Diese Arbeit wurde zum Teil durch die NIH Zuschüsse R01 R01 CA103830 EB008101 und unterstützt.

1. Messgeraete, Glaswaren Herstellung <ol><li> Geeignete Schutzausrüstung, dh, einen Laborkittel, Einweghandschuhe und Augenschutz tragen. </li><li> Anschluss eines Rundkolben mit einem Kondensator und tauchen in einem Siliconöl mit einer Temperatur-Überwachung durch ein Thermometer. Legen Sie eine Wärmequelle (zB Hitzeschild) unter dem Ölbad (Abbildung 1). Verwenden Sie ein Thermometer zur Messung der Temperatur von mehr als 260 ° C ist. </li></ol> 2. Synthese von primären Hybrid Magneto-Plasmonen-Nanopartikel <ol><li> Herstellung von magnetischen Kern-Nanopartikel <ol><li> Hinzufügen 353,2 mg (1 mmol) Eisen (III)-acetylacetonat, 1 ml (2 mmol) Ölsäure, 1 ml (2 mmol) Oleylamin, 1,292 g (5 mmol) 1,2-Hexadecandiol und 10 ml Phenylether in einen Rund -bottom Kolben. </li><li> Rühren Sie die Mischung kräftig mit einem Magnetrührstab und Wärme auf 250-260 ° C für 1 h unter Rückfluss. Dann warten, bis die Lösung abkühlenauf RT. Sicherzustellen, dass die Temperatur unter 260 ° C bis Siedetemperatur des Phenylether verhindern und ein Platzen der Reaktionsmischung aus dem Rundkolben in den Kondensator. ACHTUNG: Die Reaktionsmischung wird extrem heiß und die Chemikalien kann zu Reizungen führen. Muss unter einem Abzug arbeiten und tragen Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung. Für ausreichende Belüftung sorgen für die Öl-Bad. Hinweis: Das Ölbad bei 250-260 ° C Temperatur für 1 h bei der Synthese der magnetischen Nanopartikel gehalten. Im Prinzip kann ein Pyrex-Glasschale für diesen Zweck verwendet werden. , Die maximale Dauertemperatur für Pyrex Glas ist jedoch ~ 260 ° C laut Herstellerangabe. Daher stellt ein Metallbehälter eine sicherere Option für die Reaktion, da sie eine höhere Temperatur aushalten und länger in mehreren Läufen kann. </li></ol></li><li> Abscheidung einer Goldschale auf Magnetkern-Nanopartikel <ol><li> 411,5 mg hinzufügen (1,1 mmol) gold-AssTate, 0.25 ml (0.75 mmol) Ölsäure, 1,5 ml (3,0 mmol) Oleylamin, 775,3 mg (3 mmol) 1,2-Hexadecandiol und 15 ml Phenylether in einen Rundkolben gegeben. </li><li> 5 ml Suspension von magnetischen Nanopartikeln aus Schritt 2.1. Das Reaktionsgemisch auf 180 ° C und halten unter Rückfluss für 1 Stunde. Warten, bis die Lösung auf RT abkühlen. </li><li> 50 ml Ethanol zu der primären Hybrid-Nanopartikel, gefolgt von einer Zentrifugation bei 3.250 × g für 15 min ausgefällt. </li><li> Resuspendieren den Niederschlag in 25 ml Hexan mit Hilfe eines Ultraschallbad. 25 ml Ethanol, um die primären Hybrid-Nanopartikeln ausfällt. Zentrifuge bei 3.250 g für 15 min und Resuspendieren des Niederschlags in Hexan. Wiederholen Sie diesen Schritt dreimal. </li><li> Trocknen Sie die gefällte Grund Hybrid-Nanopartikeln im Vakuumtrockenschrank O / N. Bestätigen Sie, dass die Partikel vollständig trocken sind. </li></ol></li></ol> 3. Hybrid Magneto-Plasmonen Nanocluster Synthese und Größentrennung <ol><li&gt; Resuspendieren 5 mg Trockenprimär Hybrid-Nanopartikeln in 1 ml Hexan mit Hilfe eines Ultraschallbad. Beschallen die Nanopartikel-Suspension, bis kein sichtbarer Niederschlag vorhanden ist. </li><li> Zugeben der Lösung aus Schritt 3.1 zu 10 ml wässrige Lösung von Natriumdodecylsulfat (2,8 mg / ml) in einem 20 ml Glasröhrchen mit Kappen angebracht. Fügen Sie die Aussetzung der primären Hybridnanopartikeln Tropfen für Tropfen zu vermeiden Mischen der beiden Phasen vor dem nächsten Schritt. </li><li> Beschallen die zweiphasige Lösung in einem Ultraschallbad für 2 h, gefolgt von Erhitzen in einem Wasserbad bei 80 ° C für 10 min. Warten, bis die Lösung auf RT abkühlen. <ol><li> Füllen Sie Wasser in die Arbeitsebene der Linie Ultraschallbad. Zentrieren Sie die Glasflasche in der Ultraschallbad. Eine Emulsion bildet sich sofort zwischen den beiden Phasen. Schütteln Sie die Zwei-Phasen-Lösung