Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Syntese af Cd-fri InP / ZnS Quantum Dots Velegnet til Biomedical Applications

Published: February 6, 2016 doi: 10.3791/53684
Automatic Translation
1, 2, 1
1Department of Chemistry, Missouri State University, 2Center for Molecular Microscopy, Leidos Biomedical Research, Inc., Frederick National Laboratory for Cancer Research

ERRATUM NOTICE

Introduction

Quantum prikker (QDs) er halvledende nanokrystaller, der udviser fluorescerende egenskaber, når bestråles med lys 1. På grund af deres lille størrelse (2-5 nm), som er magen til mange større biomolekyler, og let biofunctionalization, QDs er et særdeles attraktivt middel til biomedicinske anvendelser. De har fundet anvendelse i biologisk mærkning, single-molekyle live-cell imaging, drug delivery, in vivo imaging, påvisning af patogener, og celle sporing, blandt mange andre anvendelser 2-8.

Cd-baserede QDs er mest almindeligt anvendt i biomedicinske anvendelser på grund af deres intense fluorescens og smalle peak emission bredder 9. Imidlertid er der rejst spørgsmål på grund af mulige toksicitet af Cd 2+ ioner 10, som kan frigives ved nedbrydning af nanopartikel. For nylig har InP-baserede QDs blevet udforsket som et alternativ til Cd-baserede QDs fordi de opretholder mange fluorescens egenskaberaf Cd-baserede QDs og kan være mere biokompatible 11. CD-baserede QDs har vist sig at være signifikant mere toksiske end InP-baserede QDs i in vitro-assays ved koncentrationer så lave som 10 pM efter kun 48 timer 11.

Fluorescensemissionen farve QDs er størrelse-afstemmelige 1. Det er, som størrelsen af ​​QD stiger, fluorescensemissionen er rødforskudt. Størrelsen og størrelse dispersitet QD produkter kan ændres ved at ændre temperaturen, reaktionen varighed eller precursor koncentration betingelser under reaktionen 12. Mens toppen udledning af InP QDs er typisk bredere og mindre intens end Cd-baserede QDs kan InP QDs ske i en lang række farver designet til at undgå spektral overlapning, og er tilstrækkeligt intens til de fleste biomedicinske anvendelser 12. Syntesen beskrevet i denne protokol giver QDs med en rød top emission centreret ved 600 nm.

Flere trin er taget ofter syntese af QD kerner til at opretholde den optiske integritet QDs og gøre dem kompatible til biologiske anvendelser. Overfladen af ​​QD kerne skal beskyttes mod oxidation eller overfladefejl, der kan forårsage afkølende; Derfor er en ZnS shell coatet over kernen til at producere InP / ZnS (kerne / skal) QDs 13. Denne belægning har vist sig at beskytte fotoluminescens af QD produkt. Tilstedeværelsen af zinkioner under InP QD syntese er blevet vist at begrænse overflade defekter, samt nedgang størrelsesfordeling 12. Selv med tilstedeværelsen af Zn2 + i reaktionsmediet, syntese af InZnP er højst usandsynligt 12. Efter coating er resulterende InP / ZnS QDs belagt med hydrofobe ligander, såsom trioctylphosphinoxid (TOPO) eller oleylamin 12,14. En amfifil polymer kan interagere med hydrofobe ligander på QD overflade samt bulk-vandmolekyler at bibringe vandopløselighed 15. Amfifile polymerer med carboxylate kemiske grupper kan anvendes som "kemiske håndtag" for yderligere at funktionalisere de QDs.

Denne protokol beskriver syntesen og funktionalisering af vandopløselige InP / ZnS QDs med meget intens fluorescens emission og relativt lille størrelse-dispersitet. Disse QDs er potentielt mindre toksiske end almindeligt anvendte CdSe / ZnS QDs. Heri syntesen af ​​InP / ZnS QDs giver et praktisk alternativ til Cd-baserede QDs til biomedicinske anvendelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Syntese af indiumphosphid / Zinksulfid (InP / ZnS) Quantum Dots

