2.jpg"> 
Şekil 2. Fonksiyonel UCNs nanoyapıların sentezi. (A) şematik ligand-Alerjik UCNs, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs, sentez sürecinin anılan sıraya göre. (B, C, D) Ligand-Alerjik UCNs, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs TEM görüntüleri. Ölçek çubuğu: 100 nm paneli B ve 50 nm panelinde C/D. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56416/56416fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56416/56416fig3.jpg"> 
Şekil 3. FTIR spektroskopisi DBCO-NH2, PAA-UCNs ve DBCO-UCNs, sırasıyla. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56416/56416fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56416/56416fig4.jpg"> 
Şekil 4. DBCO-UCNs karakterizasyonu arabellek çözüm. DBCO-UCNs (A) DLS sonuçları. (B) Zeta potansiyel sonuçları PAA-UCNs ve DBCO-UCNs (± SD demek). (C) UCL spectra hekzan (1 mg/mL), PAA-UCNs ve DBCO-UCNs su (1 mg/mL) çekirdek ve çekirdek-kabuk UCNs, ayrı ayrı (Ex: 808 nm). İç metin: ışıldama fotoğrafı UCNs 808 nm ışınlama ile. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56416/56416fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56416/56416fig5v2.jpg"> 
Şekil 5. DBCO-UCNs NIR üzerine hücresel uygulamaları aydınlatma ışık. (A) Confocal görüntüleme ChR2 ifade etme N3-HEK293 hücreleri için 2 h 100 µg/mL olarak DBCO-UCNs (üst) ve PAA-UCNs (alt) ile inkübe öğesini. Yeşil: ChR2-Venüs (Ex: 488 nm, Em: 530/50 nm), mavi: UCNs (Ex: 543 nm, Em: 580/50 nm). Ölçek çubuğu: 20 µm. (B) hücresel Ca2 + ile görüntülemede Rhod-3 AM önce ve sonra NIR-ışık ışınlama (0,8 W/cm2 için 20 dk). Ör: 561 nm, Em: 610/75 nm. Ölçek çubuğu: 10 µm. (C) kantitatif FCM analizini normalleştirilmiş floresan yoğunluğu hücresel Ca2 + ile farklı ışık dozlarda aydınlatma (Ortalama ± SD). <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56416/56416fig5v2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Core-shell Lanthanide-doped Upconversion Nanocrystals for Cellular Applications at JoVE.com

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

Çekirdek kabuğu Lanthanide katkılı Upconversion Nanocrystals hücresel uygulamalar için sentezi

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.

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

synthesis-core-shell-lanthanide-doped-upconversion-nanocrystals-for

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

15.2K Görüntüleme.  Nanyang Technological University. 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.

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

Synthesis, Cellular Delivery and In vivo Application of Dendrimer-based pH Sensors

The development of fluorescent indicators represented a revolution for life sciences. Genetically encoded and synthetic fluorophores with sensing abilities allowed the visualization of biologically relevant species with high spatial and temporal resolution. Synthetic dyes are of particular interest thanks to their high tunability and the wide range of measureable analytes. However, these molecules suffer several limitations related to small molecule behavior (poor solubility, difficulties in targeting, often no ratiometric imaging allowed). In this work we introduce the development of dendrimer-based sensors and present a procedure for pH measurement in vitro, in living cells and in vivo. We choose dendrimers as ideal platform for our sensors for their many desirable properties (monodispersity, tunable properties, multivalency) that made them a widely used scaffold for several biomedical devices. The conjugation of fluorescent pH indicators to the dendrimer scaffold led to an enhancement of their sensing performances. In particular dendrimers exhibit reduced cell leakage, improved intracellular targeting and allow ratiometric measurements. These novel sensors were successfully employed to measure pH in living HeLa cells and in vivo in mouse brain.

Synthesis, Cellular Delivery and In vivo Application of Dendrimer-based pH Sensors

Fluorescence sensors are powerful tools in life science. Here we describe a methodology to synthesize and use dendrimer-based fluorescent sensors to measure pH in living cells and in vivo. The dendritic scaffold enhances the properties of conjugated fluorescent dyes leading to improved sensing properties.

Sentez, Hücresel Teslimat ve<em&gt; In vivo</em&gt; Dendrimer tabanlı pH Sensörlerin Uygulamaları

The development of  fluorescent indicators represented a revolution for life sciences. Genetically  encoded and synthetic fluorophores with sensing ...

Kimya

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded synthesis strategy is used in which spherical seeds of CdSe are prepared first using a hot-injection technique. By controlling the crystal structure of the seed to be either wurtzite or zinc-blende, the subsequent hot-injection growth of CdS off of the seed results in either a rod-shaped or tetrapod-shaped nanocrystal, respectively. The phase and morphology of the synthesized nanocrystals are confirmed using X-ray diffraction and transmission electron microscopy, demonstrating that the nanocrystals are phase-pure and have a consistent morphology. The extinction coefficient and quantum yield of the synthesized nanocrystals are calculated using UV-Vis absorption spectroscopy and photoluminescence spectroscopy. The rods and tetrapods exhibit extinction coefficients and quantum yields that are higher than that of the bare seeds. This synthesis demonstrates the precise arrangement of materials that can be achieved at the nanoscale by using a seeded synthetic approach.

