Die Autoren danken dem Institut für Chemie und das Graduiertenkolleg in Missouri State University für ihre Unterstützung dieses Projektes. Wir erkennen auch die Elektronenmikroskopie-Labor an der Friedrich National Laboratory for Cancer Research für die Nutzung ihrer Transmissionselektronenmikroskop und kohlenstoffbeschichtetes Gitter.

1. Synthese von Indium-Phosphid / Zinksulfid (InP / ZnS) Quantum Dots <ol><li> Synthese von Indiumphosphid (InP) Quantum Dot Cores <ol><li> Setzen Sie einen 100 ml Rundkolben, 3-Hals-Kolben mit einem 12-Zoll-Kondensator. Mit einem Vakuum für 1 Stunde 30 ml Oleylamin (OLA), 0,398 g Indium (III) chlorid (InCl 3), 0,245 g Zink (II) chlorid (ZnCl 2) und rühren während bei RT zu evakuieren. Die Lösung sollte mit einem weißen Niederschlag farblos erscheinen. </li><li> Unter Verwendung eines Heizmantels mit einem Thermoelement und proportional-integral-derivative (PID) Temperaturregler, erhöhen die Temperatur der Lösung auf 120 ° C. Evakuieren die Lösung unter Vakuum für 20 min mit niedrigem Siedepunkt, um Verunreinigungen zu entfernen, die Kernwachstum auswirken können. Anmerkung: Es ist zwar möglich, ein Sandbad und Thermometer zu verwenden, unter Verwendung eines Heizmantels und PID erhöht die Homogenität und Reproduzierbarkeit der Reaktionsprodukte. </li><li> Unter Schutzgas (zB, N 2), die Lösung unter Rückfluss und die Temperatur auf 220 ° C für 15 min erhöhen. Die InCl 3 und ZnCl 2 vollständig aufzulösen, wodurch eine blassgelbe Lösung. Lassen Sie die Temperatur für 10 min zu stabilisieren. </li><li> Spülen Sie eine Einweg, 3 ml Kunststoffspritze und 4 Zoll, 22 G-Nadel mit Stickstoffgas. Unter Verwendung der Spritze, liefern schnell 0,5 ml Tris (dimethylamino) phosphin (TDMAP) an die InCl &amp; sub3; -Lösung. Die Temperatur der Lösung sinkt leicht und kehrt zu 220 ° C. Die Lösung ändert sich von transparent, hellgelb bis opak, schwarz. </li><li> Nach 9,5 min, der Reaktionskolben aus dem Heizmantel entfernen, bis die Temperatur unter 200 ° C sinkt. Um die Integrität der InP-Kerne schützen, gehen direkt an die ZnS-Beschichtung in Schritt 1.2.1. </li></ol></li><li> Synthese von Zinksulfid (ZnS) Quantum Dot Shells <ol><li> Setzen Sie den Reaktionskolben aus Schritt 1.1.5 auf einem Heizpilz und stabilisieren die temperatur bei 200 ° C. Langsam 3,58 g Dodecanthiol (DDT) im Verlauf von 15 sec auf die Lösung, die InP-Quantenpunkte hinzuzufügen. Lassen Sie die Lösung für 1 Stunde zu reagieren. Anmerkung: ZnS Schalendicke kann durch Erhöhen oder Verringern der Menge an Zinkstearat in Schritt 1.2.4 hinzugefügt variiert werden. Die Veränderung der Menge an ZnCl 2 oder Dodecanthiol in Schritten 1.1.1 und 1.2.1 kann erheblich die Qualität der Quantenpunkte beeinflussen, indem sie die Reaktionskinetik zu ändern. <ol><li> Danach entfernen die Reaktionskolben aus dem Heizmantel und die Lösung auf etwa 60 ° C zu kühlen. </li></ol></li><li> Sobald die InP / ZnS Lösung erreicht ~ 60 ° C, 10 ml Hexan und übertragen die gesamte Lösung von etwa 45 ml bis 50 ml-Polypropylen-Zentrifugenröhrchen. Zentrifugieren