mit der Hand nach Beginn der Ultraschallbehandlung; dies erleichtert das Mischen zwischen der Phase, die primäre Hybrid-Nanopartikeln und der unteren wässrigen Phase. Hinweis: Beachten Sie that der Ultraschallgerät erwärmt sich nach 2 Stunden Betrieb. </li></ol></li><li> Zentrifugieren Sie die Hybrid-Nanocluster Suspension bei 100 g für 30 min. Sammeln sowohl des Präzipitats und des Überstandes. Resuspendieren Niederschlag in 0,1 mM Natriumcitrat unter 10 min Beschallung. Die erwartete Größe der Nanocluster beträgt ~ 180 nm im Durchmesser. </li><li> Den Überstand aus Schritt 3.3 auf einen neuen konischen Röhrchen. </li><li> Zentrifugieren der Suspension aus Schritt 3.4 bei 400 × g für 30 min. Sammeln sowohl des Präzipitats und des Überstandes. Resuspendieren Niederschlag in 0,1 mM Natriumcitrat unter 10 min Beschallung. Die erwartete Größe der Nanocluster beträgt ~ 130 nm im Durchmesser. </li><li> Den Überstand aus Schritt 3.5 auf einen neuen konischen Röhrchen. </li><li> Zentrifugieren der Suspension aus Schritt 3.6 bei 1.500 xg für 30 min. Den Niederschlag und resuspendieren in 0,1 mM Natriumcitrat unter 10 min Beschallung. Die erwartete Größe der Nanocluster ist ~ 90 nm Durchmesser. </li><li> Geben Sie 300 _6, l-Nanocluster Suspension zu einer 96-Well-Mikrotiterplatten-Lesegerät zum Messen einer UV-VIS-NIR-Absorptionsspektrum. Fallen 10 ul Nanocluster Suspension auf Kohlenstoff beschichteten Kupfernetz für TEM-Aufnahmen. </li></ol> 4. Konjugation von monoklonalen Antikörpern gegen Nanocluster <ol><li> Planen 100 ul monoklonaler Antikörperlösung (1 mg / ml) in PBS, pH 7,2, beispielsweise Anti-Epidermal Growth Factor Receptor 2 (HER2)-Antikörper oder Anti-Epidermal Growth Factor Receptor 1 (EGFR)-Antikörper. </li><li> Fügen Sie die Antikörperlösung aus Schritt 4,1 bis 3,9 ml 4 mM HEPES, pH 7,2. Zentrifuge die Lösung durch einen 10 K MWCO Filterzentrifuge bei 3.250 · g für 20 min bei 8 ° C hat. Resuspendieren des Antikörpers in 4 mM HEPES, pH 7,2, auf ein Endvolumen von 100 ul. HINWEIS: Dieser Schritt wird ausgeführt, um das Originalmedium in der Antikörper-Lösung mit HEPES ersetzen. </li><li> Werden 10 ul 100 mM NaIO 4 bis 100 ul der Antikörperlösung. Decken Sie die Reaktionsgefäß mit einem Al-uminum Folie bei RT und mischen für 30 min mit einem Orbitalschüttler. </li><li> Die Reaktion wird durch Zugabe von 500 ul 1x PBS. </li><li> Add 2 ul 46,5 mM Linkerlösung (dithiolaromatic PEG6-CONHNH 2) zu der Antikörperlösung aus Schritt 4.4 und Schütteln für 1 h bei RT. </li><li> Die Lösung wird unter Verwendung eines 10 k MWCO-Filter-Zentrifuge bei 3.250 × g für 20 min bei 8 ° C hat. Resuspendieren Antikörper in 1 × PBS auf ein Endvolumen von 100 ul, die zu einer Antikörperkonzentration von ~ 1 mg / ml führt. </li><li> Mischungs 100 ul Nanocluster Suspension bei OD ~ 1,0 mit 1 ul modifizierter Antikörper aus Schritt 4.6 (1 mg / ml) für 120 min bei RT. </li><li> Fügen Sie 10 ul 10 -3 M 5 kDa PEG Thiol und schütteln für 15 min bei RT. </li><li> Zentrifugieren Sie die Lösung bei 830 x g für 3 min. Überstand verwerfen und das Sediment resuspendieren in 100 ul 2% w / v 5 kDa PEG in PBS, pH 7,2. </li><li> Messen Sie das Absorptionsspektrum der antikörperkonjugierten Nanocluster und vergleichen zu ter Absorptionsspektrum des nackten Nanocluster. Erwarten Sie ein paar Nanometer-Rotverschiebung nach der Konjugation. </li><li> Wenn die Nanopartikel Aggregat durch eine deutliche Verschiebung zu einem Anstieg der OD im Bereich rot-NIR gezeigt, erhöhen die Konzentration der Thiol-PEG bis 5 x 10 -3 M. Auch erhöhen die Inkubationszeit mit Thiol PEG bis 30 min und eine Verringerung der Schleuderdrehzahl in 200 × g-Schritten. </li><li> Für die Krebszellmarkierung Test, fügen Sie die Antikörper konjugiert Nanopartikel aus Schritt 4,9 bis Krebszellsuspension in entweder Medium oder 1x PBS (1 ml ~ 10 6 Zellen) zugeben und 60 min. </li></ol>

