Name: solubilization and bio-conjugation of quantum dots and bacterial toxicity assays by growth curve and plate count
Uploaded: 2012-07-11T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Solubilization and Bio-conjugation of Quantum Dots and Bacterial Toxicity Assays by Growth Curve and Plate Count at JoVE.com

Detta arbete har finansierats av NSERC Individual Discovery-programmet, NSERC / CIHR Collaborative Health Research Program (CHRP) och NSERC CREATE kanadensiska Astrobiologi Training Program (CATP).

1. QD Solubilisering Detta är en metod lämplig för CdTe. Liknande metoder kan användas med andra typer av QDs såsom InP / ZnS 20 och CdSe / ZnS 21. <ol><li> Framställ en lösning av CdTe QDs i toluen vid 15 pM (optisk densitet = 2,5 i det första excitontoppen). </li><li> Överför 200 pl detta bestånd i en glasflaska. Använd inte plast! </li><li> Tillsätt 800 pl toluen, 1 ml 200 mM boratbuffert (pH 9) och 2 | il av 11,5 M merkaptopropionsyra (MPA). </li><li>...

<ol>
	<li>Michalet, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+dots+for+live+cells,+in+vivo+imaging,+and+diagnostics.">Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics.</a> Science. 307, 538-544 (2005).</li><li>Jamieson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+applications+of+quantum+dots.">Biological applications of quantum dots.</a> Biomaterials. 28, 4717-4732 (2007).</li><li>Asokan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+heat+transfer+fluids+in+the+synthesis+of+high-quality+CdSe+quantum+dots,+core/shell+quantum+dots,+and+quantum+rods.">The use of heat transfer fluids in the synthesis of high-quality CdSe quantum dots, core/shell quantum dots, and quantum rods.</a> Nanotechnology. 16, 2000-2011 (2005).</li><li>Chan, W. C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescent+quantum+dots+for+multiplexed+biological+detection+and+imaging.">Luminescent quantum dots for multiplexed biological detection and imaging.</a> Curr. Opin. Biotechnol. 13, 40-46 (2002).</li><li>Chan, W. C. W., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+dot+bioconjugates+for+ultrasensitive+nonisotopic+detection.">Quantum dot bioconjugates for ultrasensitive nonisotopic detection.</a> Science. 281, 2016-2018 (1998).</li><li>Biju, V., Itoh, T., Ishikawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delivering+quantum+dots+to+cells:+bioconjugated+quantum+dots+for+targeted+and+nonspecific+extracellular+and+intracellular+imaging.">Delivering quantum dots to cells: bioconjugated quantum dots for targeted and nonspecific extracellular and intracellular imaging.</a> Chem. Soc. Rev. 39, 3031-3056 (2010).</li><li>Boucher, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bad++bugs,+no+drugs:+no+ESKAPE!+An+update+from+the+Infectious+Diseases+Society+of+America.">Bad bugs, no drugs: no ESKAPE! An update from the Infectious Diseases Society of America.</a> Clin. Infect. Dis. 48, 1-12 (2009).</li><li>Morones, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bactericidal+effect+of+silver+nanoparticles.">The bactericidal effect of silver nanoparticles.</a> Nanotechnology. 16, 2346-2353 (2005).</li><li>Mitoraj, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visible+light+inactivation+of+bacteria+and+fungi+by+modified+titanium+dioxide.">Visible light inactivation of bacteria and fungi by modified titanium dioxide.</a> Photochemical &#38; Photobiological Sciences. 6, 642-648 (2007).</li><li>Fu, G., Vary, P. S., Lin, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatase+TiO2+nanocomposites+for+antimicrobial+coatings.">Anatase TiO2 nanocomposites for antimicrobial coatings.</a> J. Phys. Chem. B. 109, 8889-8898 (2005).</li><li>Chung, C. J., Lin, H. I., Tsou, H. K., Shi, Z. Y., He, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+antimicrobial+TiO2+coating+for+reducing+hospital-acquired+infection.">An antimicrobial TiO2 coating for reducing hospital-acquired infection.</a> J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 85, 220-224 (2008).