Sie die Probe (3.000 × g für 10 min) nicht umgesetzten festen Vorläufer zu entfernen. </li><li> übertragen Sie vorsichtig den Überstand in ein 250-ml-Polypropylen-Zentrifugenflasche, 200 ml Aceton und Zentrifuge die Lösung (3.000 xg für 10 min) InP / ZnS QDs auszufällen. Dieses Volumen kann auch gleichmäßig in vier 50-ml-Röhrchen für die Zentrifugation aufgespalten werden, wenn eine Zentrifuge mit den notwendigen Rotor / Zubehör, das nicht zur Verfügung steht. Dekantieren des Überstandes und trocknen Sie die QD Pellet gründlich mit Stickstoffgas Aceton zu entfernen. </li><li> Resuspendieren der Quantenpunkte in 20 ml OLA Beschallung verwenden, übertragen auf einen 50 ml Rundboden, 3-Hals-Kolben mit 0,474 g Zinkstearat und umrühren. Evakuieren die Lösung unter Vakuum für 20 min bei RT. </li><li> Unter Stickstoffgas, die Temperatur auf 180 ° C erhöht und damit die Reaktion 3 Stunden ablaufen. Zwar gibt es keine merklichen visuellen Änderungen zu der Reaktionslösung, die bei dieser Reaktion auftreten, erhöht Dicke ZnS Schale Zinkstearat Hinzufügen somit QY Erhöhung durch Oberflächenpassivierung QD 12 zu verbessern. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, die Kolben aus dem Heizmantel entfernen und die Lösung auf etwa 60 ° C zu kühlen. </li><li> Sobald die InP / ZnS solutiauf Lauf ~ 60 ° C, in den ein 50 ml Polypropylenzentrifugenröhrchen 20 ml Hexan und übertragen. Zentrifugieren Sie die Probe (3.000 × g für 10 min) auf nicht umgesetzte Zinkstearat entfernen. </li><li> übertragen Sie vorsichtig den Überstand in ein 250-ml-Polypropylen-Zentrifugenflasche, 200 ml Aceton und Zentrifuge die Lösung (3000 g für 10 min) InP / ZnS-QDs zu fällen. Dekantieren Sie vorsichtig den Überstand und gründlich mit Stickstoffgas trocken Aceton zu entfernen. </li><li> Man löst den InP / ZnS QD Pellet in 30 ml Hexan. Vortex und beschallen die Lösung kurz vollständige Dispersion zu gewährleisten. </li><li> Wiederholen Reinigungsschritte 1.2.6-1.2.8 zwei weitere Male gründliche Entfernung von überschüssigem organischen Liganden zu gewährleisten. Wechselwirkungen zwischen dem amphiphilen Polymer und dem QD in Schritt 1.2 kann in Gegenwart von überschüssigem Liganden beeinträchtigt werden. </li><li> Mit Berechnungen von Xie detailliert, et al. 16, bestimmen die Größe und Konzentration der synthetisierten InP / ZnS-QDs mit UV-Vis-Spektroskopie. <br/&gt; Anmerkung: Die wichtige spektrale Charakteristik für diese Analyse ist die Schulter des Absorptionspeaks. Die Wellenlänge und Absorptionswert des Maximums dieser Schulter dient dazu, die Größe und die Konzentration der Quantenpunkte zu berechnen, respectively. Diese Reaktion ergibt typischerweise etwa 5 &amp; mgr; mol QD mit einem Emissionspeak bei 600 nm. Bis QD der verschiedenen Farben synthetisieren, die Dauer und / oder Temperatur der Reaktion kann geändert werden. Eine längere Reaktionszeit und / oder höhere Temperatur der Lösung führt zu einer Rotverschiebung Emissionspeak. Zum Beispiel, Erhöhung der Reaktionstemperatur auf 240 ° C und Aufrechterhalten Reaktionszeit von 