<ol>
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K., Wei, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmon-resonant+nanoparticles+and+nanostars+with+magnetic+cores:+synthesis+and+magnetomotive+imaging.">Plasmon-resonant nanoparticles and nanostars with magnetic cores: synthesis and magnetomotive imaging.</a> ACS nano. 4, 5163-5173 (2010).</li><li>Qu, 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=Magneto-photo-acoustic+imaging.">Magneto-photo-acoustic imaging.</a> Biomedical optics express. 2, 385-396 (2011).</li><li>Jin, Y., Jia, C., Huang, S. -. 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I., 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+magnetic+enrichment+and+multiplex+photoacoustic+detection+of+circulating+tumour+cells.">In vivo magnetic enrichment and multiplex photoacoustic detection of circulating tumour cells.</a> Nature nanotechnology. 4, 855-860 (2009).</li><li>Larson, T. A., Bankson, J., Aaron, J., Sokolov, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+plasmonic+magnetic+nanoparticles+as+molecular+specific+agents+for+MRI/optical+imaging+and+photothermal+therapy+of+cancer+cells.">Hybrid plasmonic magnetic nanoparticles as molecular specific agents for MRI/optical imaging and photothermal therapy of cancer cells.</a> Nanotechnology. 18, 325101 (2007).</li><li>Yu, H., 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=Dumbbell-like+bifunctional+Au-Fe3O4+nanoparticles.">Dumbbell-like bifunctional Au-Fe3O4 nanoparticles.</a> Nano letters. 5, 379-382 (2005).</li><li>Wang, 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=Monodispersed+core-shell+Fe3O4@Au+nanoparticles.">Monodispersed core-shell Fe3O4@Au nanoparticles.</a> The journal of physical chemistry. B. 109, 21593-21601 (2005).</li><li>Wang, H., Brandl, D. W., Le, F., Nordlander, P., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanorice:+a+hybrid+plasmonic+nanostructure.">Nanorice: a hybrid plasmonic nanostructure.</a> Nano letters. 6, 827-832 (2006).</li><li>Hu, 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=Trapping+and+Photoacoustic+Detection+of+CTCs+at+the+Single+Cell+per+Milliliter+Level+with+Magneto&#8208;Optical+Coupled+Nanoparticles.">Trapping and Photoacoustic Detection of CTCs at the Single Cell per Milliliter Level with Magneto&#8208;Optical Coupled Nanoparticles.</a> Small. 9, 2046-2052 (2013).</li><li>Truby, R. L., Emelianov, S. Y., Homan, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ligand-mediated+self-assembly+of+hybrid+plasmonic+and+superparamagnetic+nanostructures.">Ligand-mediated self-assembly of hybrid plasmonic and superparamagnetic nanostructures.</a> Langmuir. 29, 2465-2470 (2013).</li><li>Bai, 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=A+Versatile+Bottom&#8208;up+Assembly+Approach+to+Colloidal+Spheres+from+Nanocrystals.">A Versatile Bottom&#8208;up Assembly Approach to Colloidal Spheres from Nanocrystals.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 6650-6653 (2007).</li></ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Kritische Schritte in der erfolgreichen Synthese von magneto-plasmonischen Nanocluster gehört es, hoch monodispersen primären Gold-Schale / Eisenoxid-Kern-Nanopartikel und Leitung der Selbstorganisation der Primärpartikel in Nanocluster. Das Molverhältnis zwischen den Primärteilchen und Tenside spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Größenverteilung der Nanocluster. Ungleichmäßige Größenverteilung der primären Nanopartikel können die Bildung von großen Aggregaten während der Montage der magnet...