</li><li>Nair, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+size+scale+of+ZnO+nanoparticles+and+microparticles+on+toxicity+toward+bacteria+and+osteoblast+cancer+cells.">Role of size scale of ZnO nanoparticles and microparticles on toxicity toward bacteria and osteoblast cancer cells.</a> J. Mater. Sci. Mater. Med. 20, S235-S241 (2009).</li><li>Heinlaan, M., Ivask, A., Blinova, I., Dubourguier, H. C., Kahru, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+nanosized+and+bulk+ZnO,+CuO+and+TiO2+to+bacteria+Vibrio+fischeri+and+crustaceans+Daphnia+magna+and+Thamnocephalus+platyurus.">Toxicity of nanosized and bulk ZnO, CuO and TiO2 to bacteria Vibrio fischeri and crustaceans Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus.</a> Chemosphere. 71, 1308-1316 (2008).</li><li>Rincon, A. G., Pulgarin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+coaxial+photocatalytic+reactor+(CAPHORE)+in+the+TiO2+photo-assisted+treatment+of+mixed+Escherichia+coli+and+Bacillus+subtilis+and+the+bacterial+community+present+in+wastewater.">Use of coaxial photocatalytic reactor (CAPHORE) in the TiO2 photo-assisted treatment of mixed Escherichia coli and Bacillus subtilis and the bacterial community present in wastewater.</a> Catal. Today. 101, 331-344 (2005).</li><li>Neal, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+can+be+inferred+from+bacterium-nanoparticle+interactions+about+the+potential+consequences+of+environmental+exposure+to+nanoparticles.">What can be inferred from bacterium-nanoparticle interactions about the potential consequences of environmental exposure to nanoparticles.</a> Ecotoxicology. 17, 362-371 (2008).</li><li>Kovochich, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+toxicity+of+C60+aggregates+toward+mammalian+cells:+role+of+tetrahydrofuran+(THF)+decomposition.">Comparative toxicity of C60 aggregates toward mammalian cells: role of tetrahydrofuran (THF) decomposition.</a> Environ. Sci. Technol. 43, 6378-6384 (2009).</li><li>Hoshino, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physicochemical+properties+and+cellular+toxicity+of+nanocrystal+quantum+dots+depend+on+their+surface+modification.">Physicochemical properties and cellular toxicity of nanocrystal quantum dots depend on their surface modification.</a> Nano Letters. 4, 2163-2169 (2004).</li><li>Dumas, E. M., Ozenne, V., Mielke, R. E., Nadeau, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+CdTe+Quantum+Dots+in+Bacterial+Strains.">Toxicity of CdTe Quantum Dots in Bacterial Strains.</a> IEEE Trans. NanoBiosci. 8, 58-64 (2009).</li><li>Park, S., Chibli, H., Wong, J., Nadeau, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antimicrobial+activity+and+cellular+toxicity+of+nanoparticle-polymyxin+B+conjugates.">Antimicrobial activity and cellular toxicity of nanoparticle-polymyxin B conjugates.</a> Nanotechnology. 22, 185101 (2011).</li><li>Cooper, D. R., Dimitrijevic, N. M., Nadeau, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosensitization+of+CdSe/ZnS+QDs+and+reliability+of+assays+for+reactive+oxygen+species+production.">Photosensitization of CdSe/ZnS QDs and reliability of assays for reactive oxygen species production.</a> Nanoscale. 2, 114-121 (2010).</li><li>Pong, B. K., Trout, B. L., Lee, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modified+ligand-exchange+for+efficient+solubilization+of+CdSe/ZnS+quantum+dots+in+water:+A+procedure+guided+by+computational+studies.">Modified ligand-exchange for efficient solubilization of CdSe/ZnS quantum dots in water: A procedure guided by computational studies.</a> Langmuir. 24, 5270-5276 (2008).</li><li>Narayanaswamy, A., Feiner, L. F., Meijerink, A., Zaag, P. J. v. a. n. d. e. r. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+temperature+and+dot+size+on+the+spectral+properties+of+colloidal+InP/ZnS+core-shell+quantum+dots.">The effect of temperature and dot size on the spectral properties of colloidal InP/ZnS core-shell quantum dots.</a> Acs Nano. 3, 2539-2546 (2009).</li></ol>