A protocol for the seeded synthesis of rod-shaped and tetrapod-shaped multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe is presented.

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

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.

Plazma ile Hidrofobik Metal-Organik Altyapıları hazırlanması Amonyak Kaldırma için perfluorobütanlar Kimyasal Buhar Kaplama Geliştirilmiş

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

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.

Glikosidaz Faaliyetlerinin Belirlenmesi için indoksil-glikozitler sentezi

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

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large extinction coefficients which can be tuned across the visible spectrum. Research into the plasmonic enhancement of optical transitions has become popular, due to the possibility of altering and in some cases improving photo-absorption or emission properties of nearby chromophores such as molecular dyes or quantum dots. The electric field of the plasmon can couple with the excitation dipole of a chromophore, perturbing the electronic states involved in the transition and leading to increased absorption and emission rates. These enhancements can also be negated at close distances by energy transfer mechanism, making the spatial arrangement of the two species critical. Ultimately, enhancement of light harvesting efficiency in plasmonic solar cells could lead to thinner and, therefore, lower cost devices. The development of hybrid core/shell particles could offer a solution to this issue. The addition of a dielectric spacer between a gold nanoparticles and a chromophore is the proposed method to control the exciton plasmon coupling strength and thereby balance losses with the plasmonic gains. A detailed procedure for the coating of gold nanoparticles with CdS and ZnS semiconductor shells is presented. The nanoparticles show high uniformity with size control in both the core gold particles and shell species allowing for a more accurate investigation into the plasmonic enhancement of external chromophores.

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

Sentezi, Karakterizasyonu ve Hibrid Au / CdS ve Au / ZnS Çekirdek / Shell Nanopartiküller işlevselleştirilmesi

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

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.

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.

Biyomedikal Uygulamalar için uygundur InP / ZnS Kuantum Noktaları Cd-serbest sentezi

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

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the "growth solution". By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.

This paper describes a protocol for the synthesis of gold nanorods, based on the use of hydroquinone as reducing agent, plus the different mechanisms for controlling their size and aspect ratio.

Altın nanorods hidrokinon Esaslı Sentezi

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the results of femtosecond X-ray free electron laser (XFEL) experiments. An increasing number of experimental observations have shown that although nuclear motion can be negligible, given a short enough incident pulse duration, electronic motion cannot be ignored. The current and widely accepted models assume that although electrons undergo dynamics driven by interaction with the pulse, their motion could largely be considered &#39;random&#39;. This would then allow the supposedly incoherent contribution from the electronic motion to be treated as a continuous background signal and thus ignored. The original aim of our experiment was to precisely measure the change in intensity of individual Bragg peaks, due to X-ray induced electronic damage in a model system, crystalline C60. Contrary to this expectation, we observed that at the highest X-ray intensities, the electron dynamics in C60 were in fact highly correlated, and over sufficiently long distances that the positions of the Bragg reflections are significantly altered. This paper describes in detail the methods and protocols used for these experiments, which were conducted both at the Linac Coherent Light Source (LCLS) and the Australian Synchrotron (AS) as well as the crystallographic approaches used to analyse the data.

We describe an experiment designed to probe the electronic damage induced in nanocrystals of Buckminsterfullerene (C60) by intense, femtosecond pulses of X-rays. The experiment found that, surprisingly, rather than being stochastic, the X-ray induced electron dynamics in C60 are highly correlated, extending over hundreds of unit cells within the crystals1.

Bukminsterfuleren Nanocrystals üzerinde gerçekleştirilen Femtosecond kırınım deneyler sırasında uzun menzilli elektronik korelasyon ölçümleri

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the ...

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of fabricating micellar nanocrystals based on combining top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. This method involves first using electrospray to generate uniform ultrafine liquid droplets, each of which functions as a micro-reactor in which self-assembly reaction occurs forming micellar nanocrystals, with the structures (micelle shape and nanocrystal encapsulation) controlled by the organic solvent used. This method is largely continuous and produces high quality micellar nanocrystal products with an inexpensive structure control approach. By using a water-miscible organic solvent tetrahydrofuran (THF), worm-shaped micellar nanocrystals can be produced due to solvent-induced/facilitated micelle fusion. Compared with the common spherical micellar nanocrystals, worm-shaped micellar nanocrystals can offer minimized non-specific cellular uptake, thus enhancing biological targeting. By co-encapsulating multiple nanocrystals into each micelle, multifunctional or synergistic effects can be achieved. Current limitations of this fabrication method, which will be part of the future work, primarily include imperfect encapsulation in the micellar nanocrystal product and the incompletely continuous nature of the process.

The present work describes a method to fabricate micellar nanocrystals, an emerging major class of nanobiomaterials. This method combines top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. The fabrication method is largely continuous, can produce high quality products, and possesses an inexpensive means of structure control.

Küresel ve solucan şeklinde Micellar Nanocrystals Electrospray, kendinden montajlı birleştirerek ve Solvent Bazlı Yapı Denetim imalatı

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

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.