Hybrid-Nanopartikeln, die aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften können neue Möglichkeiten in der biomedizinischen Anwendungen, einschließlich des multimodalen molekularen Bildgebung, Therapieabgabe und Überwachung, neue Früherkennungstest 1-3 öffnen. Die Kombination von Plasmonen und magnetischen Eigenschaften in einem einzigen Nanopartikel ist von besonderem Interesse, da sie eine sehr starke Lichtstreuung und Absorptionsquerschnitte mit Plasmonenresonanzen und Reaktionsfähigkeit auf ein Magnetfeld verbunden. So wurden beispielsweise magneto-Plasmonen-Nanopartikeln verwendet werden, um den Kontrast in Dunkelfeldabbildung der markierten Zellen durch Anwenden eines zeitlichen Signalmodulation durch einen externen Elektromagneten 3-5 zu erhöhen. Magneto-photoakustische Bildgebung, wo magneto-Plasmonen-Nanopartikel ermöglichen große Verbesserungen in Kontrast und Signal-zu-Hintergrund Ratte - Vor kurzem wurde ein ähnliches Prinzip in der Entwicklung eines neuen bildgebenden Verfahren angewendetio 6,7. Es wurde auch gezeigt, dass die Hybrid-Nanopartikel können zur gleichzeitigen Aufnahme und Detektion von zirkulierenden Tumorzellen im Vollblut und in vivo 8,9 verwendet werden. Weiterhin sind magneto-Plasmonen-Nanopartikel verspricht theranostic Mittel, die für die molekulare spezifischen optischen und MR-Bildgebung in Verbindung mit photothermische Therapie von Krebszellen 10 verwendet werden kann. Verschiedene Ansätze wurden für die Synthese von magneto-Plasmonen-Nanopartikel untersucht. B. Yu et al. Verwendet Zersetzung und Oxidation von Fe (CO) 5 auf Gold-Nanopartikel zu hantelartigen bifunktionellen Au-Fe 3 O 4-Nanopartikel 11 bilden. Wang et al., Gold beschichteten Eisenoxid-Nanopartikel unter Verwendung von thermischen Zersetzungsverfahren 12 synthetisiert. Einige andere Ansätze beruhen auf Beschichtungspolymer oder Amin-funktionellen Moleküle auf Magnetkern-Nanopartikel, gefolgt von Abscheiden von Agalte Schale auf die Polymeroberfläche zu erstellen, um das Hybridpartikel 7,13. Ferner wurden Eisen-Nanopartikeln, Gold-Nanostäbchen über elektrostatische Wechselwirkung oder eine chemische Reaktion 14,15 befestigt. Obwohl diese Ansätze ergeben magneto-Plasmonen-Nanostrukturen, in gewissem Umfang Eigenschaften des magneto-Plasmonen Kombination beeinträchtigen, wie optische Absorption im nahen Infrarot (NIR)-Fenster oder ein starkes magnetisches Moment von denen beide in biomedizinischen Anwendungen höchst wünschenswert sind. Beispielsweise hantel Au-Fe 3 O 4-Nanopartikel eine Plasmonresonanz-Peak bei 520 nm, die ihre Nützlichkeit in vivo durch eine hohe Gewebe Trübung in diesem Spektralbereich begrenzt. Weiterhin werden die von Current Protocols magneto-Plasmonen-Nanopartikel nur eine 11 oder weniger (weniger als 10) 14,15 superparamagnetischen Anteile (beispielsweise Eisenoxid-Nanoteilchen) begrenzt, der deutlich kleiner als sein könnte ACH istin einer dicht gepackten Nanostruktur ieved. Zum Beispiel kann ein dicht gepacktes 60 nm Durchmesser sphärische Nanopartikel in der Größenordnung von eintausend 6 nm superparamagnetische Nanopartikel enthalten. Daher besteht ein großer Raum für Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der Hybrid-Nanopartikel. Darüber hinaus sind einige der zuvor beschriebenen Protokolle relativ komplex und erfordern eine sorgfältige Optimierung, um Partikelaggregation während der Synthese 14,15 vermeiden. Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Synthese von magneto-Plasmonen-Nanopartikel mit einem starken magnetischen Moment und eine starke NIR-Absorption, die wesentliche Einschränkungen der aktuellen Kunst befasst. Die Synthese hat ihren Ursprung in Öl-in-Wasser-Mikroemulsion Verfahren 16. Es wird bei der Montage von Nanopartikeln mit einer gewünschten Größe aus einem viel kleineren Primärpartikel. Dieser Ansatz wurde erfolgreich auf Nanostrukturen aus einem einzigen Material wie Gold, Eisenoxid und Halbleiter pri produzierenmary Partikel 16. Wir erweitern es zur Synthese von magneto-Plasmonen-Nanopartikeln durch, erstens, dass 6 nm Durchmesser Goldhülle / Eisenoxid-Kernteilchen, und dann wird die Montage der primären Hybrid-Partikel in der endgültigen kugelförmigen Nanostruktur. Zusammenbau Primärpartikel in Nanoclustern ermöglicht nicht nur die Verbesserung der Eigenschaften der Nanopartikel Bestandteil, wie die stärkere magnetische Moment Beibehaltung superparamagnetischen Eigenschaften, sondern nutzt auch die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Nanopartikeln somit neue Merkmale fehlen Bestand Nanopartikel wie stark optische Absorption im NIR-Fenster. Dieses Protokoll liefert Hybrid-Nanopartikel mit einer hohen Dichte von magnetischen und plasmonischer Funktionalitäten. Nach Primärpartikel synthetisiert werden, ist unser Verfahren im wesentlichen eine einfache Ein-Topf-Reaktion. Die Gesamtplasmonresonanz Festigkeit und magnetische Moment durch eine Anzahl von Primärpartikeln und ther bestimmtevor, kann leicht optimiert werden, je nach Anwendung. Darüber hinaus haben wir auch ein Verfahren zur Antikörper-Konjugation entwickelt, um die Hybrid-Nanopartikeln für verschiedene biomedizinische Anwendungen, die molekularen spezifisches Targeting erfordern. Antikörper werden durch den Fc-Teil Verlassen der Fab-Teil, der für die Antigenbindung für die Ausrichtung verantwortlich ist verfügbar angebracht.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="738">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:101px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:247px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:253px;">PYREX 50mL Round Bottom Boiling Flask with Short Neck &#38; 24/40 [ST] Joint</td>
			<td>Corning</td>
			<td style="width:139px;">4320A-50</td>
			<td>Thermal decomposition reaction</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:253px;">PYREX 41 x 300mm 5-Bulb Allihn Condenser with 24/40 [ST] Outer/Inner Joints</td>
			<td>Corning</td>
			<td style="width:139px;">2480-300</td>
			<td>Thermal decomposition reaction</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Silicone Oil</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">S159-500</td>
			<td>Oil bath</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Hot Plate Stirrer</td>
			<td>Corning</td>
			<td style="width:139px;">PC-351</td>
			<td>Heat the reacton with stirring function</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Thermometer</td>
			<td>ThermoWorks</td>
			<td style="width:139px;">221-092</td>
			<td>Measure temperature</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:253px;">Iron (III) Acetylacetonate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">AC11913-0250</td>
			<td rowspan="7" style="width:247px;">Materials for primary hybrid nanoparticles synthesis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Oleic Acid 99%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">A195-500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Gold (III) Acetate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">AA3974206</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Hexane</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">H292-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Phenyl Ether 99%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">AC13060-0025</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1,2-Hexadecanediol 90%</td>
			<td>Sigma</td>
			<td style="width:139px;">213748-50G</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Oleylamine 70%</td>
			<td>Sigma</td>
			<td style="width:139px;">O7805-100G</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Sodium Dodecyl Sulfate</td>
			<td style="width:101px;">Fisher</td>
			<td style="width:139px;">BP166-100</td>
			<td rowspan="2" style="width:247px;">Cluster synthesis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Sodium Citrate Dihydrate</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">W302600</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:253px;">Monoclonal Anti-EGF Receptor Antibody</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">E2156</td>
			<td style="width:247px;">Cell labeling specificity test</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Monoclonal Anti-HER2 Antibody</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">AMAB90627</td>
			<td style="width:247px;">Cell labeling specificity test</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Sodium Periodate</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">311448</td>
			<td style="width:247px;">Oxidate Fc region of antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:253px;">Dithiolaromatic PEG6-CONHNH2</td>
			<td style="width:101px;">SensoPath Technologies</td>
			<td style="width:139px;">SPT-0014B</td>
			<td style="width:247px;">Heterofunctional linker for antibody conjugation to nanoclusters</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:253px;">Methoxy-PEG-thiol, 5k</td>
			<td style="width:101px;">Creative PEGworks</td>
			<td style="width:139px;">PLS-604</td>
			<td style="width:247px;">Passivate the remaining gold surface after antibody conjugation</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:253px;">Amicon Ultra-4 Centrifugal Filter Unit with Ultracel-10 membrane</td>
			<td style="width:101px;">Millipore</td>
			<td style="width:139px;">UFC801008</td>
			<td style="width:247px;">Protien purification</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">HEPES</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">H3375</td>
			<td style="width:247px;">Buffer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">PBS, 1X Solution</td>
			<td style="width:101px;">Fisher</td>
			<td style="width:139px;">BP2438-20</td>
			<td style="width:247px;">Buffer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">UV&#8722;vis Spectroscopy</td>
			<td style="width:101px;">BioTek&#160;</td>
			<td style="width:139px;">Synergy HT</td>
			<td style="width:247px;">Obtain spectrum</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5810R</td>
			<td>Separation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Transmission Electron Microscope</td>
			<td>FEI</td>
			<td>TECNAI G2 F20 X-TWIN</td>
			<td>Obtain morphology of nanostructures</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Upright microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>DM6000</td>
			<td>Obtain dark-field images</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sonicator</td>
			<td>Branson</td>
			<td>1510</td>
			<td>Sonication</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Carbon Film 300 Mesh Grid</td>
			<td>EMS</td>
			<td style="width:139px;">CF300-Cu</td>
			<td>TEM imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">96-well Plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td style="width:139px;">09-761-145</td>
			<td>UV-vis reading plate</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of immunotargeted magneto-plasmonic nanoclusters