  1. Syntese af indiumphosphid (InP) Quantum Dot Cores
    1. Monter en 100 ml rundbundet, 3-halset kolbe med en 12-tommer kondensator. Der tilsættes 30 ml oleylamin (OLA), 0,398 g indium (III) chlorid (inkl 3), 0,245 g zink (II) chlorid (ZnCl2) og omrør mens evakuering ved stuetemperatur under anvendelse af et vakuum i 1 time. Opløsningen skal være farveløs med et hvidt bundfald.
    2. Ved hjælp af en varmekappe med et termoelement og proportional-integral-derivat (PID) temperaturregulator, forøgelse af temperaturen af ​​opløsningen til 120 ° C. Evakuere opløsningen under vakuum i 20 minutter til fjernelse af lavtkogende urenheder, der kan påvirke core vækst.
      Bemærk: Selv om det er muligt at anvende et sandbad og termometer, under anvendelse af en varmekappe og PID forøger ensartetheden og reproducerbarheden af ​​reaktionsprodukterne.
    3. Under inert gas (f.eks, N2), tilbagesvaling af opløsningen og hæve temperaturen til 220 ° C i 15 min. Den Incl 3 og ZnCI2 opløses fuldstændigt, hvilket resulterer i en svagt gul opløsning. Lad temperaturen at stabilisere i 10 minutter.
    4. Purge en engangs, 3 ml plastsprøjte og 4 tommer, 22 G nål med nitrogengas. Brug af sprøjten, hurtigt levere 0,5 ml tris (dimethylamino) phosphin (TDMAP) til incl 3 opløsning. Opløsningens temperatur falder en smule og vender tilbage til 220 ° C. Løsningen skifter fra transparent, bleggul til uigennemsigtig, sort.
    5. Efter 9,5 minutter, reaktionskolben fjerne fra varme kappe indtil temperaturen falder til under 200 ° C. For at beskytte integriteten af ​​InP kerner, gå direkte til ZnS belægning i trin 1.2.1.
  2. Syntese af zinksulfid (ZnS) Quantum Dot Shells
    1. Placer reaktionskolben fra trin 1.1.5 på en varmekappe og stabilisere temperatur ved 200 ° C. Tilsæt langsomt 3,58 g dodecanthiol (DDT) i løbet af 15 sekunder til opløsningen indeholdende InP QDs. Lad opløsningen at reagere i 1 time.
      Bemærk: ZnS skaltykkelse kan varieres ved at øge eller reducere mængden af ​​zinkstearat tilsættes i trin 1.2.4. Ændring af mængden af ZnCI2 eller dodecanthiol i trin 1.1.1 og 1.2.1 kan væsentligt påvirke kvaliteten af QDs ved at ændre reaktionskinetik.
      1. Bagefter reaktionskolben fra varmekappe fjerne og lad opløsningen afkøle til ca. 60 ° C.
    2. Når InP / ZnS opløsningen når ~ 60 ° C, tilsættes 10 ml hexaner og overføre hele opløsning af ca. 45 ml til en 50 ml polypropylen centrifugerør. Centrifugeres prøven (3.000 x g i 10 minutter) for at fjerne uomsatte faste forstadier.
    3. overføre omhyggeligt supernatanten til en 250 ml polypropylen centrifuge flaske, tilsættes 200 ml acetone, og centrifugeres opløsningen (3.000 xg i 10 min) for at udfælde InP / ZnS QDs. Denne mængde kan også opdeles ligeligt i fire 50 ml rør til centrifugering, hvis en centrifuge med de nødvendige rotor / tilbehør er ikke tilgængelig. Dekanteres og tør QD pellet grundigt med nitrogen gas for at fjerne acetone.
    4. Resuspendere QDs i 20 ml OLA vha lydbehandling og overføres til en 50 ml rundbundet, 3-halset, kolbe indeholdende 0,474 g zinkstearat, og omrør. Evakuere opløsningen under vakuum i 20 minutter ved stuetemperatur.
    5. Under nitrogengas, hæves temperaturen til 180 ° C og lade reaktionen forløbe i 3 timer. Mens der ikke er nogen mærkbare visuelle ændringer til reaktionsopløsningen, der opstår under denne reaktion, tilsætning zinkstearat øger ZnS skaltykkelse, hvilket øger QY ved at forbedre overflade passivering af QDs 12.. Når reaktionen er fuldstændig, kolben fjernes fra varmekappen og lad opløsningen afkøle til ca. 60 ° C.
    6. Når InP / ZnS solutipå strækninger ~ 60 ° C, tilsættes 20 ml hexaner og overføres til en 50 ml polypropylen centrifugerør. Centrifugeres prøven (3.000 x g i 10 minutter) for at fjerne uomsat zinkstearat.
    7. overføre omhyggeligt supernatanten til en 250 ml polypropylen centrifuge flaske, tilsættes 200 ml acetone, og centrifugeres opløsningen (3000 x g i 10 min) for at udfælde InP / ZnS QDs. dekanteres omhyggeligt supernatanten og grundigt tørt med nitrogengas for at fjerne acetone.
    8. Opløs InP / ZnS QD pellet i 30 ml hexan. Vortex og lydbehandle opløsningen kortvarigt for at sikre fuldstændig dispersion.
    9. Gentag rensning trin 1.2.6-1.2.8 to gange mere for at sikre grundig fjernelse af overskydende organiske ligander. Samspillet mellem den amfifile polymer og QD i trin 1.2 kan kompromitteres i nærværelse af overskydende ligander.
    10. Med beregninger beskrevet af Xie, et al. 16, bestemme størrelsen og koncentrationen af de syntetiserede InP / ZnS QDs anvendelse af UV-VIS spektroskopi.