10 min wird in QD mit einem 680 nm höchstens Emissionen Spitze führen. Ebenso reduziert die Reaktionszeit auf 2 Minuten und verwendet Zinkchlorid Verdoppelung in QD mit einem 470 nm maximale Emissionsspitze führen. Diese InP / ZnS-QDs sind stabil für mindestens einen Monat bei 4 ° C im Dunkeln unter Schutzgas. </li></ol></li></ol> 2. WasserSolubilisierung von InP / ZnS-Quantenpunkte unter Verwendung eines amphiphilen Polymers <ol><li> Wasser Solubilisierungsmethode <ol><li> Unter Verwendung der InP / ZnS QD aus Schritt 1.2.10, verdünnte einen Teil der Quantenpunkte mit Hexan von 1 uM QD zu erhalten 1 ml. <ol><li> In einem Zentrifugenröhrchen, übertragen 0,25 ml InP / ZnS-QDs in jedes Röhrchen. 1 ml Aceton oder Methanol zu dem Zentrifugenröhrchen und Zentrifuge (3.000 × g für 10 min). Den Überstand sorgfältig entfernen und jeder Niederschlag in 1 ml Tetrahydrofuran (THF) lösen. </li><li> Übertragen Sie die InP / ZnS-QDs in THF in einen 100-ml-Rundkolben und verdünnt mit 16 ml THF. Um die Anzahl der Aggregate in der Lösung reduzieren, beschallen die Quantenpunkte für 5-10 min. </li></ol></li><li> Man löst 30 mg Poly (Maleinsäureanhydrid andhydride- alt -1-Octadecen), 3- (Dimethylamino) -1-propylamin (pMAL-d) in 10 ml Molekularreinem Wasser. Wasserbad Beschallung oder leichtem Rühren, bis die Lösung durchscheinend ist ausreichend, um das Polymer vollständig aufzulösen. DasVerwendung von Wirbel oder kräftigem Rühren kann viele Blasen erzeugen, die Wechselwirkung des Polymers mit dem QD behindert. In den 10 ml Polymerlösung auf den 100-ml-Rundkolben, der InP / ZnS-QDs in THF. </li><li> Verdampfen THF aus dem QD / Polymerlösung mit einem Rotationsverdampfer. Der Kolben wird in einem Eisbad während Eindampfen der Wechselwirkung zwischen dem Polymer und QD zu erleichtern. Je nach Stärke des Vakuums wird das meiste THF nach 10 min verdampft und die Lösung wird trüb. <ol><li> Sobald die Lösung auf 10 ml eingedampft wird, der Kolben vom Rotationsverdampfer entfernen und 30 ml molekularen Grad Wasser. Bringen Sie den Kolben am Rotationsverdampfer und weiter bis 2 ml zu verdampfen. Dieser letzte Verdampfungsschritt kann viele Stunden dauern; sicherzustellen, das Eisbad aufrechterhalten wird. </li></ol></li><li> Entfernen Sie die wasserlöslichen InP / ZnS-QDs aus dem Rundkolben mit einer Pipette. Filtern Sie die QD-Lösung mit einer 3 ml-Kunststoffspritze an einem 0,1 um Nylon syringe filtriert in ein 5 ml Zentrifugenröhrchen. </li><li> Legen Sie die Quantenpunkte in einer 20.000 MWCO-Membran Dialysestation und Dialyse gegen 0,05 M Boratpuffer pH 8,5, um überschüssige Polymer entfernen. (Langsam 0,05 M Natriumtetraborat-Decahydrat und 0,05 M Borsäure, unter starkem Rühren, bis der pH 8.5 ist diese Boratpufferlösung zu machen.) Einen Vakuumkonzentrator Verwendung konzentrieren sich die Quantenpunkte in Boratpuffer auf 1 ml. </li><li> Für die Lagerung, Säuberung der Lösung mit Stickstoffgas vor mit Parafilm versiegelt. Die wasserlöslichen InP / ZnS QD sind stabil für mindestens 4 Monate bei 4 ° C im Dunkeln. </li></ol></li></ol>