Magnetische und plasmonischer Eigenschaften in einem einzigen Nanopartikel kombiniert eine Synergie, die vorteilhaft in einer Reihe von biomedizinischen Anwendungen, einschließlich Kontrastverstärkung in neuartigen magnetoBildgebungsModalitäten, gleichzeitige Erfassung und Detektion von zirkulierenden Tumorzellen (CTC) und multimodaler Molekularabbildungs ​​Kombination mit photothermische Therapie von Krebszellen. Diese Anwendungen haben großes Interesse an der Entwicklung von Protokollen für die Synthese von magneto-Plasmonen-Nanopartikel mit einer optischen Absorption im nahen Infrarotbereich (NIR) und ein starkes magnetisches Moment stimuliert. Hier stellen wir ein neues Protokoll für die Herstellung dieser Hybrid Nanopartikel, die auf einer Öl-in-Wasser-Mikroemulsionsverfahren basiert. Die Besonderheit des hier beschriebenen Protokoll ist die Synthese von magneto-Plasmonen-Nanopartikel in verschiedenen Größen von der Grundbausteine, die auch magneto-plasmonischen Eigenschaften. Dieser Ansatz führt zu Nanopartikeln mit einem hohen Höhlesität von magnetischen und plasmonischen Funktionalitäten, die gleichmäßig in der Nanopartikel-Volumen verteilt sind. Die Hybrid-Nanopartikel können durch Anbringen Antikörper durch den Fc-Teil Verlassen der Fab-Teil, der für die Antigenbindung für die Ausrichtung verantwortlich ist verfügbar funktionalisiert werden.

Ein Schema für die Synthese von immunotargeted magneto-Plasmonen-Nanocluster in Figur 2 gezeigt. Zuerst werden die magnetischen Fe 3 O 4 Eisenoxid-Nanopartikel durch thermische Zersetzungsverfahren synthetisiert. Dann wird eine dünne ca. 1 nm Gold-Schale an den Eisenoxidkern Teilchen durch thermische Zersetzung abgeschieden. Die primären ca. 6 nm Hybrid-Nanopartikel dienen als Saatgut zu magneto-plasmonischen Nanocluster durch den Einsatz einer Öl-in-Wasser-Mi...

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Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Synthese von magneto-Plasmonen-Nanopartikel mit einem starken magnetischen Moments und einer starken Nah-Infrarot (NIR)-Absorption. Das Protokoll schließt auch Antikörper-Konjugation in den Nanopartikeln durch die Fc-Teil für verschiedene biomedizinische Anwendungen, die Molekular spezifisches Targeting erforderlich.

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-immunotargeted-magneto-plasmonic-nanoclusters

Research

JoVE Journal

Chemistry

15.2K Aufrufe.  University of Texas at Austin.  Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Synthese von magneto-Plasmonen-Nanopartikel mit einem starken magnetischen Moments und einer starken Nah-Infrarot (NIR)-Absorption. Das Protokoll schließt auch Antikörper-Konjugation in den Nanopartikeln durch die Fc-Teil für verschiedene biomedizinische Anwendungen, die Molekular spezifisches Targeting erforderlich. 

Serie: Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

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 ...

Forschung

Chemie

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Synthese und Charakterisierung von supramolekularen Kolloid-

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

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.

Hydrochinon-basierte Synthese von Gold-Nanostäbchen

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

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are composed of CdSSe branches grown on ZnO nanowires that are vertically aligned on a transparent sapphire substrate. The morphology was measured via scanning electron microscopy. The crystal structure was determined by X-ray powder diffraction analysis. Both the ZnO stem and CdSSe branches have a predominantly wurtzite crystal structure. The mole ratio of S and Se in the CdSSe branches was measured by energy dispersive X-ray spectroscopy. The CdSSe branches result in strong visible light absorption. Photoluminescence (PL) spectroscopy showed that the stem and branches form a type-II heterojunction. PL lifetime measurements showed a decrease in the lifetime of emission from the trees when compared to emission from individual ZnO stems or CdSSe branches and indicate fast charge transfer between CdSSe and ZnO. The vertically aligned ZnO stems provide a direct electron transport pathway to the substrate and allow for efficient charge separation after photoexcitation by visible light. The combination of the abovementioned properties makes ZnO/CdSSe nanotrees promising candidates for applications in solar cells, photocatalysis, and opto-electronic devices.

Here, we prepare and characterize novel tree-like hierarchical ZnO/CdSSe nanostructures, where CdSSe branches are grown on vertically aligned ZnO nanowires. The resulting nanotrees are a potential material for solar energy conversion and other opto-electronic devices.

Synthese von Hierarchical ZnO / CdSSe Heterostruktur Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have been thought of as a type of molecular information storage. Mass spectrometry analysis has been considered the method of choice for sequencing peptoids. Peptoids can be synthesized via solid phase chemistry using a repeating two-step reaction cycle. Here we present a method to manually synthesize oligo-peptoids and to analyze the sequence of the peptoids using tandem mass spectrometry (MS/MS) techniques. The sample peptoid is a nonamer consisting of alternating N-(2-methyloxyethyl)glycine (Nme) and N-(2-phenylethyl)glycine (Npe), as well as an N-(2-aminoethyl)glycine (Nae) at the N-terminus. The sequence formula of the peptoid is Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, where Ac is the acetyl group. The synthesis takes place in a commercially available solid-phase reaction vessel. The rink amide resin is used as the solid support to yield the peptoid with an amide group at the C-terminus. The resulting peptoid product is subjected to sequence analysis using a triple-quadrupole mass spectrometer coupled to an electrospray ionization source. The MS/MS measurement produces a spectrum of fragment ions resulting from the dissociation of charged peptoid. The fragment ions are sorted out based on the values of their mass-to-charge ratio (m/z). The m/z values of the fragment ions are compared against the nominal masses of theoretically predicted fragment ions, according to the scheme of peptoid fragmentation. The analysis generates a fragmentation pattern of the charged peptoid. The fragmentation pattern is correlated to the monomer sequence of the neutral peptoid. In this regard, MS analysis reads out the sequence information of the peptoids.

A protocol is described for the manual synthesis of oligo-peptoids followed by sequence analysis by mass spectrometry.

Synthese- und Massenspektrometrie der Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

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 ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of their interactions with cell membranes, lipid bilayers, and viruses. The hydrophilic ligands make these particles colloidally stable in aqueous solutions and the combination with hydrophobic ligands creates an amphiphilic particle that can be loaded with hydrophobic drugs, fuse with the lipid membranes, and resist nonspecific protein adsorption. Many of these properties depend on nanoparticle size and the composition of the ligand shell. It is, therefore, crucial to have a reproducible synthetic method and reliable characterization techniques that allow the determination of nanoparticle properties and the ligand shell composition. Here, a one-phase chemical reduction, followed by a thorough purification to synthesize these nanoparticles with diameters below 5 nm, is presented. The ratio between the two ligands on the surface of the nanoparticle can be tuned through their stoichiometric ratio used during synthesis. We demonstrate how various routine techniques, such as transmission electron microscopy (TEM), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometry, are combined to comprehensively characterize the physicochemical parameters of the nanoparticles.

Amphiphilic gold nanoparticles can be used in many biological applications. A protocol to synthesize gold nanoparticles coated by a binary mixture of ligands and a detailed characterization of these particles is presented.