2. VandSolubilisering af InP / ZnS Quantum Dots Brug af en amfifile polymer

  1. Vand Solubilisering
    1. Brug af InP / ZnS QDs fra trin 1.2.10, fortyndes en del af QDs med hexaner til opnåelse af 1 ml 1 uM QDs.
      1. I et centrifugerør, overføres 0,25 ml InP / ZnS QDs i hvert rør. Der tilsættes 1 ml acetone eller methanol til centrifugerøret og centrifuge (3000 x g i 10 min). Fjern forsigtigt supernatanten og opløse hver bundfald i 1 ml tetrahydrofuran (THF).
      2. Overfør InP / ZnS QDs opløst i THF i en 100 ml rundbundet kolbe og fortyndes med 16 ml THF. For at reducere antallet af aggregater i opløsning, sonikeres de QDs i 5-10 min.
    2. Opløs 30 mg poly (maleinsyre andhydride- alt -1-octadecen), 3- (dimethylamino) -1-propylamin (PMAL-d) i 10 ml vand af molekylærbiologisk kvalitet. Vandbad lydbehandling eller forsigtig omrøring, indtil opløsningen er gennemskinnelig er tilstrækkelig til fuldstændigt at opløse polymeren. Detanvendelse af vortex eller kraftig omrøring kan producere mange bobler, som hindrer vekselvirkning af polymeren med QD. Tilsæt 10 ml polymeropløsning til de 100 ml rundbundet kolbe indeholdende InP / ZnS QDs i THF.
    3. Inddamp THF fra QD / polymer-opløsning under anvendelse af en rotationsfordamper. Kolben anbringes i et isbad, medens afdampning at lette interaktionen mellem polymeren og QD. Afhængig af styrken af ​​vakuum, mest THF fordampet efter 10 min, og opløsningen synes uklar.
      1. Når opløsningen inddampes til 10 ml, kolben fjernes fra rotationsfordamperen og der tilsættes 30 ml vand af molekylærbiologisk kvalitet. Kolben Retur til rotationsfordamper, og fortsætter med at fordampe til 2 ml. Dette sidste fordampning trin kan tage mange timer; sikre isbadet opretholdes.
    4. Fjern de vandopløselige InP / ZnS QDs fra rundbundet kolbe med en pipette. Filtreres QD løsning med en 3 ml plastsprøjte fastgjort til en 0,1 um nylon syRinge filtreres over i en 5 ml centrifugerør.
    5. Placer QDs i en 20.000 MWCO membran dialyse enhed og dialyseres mod 0,05 M boratpuffer pH 8,5 til fjernelse af overskydende polymer. (Tilsæt langsomt 0,05 M natriumtetraborat-decahydrat til 0,05 M borsyre, under kraftig omrøring, indtil pH er 8,5 for at gøre denne boratpufferopløsning.) Anvendelse af en vakuumkoncentrator, koncentrere QDs i boratpuffer til 1 ml.
    6. Til opbevaring, udrense løsningen med nitrogen gas før forsegling med Parafilm. De vandopløselige InP / ZnS QDs er stabile i mindst 4 måneder ved 4 ° C i mørke.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De ikke-coatede InP kerner ikke udvise betydelig synlige fluorescens ved øjet. Men InP / ZnS (kerne / skal) kvantepunkter synes at fluorescere lyst ved øjet under UV-bestråling. Fluorescensen af ​​InP / ZnS QDs blev karakteriseret under anvendelse af fluorescensspektroskopi. Fluorescensspektret for QDs i hexaner (figur 1) exciteret ved 533 nm viser en større top centreret ved 600 nm med en fuld bredde ved halvt maksimum (FWHM) af 73 nm. Mens absorbans (0,2) forskudt i figur 1 kan indebære QDs spredende lys, og dermed tilstedeværelsen af aggregerede QDs, blinkende analyse (se nedenfor) viser, at de fleste QDs er enkelt, eller meget små grupper, af QDs. Efter overtrækning med den amfifile polymer PMAL-d blev kvantumsudbyttet af InP / ZnS QDs undersøgt ved at sammenligne den integrerede fluorescensintensitet af QDs med Rhodamin B som et standard 17. Den quantum Udbyttet af QDs i hexan blev determined at være 7,96% i gennemsnit (2 målinger, 7,69% og 8,22%) og 6,03% i vand i gennemsnit (2 målinger, 5,98% og 6,08%).