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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>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Dieses Protokoll beschreibt die Synthese hochFluoreszenz InP / ZnS QD, die in vielen biologischen Systemen verwendet werden können. Die QD-Produkte hier synthetisiert zeigte einen einzelnen Peak Fluoreszenzemission bei 600 nm mit einer FWHM von 73 nm (Abbildung 1) zentriert ist, die zu anderen zuvor beschriebenen Synthesen 12 vergleichbar ist. Die Reaktionszeit und Reaktionstemperatur sind sehr wichtige Schritte wegen ihrer tiefgreifende Wirkung auf QD Synthesequalität und Reproduzierbarkei...

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Kathryn M. Fichter

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

Quantum Dots (QD) sind halbleitende Nanokristalle, die fluoreszierende Eigenschaften aufweisen, wenn sie mit Licht bestrahlt ein. Aufgrund ihrer geringen Größe (2-5 nm), die viele größere Biomoleküle ähnlich ist, und eine einfache Biofunktionalisierung, QD sind ein äußerst attraktives Werkzeug für biomedizinische Anwendungen. Sie haben Verwendung in der biologischen Kennzeichnung, Einzelmolekül-Lebendzell-Imaging, Arzneimittelabgabe, in-vivo-Bildgebung, Erregernachweis und Zellverfolgung, unter vielen anderen Anwendungen gefunden 08.02. CD-basierten Quantenpunkte wurden am häufigsten in biomedizinischen Anwendungen verwendet, wegen ihrer intensiven Fluoreszenz und schmale Emissionspeakbreiten 9. Allerdings haben Bedenken wegen der möglichen Toxizität von Cadmium angehoben worden 2+ -Ionen 10, die durch den Abbau des Nanopartikel freigesetzt werden können. Vor kurzem InP-basierten Quantenpunkte wurden als Alternative zu CD-basierten Quantenpunkte untersucht, weil sie viele Fluoreszenzeigenschaften beibehaltenvon CD-basierten Quantenpunkte und kann biokompatibler 11 sein. CD-basierten Quantenpunkte wurden signifikant toxisch zu sein als InP-basierten Quantenpunkte in in vitro-Tests in Konzentrationen so niedrig wie 10 Uhr, nach nur 48 Stunden 11 gefunden. Die Fluoreszenzemissionsfarbe von QD ist größen abstimmbaren 1. Das heißt, wenn die Größe der QD zunimmt, nimmt die Fluoreszenzemission der roten verschoben. Die Größe und Größen Dispersität der QD-Produkte können durch Ändern der Temperatur, Reaktionsdauer, oder Vorläuferkonzentrationsbedingungen während der Reaktion 12 modifiziert werden. Während die Emissionsspitze von InP QD ist typischerweise breiter und weniger intensiv als CD-basierte QD, InP Quantenpunkte können in einer Vielzahl von Farben hergestellt werden entworfen spektrale Überlappung zu vermeiden, und 12 für die meisten Anwendungen ausreichend intensiven biomedizinischen sind. Die Synthese in diesem Protokoll detailliert ergibt QD mit einer roten Emissionsspitze bei 600 nm zentriert ist. Sind mehrere Schritte af genommenter Synthese der QD-Kerne, die optische Integrität der Quantenpunkte zu erhalten und sie für biologische Anwendungen kompatibel zu machen. Die Oberfläche des Kern QD müssen vor Oxidation oder Oberflächenfehler geschützt werden, die dazu führen können Abschrecken; Daher wird ein ZnS Schale über den Kern beschichtet InP / ZnS (core / shell) QDS 13 zu erzeugen. Diese Beschichtung wurde die Photolumineszenz des QD Produkt zu schützen gezeigt. Die Gegenwart von Zinkionen während InP QD-Synthese wurde 12 gezeigt, um Oberflächenfehler zu begrenzen, sowie Abnahme Größenverteilung. Selbst bei der Anwesenheit von Zn 2+ in dem Reaktionsmedium, Synthese von InZnP sind höchst unwahrscheinlich 12. Nach der Beschichtung, was InP / ZnS-QDs in hydrophoben Liganden, wie Trioctylphosphinoxid (TOPO) oder Oleylamin 12,14 beschichtet. Ein amphiphiles Polymer mit hydrophoben Liganden auf der Oberfläche QD sowie Schüttwassermolekülen interagieren, um Wasserlöslichkeit 15 verleihen. Amphiphile Polymere mit carboxylate chemischen Gruppen können als &quot;chemische Griffe&quot; verwendet werden, um die QD funktionalisieren. Dieses Protokoll beschreibt die Synthese und Funktionalisierung von wasserlöslichen InP / ZnS QD mit sehr intensiven Fluoreszenzemission und relativ geringe Größe-Dispersität. Diese Quantenpunkte sind möglicherweise weniger toxisch als häufig verwendete CdSe / ZnS-Quantenpunkte. Hierin stellt die Synthese von InP / ZnS-QDs eine praktische Alternative zum CD-basierten Quantenpunkte für biomedizinische Anwendungen.

<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.

Die unbeschichteten InP Kerne zeigen keinen wesentlichen sichtbare Fluoreszenz mit dem Auge. Allerdings InP / ZnS (core / shell) Quantenpunkte erscheinen hell unter UV-Bestrahlung von Auge zu fluoreszieren. Die Fluoreszenz von InP / ZnS-QDs wurde mit Fluoreszenz-Spektroskopie charakterisiert. Das Fluoreszenzspektrum von QD in Hexanen (Abbildung 1) bei 533 nm angeregt wird mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 73 nm bei 600 nm zentriert einen Hauptpeak zeigt. Während Exti...

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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.

Synthese von Cd-frei InP / ZnS-Quantenpunkte Geeignet für biomedizinische Anwendungen

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

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Chemistry

13.5K Aufrufe.  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.

Serie: 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.

Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

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

Forschung

Chemie

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.

Synthese von Immunotargeted Magneto-Plasmonen Nanocluster

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.

Synthese von Indoxyl-Glykoside zum Nachweis von Glycosidase Aktivitäten

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.

Herstellung und Prüfung von photonischen Thermometer

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.

Synthese von Kern-Schale Lanthanid-dotierte Großbildschirmen Nanokristallen für mobile Anwendungen

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.

Erforschung der Struktur und Dynamik von Grenzflächen Wasser mit Scanning Tunneling-Mikroskopie und Spektroskopie

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.

Synthese von Substrat-gebundenen Au Nanodrähten über eine aktive Oberfläche Wachstumsmechanismus

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-basierte zellfreie Proteinsynthese: Protokolle für eine robuste, flexible und zugängliche Plattform-Technologie

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.

Synthese vonIn 37P20(O2CR)51 Clustern und deren Umwandlung in 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 ...

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.

Technischer Aspekt der automatisierten Synthese und Echtzeit-Kinetik-Evaluierung von [11C]SNAP-7941

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

Synthese von Cd-frei InP / ZnS-Quantenpunkte Geeignet für biomedizinische Anwendungen

Zusammenfassung

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