Nanopartiklar utgör en lovande metod för skapandet av nya antimikrobiella medel. Tillväxtkurva analys är ett sätt att övervaka bakteriecell densitet som skiljer aktivt växande celler från tillväxt-inhiberade celler. När den kombineras med platträkningar möjliggör det för en grundlig analys av antibiotika potentialen hos en konjugat. Den 96-brunnsformat tillåter relativt hög genomströmning variationer av koncentrationen och andra tillstånd såsom ljusexponering, den senare är avgörande för ljus-aktiv...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn </td><td> Företaget </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (valfri) </td></tr><tr><td> Borat-buffert komponent nr 1 </td><td> Fisher </td><td> Borsyra En-74-1 </td><td></td></tr><tr><td> Borat-buffert komponent nr 2 </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> Natriumtetraborat B9876 </td><td></td></tr><tr><td> MPA </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M5801 </td><td></td></tr><tr><td> Vivaspin 500 </td><td> GE Healthcare </td><td> 28-9322 </td><td> Olika MWCO tillgängliga </td></tr><tr><td> Glasflaskor </td><td> Fisher </td><td> 03-338C </td><td></td></tr><tr><td> EDC </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> E6383 </td><td></td></tr><tr><td> Polymyxin B </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P1004 </td><td></td></tr><tr><td> Bakteriell growth medium (LB) Komponent # 1 </td><td> Fisher </td><td> NaCl S271 </td><td></td></tr><tr><td> Bakterietillväxt medium (LB) Komponent # 2 </td><td> BD </td><td> Trypton 211.705 </td><td></td></tr><tr><td> Bakterietillväxt medium (LB) Komponent # 3 </td><td> BD </td><td> Jästextrakt 211.929 </td><td></td></tr><tr><td> Lampa för ljusexponering </td><td> Anpassad </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Klar-bottnad 96-brunnars plattor </td><td> Fisher </td><td> 07-200-567 eller 07-200-730 </td><td></td></tr><tr><td> Fluorescensspektrometer </td><td> Molecular Devices </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Absorbans plattläsare </td><td> Molecular Devices </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Baktoagar för fasta medier </td><td> Bioshop </td><td> AGR001.1 </td><td></td></tr><tr><td> Petriskålar runt </td><td> Fisher </td><td> 08-75-12 </td><td></td></tr><tr><td> Petriskålar rektangulära </td><td> Fisher </td><td> 08-757-11A </td><td></td></tr></tbody></table>

solubilization and bio-conjugation of quantum dots and bacterial toxicity assays by growth curve and plate count

Kvantprickar (QDs) är fluorescerande halvledare nanopartiklar med storleksberoende emissionsspektra som kan exciteras av ett brett urval av våglängder. QDs har lockat ett stort intresse för avbildning, diagnostik och terapi på grund av sin ljusa, stabil fluorescens 1,2 3,4,5. QDs kan konjugeras till en mängd olika biologiskt aktiva molekyler för att binda till bakterie-och däggdjursceller 6. QDs görs också undersökts i stor utsträckning som cytotoxiska medel för riktad döda bakterier. Uppkomsten av multiresistenta bakteriestammar har snabbt blivit en allmän hälsa kris, särskilt i fallet med gramnegativa patogener 7. På grund av den välkända antimikrobiella effekten av vissa nanomaterial, särskilt Ag, det finns hundratals studier som undersöker toxiciteten hos nanopartiklar för bakterier 8. Bakteriella studier har utförts med andra typer av halvledare nanopartiklar också, especially TiO 2 9,10-11, men även ZnO 12 och andra, inklusive CuO 13. Vissa jämförelser av bakteriestammar har utförts i dessa studier, vanligen jämföra en gramnegativ stam med en grampositiv. Med alla dessa partiklar, är mekanismerna i toxicitet hänföras till oxidation: antingen photogeneration av reaktiva syrespecies (ROS) genom partiklarna eller direkt frisättning av metalljoner som kan orsaka oxidativ toxicitet. Även med dessa material, resultat från olika studier varierar kraftigt. I några studier Gram positiva testet stammen är enligt uppgift mer känslig än den gramnegativa 10, i andra är det tvärtom 14. Dessa studier har blivit väl omdömet 15. I alla nanopartiklar studier kan partikel sammansättning, storlek, ytkemi, prov åldrande / nedbrytning och våglängd, makt och varaktighet ljusexponeringen alla dramatiskt påverka resultaten. Dessutom synthesis biprodukter och lösningsmedel måste anses 16 17. High-throughput screening-tekniker som behövs för att kunna utveckla nya effektiva nanomedicin medel. CdTe QDs ha antimikrobiella effekter enbart 18 eller i kombination med antibiotika. I en tidigare studie visade vi att koppling av antibiotika för att CdTe kan öka toxiciteten för bakterier men minska toxicitet för däggdjursceller, på grund av minskad produktion av reaktiva syreradikaler från konjugat 19. Även om det är osannolikt att kadmium-innehållande föreningar kommer att godkännas för användning i människor, kan sådana beredningar användas för desinfektion av ytor eller sterilisering av vatten. I detta protokoll, ger vi en enkel metod för solubilisering CdTe QDs med merkaptopropionsyra (MPA). De QDs är klar att använda inom en timme. Vi också visa att kopplas till ett antimikrobiellt medel. Den andra delen av protokolletvisar en 96-brunnars bakteriell hämning analys med användning av de konjugerade och okonjugerade QDs. Den optiska densiteten avläses under många timmar, vilket medger effekterna av QD addition och ljusexponering som skall utvärderas omedelbart samt efter en återhämtningsperiod. Vi illustrerar också en mikroorganismer för att kvantifiera bakteriell överlevnad.

Watch this Scientific Journal Video about Solubilization and Bio-conjugation of Quantum Dots and Bacterial Toxicity Assays by Growth Curve and Plate Count at JoVE.com

Solubilization and Bio-conjugation of Quantum Dots and Bacterial Toxicity Assays by Growth Curve and Plate Count

Nanopartiklar, såsom halvledare kvantprickar (QDs) kan användas för att skapa fotoaktiverbara medel för anti-mikrobiella medel mot cancer tillämpningar. Denna teknik visar hur vatten-lösa kadmium (CdTe) QDs, konjugat dem till ett antibiotikum, och utföra en bakteriell inhiberingsanalys baserad på tillväxtkurvor och platträkning.

Solubilisering och Bio-konjugering av Quantum Dots och bakteriella analyser toxiciteten genom tillväxtkurvan och Plate Count

Quantum dots (QDs) are fluorescent semiconductor nanoparticles with size-dependent emission spectra that can be excited by a broad choice of wavelengths. ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Axon Stretch Growth: The Mechanotransduction of Neuronal Growth

Axon Stretch Tillväxt: Den Mechanotransduction av neuronala tillväxt

During pre-synaptic embryonic development, neuronal processes traverse short distances to reach their targets via growth cone. Over time, neuronal somata ...

Bacterial Immobilization for Imaging by Atomic Force Microscopy

Bakteriell Immobilisering for Imaging genom atomkraftsmikroskopi

AFM is a high-resolution (nm scale) imaging tool that mechanically probes a surface.  It has the ability to image cells and biomolecules, in a liquid ...

Systematic Analysis of In Vitro Cell Rolling Using a Multi-well Plate Microfluidic System

Systematic Analysis of In Vitro Cell Rolling Using a Multi-well Plate Microfluidic System

Systematisk analys av<em&gt; In Vitro</em&gt; Cell Rolling Med hjälp av en platta med flera brunnar mikroflödessystem

A major challenge for cell-based therapy is the inability to systemically target a large quantity of viable cells with high efficiency to tissues of ...

Production and Targeting of Monovalent Quantum Dots

Produktion och inriktning av Monovalent Quantum Dots

The multivalent nature of commercial quantum dots (QDs) and the difficulties associated with producing monovalent dots have limited their applications in ...

Correlative Light- and Electron Microscopy Using Quantum Dot Nanoparticles

Korrelat Ljus- och elektronmikroskopi Använda Quantum Dot Nanopartiklar

A method is described whereby quantum dot (QD) nanoparticles can be used for correlative immunocytochemical studies of human pathology tissue using ...

20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier

20 mJ, 1 ps Yb: YAG Regenerativ förstärkare med tunna skivor

This is a report on a 100 W, 20 mJ, 1 ps Yb:YAG thin-disk regenerative amplifier. A homemade Yb:YAG thin-disk, Kerr-lens mode-locked oscillator with ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Påvisande av Endotoxin i Nano-formuleringar använder Limulus immobiliserat Lysate (LAL) analyser

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Immobilization of Live Caenorhabditis elegans Individuals Using an Ultra-thin Polydimethylsiloxane Microfluidic Chip with Water Retention

Immobilization of Live Caenorhabditis elegans Individuals Using an Ultra-thin Polydimethylsiloxane Microfluidic Chip with Water Retention

Immobilisering av levande Caenorhabditis elegans individer med en supertunna Polydimetylsiloxan mikroflödessystem Chip med vätskeretention

Radiation is widely used for biological applications and for ion-beam breeding, and among these methods, microbeam irradiation represents a powerful means ...

Growth and Characterization of Irradiated Organoids from Mammary Glands

Tillväxt och karakterisering av bestrålade Organoider från bröst körtlar

Organoids derived from the digested tissue are multicellular three-dimensional (3D) constructs that better recapitulate in vivo conditions than cell ...

Growth of Human and Sheep Corneal Endothelial Cell Layers on Biomaterial Membranes

Tillväxt av human- och fårhornhinnans endotelcelllager på biomaterialmembran

Corneal endothelial cell cultures have a tendency to undergo epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) after loss of cell-to-cell contact. EMT is ...