Størrelsen af ​​vandopløselig InP / ZnS QDs blev karakteriseret under anvendelse af både transmissionselektronmikroskopi (TEM) og dynamisk lysspredning (DLS). TEM billeder, som kun visualisere nanokrystallen kerne og shell (InP / ZnS), ikke organiske ligander på overfladen, blev taget til fange ved en nominel forstørrelse på 150,000X. Billederne blev analyseret under anvendelse Fiji ImageJ 18 og tærsklen blev indstillet til opnåelse af binære billeder. De minimale og maksimale Féret s diametre blev midlet til at bestemme diametre disse vandopløselige QDs. Denne data påviste små, relativt monodisperse QDs med en gennemsnitlig diameter på 2,74 ± 0,72 nm (figurerne 2A & B). Den effektive hydrodynamiske diameter af QDs i vand ved pH 7, indkapslet i PMAL-d, blev målt fra at bruge DLS. Det bør værebemærkes, at den effektive hydrodynamiske diameter via DLS måler den solvatiserede QD, herunder organiske ligander og polymerer på overfladen af ​​QD samt vandmolekyler, der interagerer med dem. Derfor DLS målinger er generelt meget større end målinger foretaget i TEM eksperimenter. I denne måling blev QDs antages at være sfæriske og i alt 30 målinger blev fanget at beregne den effektive diameter i volumen ved BIC delløsninger software. Disse værdier blev beregnet, hvilket giver en gennemsnitlig diameter på 14,8 ± 6,0 nm (figur 2C).

For at bestemme, om de syntetiserede InP / ZnS QDs var egnede til enkelt-molekyle billeddannelse, blinkende analyse blev udført under anvendelse epifluorescensmikroskopi 8. Mens det ikke er muligt at se de enkelte QDs hjælp af lysmikroskopi, analyse af "on" og "off" fluorescens emission tilstande kan anvendes til at identificere sIngle QDs puncta i fluorescens billeder. En puncta repræsenterer et enkelt blinkende kvantepunkt udviser en "on" tilstand, der er differentieret fra "off" tilstand. En film af blinkende QDs (fortyndet til ca. 100 pM i deioniseret vand) blev taget med et 63X, 1,4 NA, olieimmersionsobjektiv monteret på en epifluorescensmikroskop med et passende filter terning og CCD-kamera. Billeder blev taget med 30 ms eksponering fortløbende for 500 frames. Blinkende analyse blev udført ved at analysere den gennemsnitlige intensitet af en enkelt puncta (ca. 4 pixel) i hver ramme under anvendelse ImageJ 19 (figur 3A). Den tydelige forskel i mellem "on" og "off" stater i vores QDs vise deres potentiale for enkelt-molekyle imaging (figur 3B).