Synthese und Charakterisierung von amphiphilen Gold-Nanopartikeln

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

Gold Nanoparticle Synthesis

Gold nanoparticles (Au nanoparticles) that are ~12 nm in diameter were synthesized by rapidly injecting a solution of 150 mg (0.15 mmol) of tetrachloroauric acid in 3.0 g (3.7 mmol, 3.6 mL) of oleylamine (technical grade) and 3.0 mL of toluene into a boiling solution of 5.1 g (6.4 mmol, 8.7 mL) of oleylamine in 147 mL of toluene. While boiling and mixing the reaction solution for 2 hours, the color of the reaction mixture changed from clear, to light yellow, to light pink, and then slowly to dark red. The heat was then turned off, and the solution was allowed to gradually cool down to room temperature for 1 hour. The gold nanoparticles were then collected and separated from the solution using a centrifuge and washed three times; by vortexing and dispersing the gold nanoparticles in 10 mL portions of toluene, and then precipitating the gold nanoparticles by adding 40 mL portions of methanol and spinning them in a centrifuge. The solution was then decanted to remove any remaining byproducts and unreacted starting materials. Drying the gold nanoparticles in a vacuum environment produced a solid black pellet; which could be stored for long periods of time (up to one year) for later use, and then redissolved in organic solvents such as toluene.

A protocol for synthesizing ~12 nm diameter gold nanoparticles (Au nanoparticles) in an organic solvent is presented. The gold nanoparticles are capped with oleylamine ligands to prevent agglomeration. The gold nanoparticles are soluble in organic solvents such as toluene.

Gold-Nanopartikel-Synthese

Gold nanoparticles (Au nanoparticles) that are ~12 nm in diameter were synthesized by rapidly injecting a solution of 150 mg (0.15 mmol) of ...

Construction of Cyclic Cell-Penetrating Peptides for Enhanced Penetration of Biological Barriers

Cancer has been a grand challenge in global health. However, the complex tumor microenvironment generally limits the access of therapeutics to deeper tumor cells, leading to tumor recurrence. To conquer the limited penetration of biological barriers, cell-penetrating peptides (CPPs) have been discovered with excellent membrane translocation ability and have emerged as useful molecular transporters for delivering various cargoes into cells. However, conventional linear CPPs generally show compromised proteolytic stability, which limits their permeability across biological barriers. Thus, the development of novel molecular transporters that can penetrate biological barriers and exhibit enhanced proteolytic stability is highly desired to promote drug delivery efficiency in biomedical applications. We have previously synthesized a panel of short cyclic CPPs with aromatic crosslinks, which exhibited superior permeability in cancer cells and tissues compared to their linear counterparts. Here, a concise protocol is described for the synthesis of the fluorescently labeled cyclic polyarginine R8 peptide and its linear counterpart, as well as key steps for investigating their cell permeability.

This protocol describes the synthesis of cyclic cell-penetrating peptides with aromatic cross-links and the evaluation of their permeability across biological barriers.

Konstruktion zyklischer zellpenetrierender Peptide zur verbesserten Durchdringung biologischer Barrieren

Cancer has been a grand challenge in global health. However, the complex tumor microenvironment generally limits the access of therapeutics to deeper ...

Wässrige Synthese von plasmonischen Nanopartikeln aus Gold-Zinn-Legierungen

Aqueous Synthesis of Plasmonic Gold-Tin Alloy Nanoparticles

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have potential applications in catalysis, optoelectronics, imaging, and drug delivery. Previously, methods for producing alloy nanoparticles have been time-consuming, require complex reaction conditions, and can have inconsistent results. The outlined protocol first describes the synthesis of approximately 13 nm Au nanoparticle seeds using the Turkevich method. The protocol next describes the reduction of Sn and its incorporation into the Au seeds to generate Au-Sn alloy nanoparticles. The optical and structural characterization of these nanoparticles is described. Optically, prominent localized surface plasmon resonances (LSPRs) are apparent using UV-visible spectroscopy. Structurally, powder X-ray diffraction (XRD) reflects all particles to be less than 20 nm and shows patterns for Au, Sn, and multiple Au-Sn intermetallic phases. Spherical morphology and size distribution are obtained from transmission electron microscopy (TEM) imaging. TEM reveals that after Sn incorporation, the nanoparticles grow to approximately 15 nm in diameter.

Autor im Rampenlicht: Entwicklung nachhaltiger Nanomaterialien zur Förderung der Synthese und des Mischens von Elementen

Here, the synthesis of gold (Au) seeds is described using the Turkevich method. These seeds are then used to synthesize gold-tin alloy (Au-Sn) nanoparticles with tunable plasmonic properties.

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have ...