Interaktionen af ​​InP / ZnS QDs med celler blev også undersøgt gennem både toksicitet og cellulære internalisering. Tilbegge undersøgelser muse neuroblastom (N2A) celler blev anvendt, og alle eksperimenter blev udført i cellulær medium (50/50 D-MEM / Opti-MEM suppleret med 10% føtalt bovint serum og antibiotikum / antimykotikum). En trypanblåt toksicitet assay 20 blev udført ved at inkubere N2A-celler i 24 og 48 timer med varierende koncentrationer af QDs. Resultaterne demonstrerer ubetydelig toksicitet N2A celler ved QD koncentrationer på mellem 1-5 nM (figur 4). At observere QD internalisering blev N2A-celler inkuberet med vandopløselige InP / ZnS QDs i 12 timer ved både 5 og 10 nM. Billeder af celler inkuberet med disse QDs synes at demonstrere en lysosomal lokalisering af QDs efter 12 timer (figur 5), hvilket er i overensstemmelse med andre internalisering resultater af nanopartikler 21.

Figur 1
Figur 1. Absorbansen og fluorescens Karakterisering af InP / ZnS QDs. Absorbans og korrigeret fluorescensemission spektre af InP / ZnS i hexan ophidset ved 533 nm, der viser en maksimal absorbans ved 600 nm og en FWHM på 73 nm. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2. Størrelse Analyse af Polymer-coatet InP / ZnS QDs i vand. (A) Transmission elektronmikrografi af InP / ZnS QDs opløst i vand (skala bar = 50 nm). (B) Partikelstørrelsesfordeling histogram af TEM-resultater med en gennemsnitlig diameter på 2,74 ± 0,72 nm. (C) Dynamisk lysspredning analyse af InP / ZnS QDs i vand, viser en gennemsnitlig hydrodynamisk diameter på 14,8 ± 6,0 nm.large.jpg "target =" _ blank "> Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3. Blinker Analyse af InP / ZnS QDs. Single fluorescerende puncta analyse beskriver tilstedeværelsen af særskilte "on" og "off" fastslår igennem (A) en blinkende profil InP / ZnS QDs i vand ved hjælp af 460 nm ± 25 nm excitation filter , 500 nm lang pasning emission filter, og 475 nm dikroisk spejl, og (B) et histogram udstille bimodale fordeling af pixel intensitet fra en QD blinkende profil. klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5
Figur 5. Internalisering af InP / ZnS QDs i N2A-celler. Fluorescens mikrograf viser internaliseringen af InP / ZnS QDs efter 12 timers inkubation med 0 nM kontrol (A) DIC (B) QD, og (C) overlay, efter 12 timer inkubering med 5 nM QDs (D) DIC (E) QD, og ( (G) DIC (H) QD, og (I) overlay. Scale bar = 10 um. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denne protokol detaljer syntesen af ​​stærkt fluorescerende InP / ZnS QDs, der kan bruges i mange biologiske systemer. QD produkter syntetiserede her udviste en enkelt top fluorescensemission centreret ved 600 nm med en FWHM på 73 nm (figur 1), som er sammenlignelig med andre tidligere beskrevne synteser 12. Reaktionstid og reaktionstemperatur er ekstremt afgørende skridt på grund af deres dybtgående effekt på QD syntese kvalitet og gentagelsesnøjagtighed. Efter opløsning i vand, de QDs var fast besluttet på at have et kvanteudbytte på ca. 6%. Variation af reaktionstiden, temperatur, eller precursor-koncentrationen tillader tuning af QD størrelse og emissionsbølgelængde, der kan anvendes i multi-spektrale anvendelser.

Størrelse og overflade opladning er meget vigtige faktorer at overveje, når du bruger nanopartikler i biologiske systemer. For at minimere forstyrrelser af target biomolekyler, skal QDs opretholde en lille, monodisperse størrelse. Derudover kan overfladeladningen af ​​QDs i opløsning ændres for at nedsætte uspecifik binding i retning utilsigtede mål. Syntesen af QDs præsenteret her producerede QDs med en diameter på 2,74 ± 0,72 nm ved TEM (kun kernen og skallen er synlige) (figur 2A og 2B). Vandopløselige QDs viste sig at have en effektiv hydrodynamisk diameter på 14,8 ± 6,0 nm, som kan sammenlignes med Cd-baserede QDs øjeblikket anvendes til biologiske undersøgelser 22. overfladeladning og funktionalitet af vandige QDs den kan modificeres ved yderligere omsætning af carboxylatet kemiske grupper af den amfifile polymer.

Blinkende-analyse blev anvendt til at undersøge egnetheden af ​​disse InP / ZnS for enkelt-molekyle billeddannelse undersøgelser. Da det ikke er muligt at visualisere individuelle QDs hjælp af lysmikroskopi, kan blink individuelle QDs anvendes til at identificere enkelte partikler. Dette blinkende fænomen er vekslen mellem af diskrete &# 34; on "og" off "fluorescens hedder 23, der kan undersøges ved hjælp af den gennemsnitlige pixel intensiteten af enkelt fluorescerende QD puncta over tid De fluorescens spor af InP / ZnS QD puncta demonstrere karakteristisk." On "og" off "stater ( Figur 3A). Desuden er der ingen overlapning mellem "on" og "off" tilstande af en enkelt puncta (figur 3B), som er blevet anvendt i tidligere undersøgelser at skelne enkelte partikler 8.

Yderligere forsøg blev anvendt til at undersøge egnetheden af ​​disse InP / ZnS QDs for cellulære studier. En trypanblåt toksicitet assay blev udført for at vurdere biokompatibilitet af InP / ZnS QDs. Efter inkubation i 24 timer op til 48 timer ved QD koncentrationer i området 1-5 nM, blev der observeret minimal toksicitet (figur 4), der kan sammenlignes med toksicitetsundersøgelser for InP / ZnS QDs 11. Væsentlig toksicitet blev ikke observeret below 25 nM; denne koncentration er meget højere end nødvendigt for mange biomedicinske anvendelser. For eksempel, single-molekyle billeddiagnostiske undersøgelser kræver ofte pM koncentrationer af QD sonde til at mærke et repræsentativt antal af overflade-bundne cellulære receptorer 24. Derudover N2A celler inkuberet med QDs ved 5 nM eller 10 nM i 12 timer i cellulære medier tyder på, at QDs internaliseres via endocytose, dvs. QDs demonstrere en punktformet farvningsmønster i cellerne (figur 5). Disse resultater indikerer egnetheden af ​​disse InP / ZnS QDs for at undersøge cellulære processer.

Denne protokol beskriver syntesen og funktionalisering af vandopløselige InP / ZnS QDs med intens fluorescensemission, relativt lille størrelse-dispersitet, og biologisk forenelighed. Den høje kvalitet af disse QD produkter er angivet ved visualisering af enkelte QDs i fluorescens mikroskopi, hvilket viser, at de er egnede til enkelt-molecule billeddannelse. Det forventes, at disse CD-free QDs er potentielt meget mindre toksiske over for biologiske systemer studeret, samt forskerne studerer dem. Som sådan brugen af ​​disse In-baserede QDs til biomedicinske anvendelser er en forsigtig alternativ til Cd-baserede QDs.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Forfatterne takker Kemisk Institut og Graduate College på Missouri State University for deres støtte til dette projekt. Vi anerkender også Electron Microscopy Laboratory ved Frederick Nationallaboratoriet for Cancer Research for brug af deres transmissions elektron mikroskop og kulstof-coatede gitre.

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

Kemi Quantum prikker Synthesis indiumphosphid Cellular Imaging nanopartikler Fluorescens

Erratum

Formal Correction: Erratum: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications
Posted by JoVE Editors on 02/29/2016. Citeable Link.

A correction was made to: Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications. There was an error with an author's given name. The author's name was corrected to:

Katye M. Fichter

from:

Kathryn M. Fichter.

Syntese af Cd-fri InP / ZnS Quantum Dots Velegnet til Biomedical Applications
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ellis, M. A., Grandinetti, G.,… More

Ellis, M. A., Grandinetti, G., Fichter, K. M. Synthesis of Cd-free InP/ZnS Quantum Dots Suitable for Biomedical Applications. J. Vis. Exp. (108), e53684, doi:10.3791/53684 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter