Name: synthesis of near-infrared emitting gold nanoclusters for biological applications
Uploaded: 2020-03-22T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Near-Infrared Emitting Gold Nanoclusters for Biological Applications at JoVE.com

המחברים אסירי תודה על Alzbeta Magdolenova עבור עזרתה עם cy, הזרמת לזרום. המחברים מכירים בתמיכה הפיננסית מפרויקט GACR Nr. 18-12533S. המיקרוסקופיה בוצעה במעבדה של המיקרוסקופיה ומיקרוסקופית הפלואורסצנטית במימון הקרן האירופית לפיתוח האזור ותקציב המדינה של צ'כיה, פרויקטים לא. CZ. 1.05/4.1.00/16.0347 ו-CZ. 2.16/3.1.00/21515, ונתמך על-ידי הפרוייקט הצ-ביודמיה הגדולות של project LM2015062.

1. הכנת מיכל הפליטה הכמעט-אינפרא-אדום (1)
<ol><li>הוסף 7.8 מ"ג (37.8 μm) thioctic חומצה (TA) ו 60 μl של 2 מ naoh כדי 23.4 mL של מים אלקטרופורזה (שקעים 18.2 MΩ. cm ב -25 ° c) ומערבבים (לפחות 1,000 rpm) עד שהוא מתמוסס לחלוטין (~ 15-20 דקות). לפירוק מהיר יותר של TA, sonicate התערובת. עבור הסינתזה, מומלץ לפתרון ה-TA הטרי.</li>
	<li>הוסף 10.2 μL של האוקלר...

ניר-פולט מסונתז באמצעות גישה מלמטה-למעלה שבה מטופלת התמיסה המקודבת הזהב (HAuCl4) עם ליגניות מתאימות, ולאחריה הפחתה של Au3 +. הפחתה של יוני מתכת בתמיסה מימית נוטים לצבור ותוצאות חלקיקים גדולים במקום באולטרסאונד NCs21. כדי להכין בדיקת אולטרה-סאונד (≤ 2 ננומטר) PL, התנאים הסינת...

בעשור האחרון, ultrasmall (≤ 2 nm) פוטולומינטאוסטרים זהב ננואשכולות (PL) הופיעו כבדיקות מבטיחות עבור מחקר בסיסי ויישומים מעשיים1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. המאפיינים הרצויים הרבים שלהם כוללים באיכות גבוהה של פוטויציבות, פליטת מעטה מקסימה, אורך חיים של פליטה ארוכה, שינויי סטוקס גדולים, רעילות נמוכה, biocompatibility טובה, סיווג כליות וביוקוניוגציה. הארגון יכול לספק פוטוטולוי מכחול לאזור הספקטרלי הקרוב לאינפרא-אדום (ניר), בהתאם למספר האטומים בתוך האשכול11 ולאופי המשטח של ליגאן ו-12. ניר (650-900 nm) פולט האוננים מבטיחים במיוחד לטווח ארוך בתוך מבחנה ובvivo הדמיה של תאים ורקמות, כפי שהם מציעים יחס אות לרעש גבוה עקב חפיפה מינימלית עם התאמה אוטומטית פנימית, פיזור חלש וקליטה, וחדירה רקמות גבוהות של ניר אור13,14.
בשנים האחרונות פותחו גישות שונות המנצלים את מגוון האינטראקציות הקוולניות של האו, כדי להכין את ניר-PL הכתיר במגוון רחב של ליגנדס13,15,16,17. עבור יישומים ביו-רפואיים, יש לתפקד באמצעות מרכיב ביולוגי כדי להקל על אינטראקציות מחייבות. לפיכך, האתר מהווה את היציבות הגבוהה ביותר הניתן לפונקציונליות של ממסים מימית. המטרה הכוללת של הפרוטוקול הנוכחי היא לתאר את ההכנה שדווחה בעבר ב-18 הכנות של הארגון עם מכלול של חומצה בעלת פונקציונליות של החברה הקיימת על פני השטח על-ידי שימוש בחומצה thioctic ו פוליאתילן גליקול (פג) בסביבה מימית בפירוט והקוניוגתן עם מולקולות הנושאות אמין ראשי בעקבות בגלל הקלות של סינתזה והתחנון גבוהה, פרוטוקול זה יכול לשמש ומותאם על ידי חוקרים מרקע שאינו כימיה.
אחד הדרישות המרכזיות עבור יישומים של מחקר של ה-אונcs במחקר ביו-רפואי היא היכולת להתבונן ולמדוד את ה-אונcs בתאים. בין השיטות הזמינות כדי לפקח על ספיגת ננו-חלקיק על ידי תאים, זרימה cy try (fcm) ו קונפוקלית וקד לייזר סריקת מיקרוסקופ (clsm) להציע חזק, תפוקה גבוהה שיטות המאפשרות מדידות מהירות של הפנמה של ננו פלורסנט במספר גדול של תאים19. כאן, FCM ו-CLSM שיטה למדידה ישירה וניתוח של הכלא PL בתוך תאים, ללא צורך בצבעים נוספים, הוצגו גם.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>D1601</td>
			<td>https://www.tcichemicals.com/eshop/en/eu/commodity/D1601/;jsessionid=3AD046E5389206AAE33C8AAB5036CDD6?gclid=CjwKCAjwiZnnBRBQEiwAcWKfYrO69K6Np3tYeSsAouqGndUvzzsy1hStBPuHG-X3cpTIsAqq9z0cDBoC76MQAvD_BwE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine serum albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A4161</td>
			<td>https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/a4161?lang=en&#38;region=CZ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disodium hydrogen phosphate dihydrate</td>
			<td>PENTA s.r.o.</td>
			<td>15130-31000</td>
			<td>https://www.pentachemicals.eu/soubory/specifikace/specifikace_281.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DL-Thioctic acid, 98%</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>L04711</td>
			<td>https://www.alfa.com/en/catalog/L04711/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid 35%</td>
			<td>PENTA s.r.o.</td>
			<td>19350-11000</td>
			<td>https://www.pentachemicals.eu/soubory/specifikace/specifikace_512.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate, ACS, 99.99% (metals basis), Au 49.0% min</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>36400</td>
			<td>https://www.alfa.com/en/catalog/036400/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O-(2-Mercaptoethyl)-O&#8242;-methylpolyethylene glycol 2000</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>743127</td>
			<td>https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/743127?lang=en&#38;region=CZ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride</td>
			<td>PENTA s.r.o.</td>
			<td>16200-31000</td>
			<td>https://www.pentachemicals.eu/soubory/specifikace/specifikace_346.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>452882</td>
			<td>https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/452882?lang=en&#38;region=CZ&#38;gclid=CjwKCAjwiZnnBRBQEiwAcWKfYuoZKvdK_fH24F1gGugG4pamF2FFZLd36YyZmRTdGgkbm5SbyGP0jBoCoo0QAvD_BwE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>PENTA s.r.o.</td>
			<td>16610-31000</td>
			<td>https://www.pentachemicals.eu/soubory/specifikace/specifikace_376.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium dihydrogenphosphate dihydrate</td>
			<td>PENTA s.r.o.</td>
			<td>12330-31000</td>
			<td>https://www.pentachemicals.eu/soubory/specifikace/specifikace_124.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide pellets</td>
			<td>PENTA s.r.o.</td>
			<td>15740-31000</td>
			<td>https://www.pentachemicals.eu/soubory/specifikace/specifikace_307.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XTT (sodium 2, 3-bis (2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-5-[(phenylamino)-carbonyl]-2H-tetrazolium inner salt)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>X12223</td>
			<td>https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/X12223#/X12223</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of near-infrared emitting gold nanoclusters for biological applications

במהלך העשור האחרון, ננואשכולות זהב פלורסנט (אונמcs) היו עדים הפופולריות גדל ביישומים ביולוגיים ומאמצים עצומים הוקדשה התפתחותם. בפרוטוקול זה, שיטה מפותחת, שפותחה לאחרונה להכנת מסיסים במים, מתאימות ביולית ויציבה כמעט באינפרא-אדום, הנמצאות בפירוט. זו טמפרטורה החדר, מלמטה למעלה סינתזה כימית מספק בקלות פונקציונל הכתיר עם חומצה thioctic ואת thiol שונה פוליאתילן גליקול הפתרון מימית. הגישה הסינתטית אינה מצריכה ממיסים אורגניים או ליגניות או החלפת ידע נרחבת בכימיה סינתטית להתרבות. כתוצאה ממנה מציעה החברה החופשית לפני השטח, אשר ניתן לתפקד באמצעות מולקולות ביולוגיות שונות הנושאות קבוצת אמין חופשית מבלי להשפיע לרעה על המאפיינים של האוטוליומינטונים. הליך מהיר ואמין לעיבוד הקוונאוטומטריות והדמיה של מיקרוסקופים של ספיגת AuNC על ידי תאי הלה גם כן תוארו. בשל השינוי הגדול סטוקס, הגדרה נכונה של מסננים באמצעות cy, מיקרוסקופ הזרימה הנדרשת לאיתור יעיל של photoluמיניואומיורפולוגיה ליד אינפרא אדום.

ניר PL הוכנו מ-Au3 + בנוכחות TA, ולאחר מכן thiol-הסתיים פג (MW 2,000) היה מאוגד על משטח aunc כדי לקבל 1 בעקבות זרימת העבודה המוצגת באיור 1. צימוד אמאידיג בין 1 ל -3-(aminopropyl) triphenylphosphonium (tpp) ברומיד בתנאי 2. כצפוי, ספקטרום הקליטה (איור 2a) הראהכי ב-דו...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Near-Infrared Emitting Gold Nanoclusters for Biological Applications at JoVE.com

Synthesis of Near-Infrared Emitting Gold Nanoclusters for Biological Applications

שיטה אמינה ומתוכעת בקלות להכנת הפונקציונל, הקרוב-אינפרא-אדום פולט ננו אשכולות זהב והגילוי הישיר שלהם בתוך תאי הלה על ידי הזרמת cy, ומיקרוסקופ לייזר קונפוקלית וקד מתוארת.

סינתזה של כמעט אינפרא-אדום פליטת מזהב ננו אשכולות עבור יישומים ביולוגיים

Over the past decade, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) have witnessed growing popularity in biological applications and enormous efforts have been ...

זהו פרוטוקול פשוט לסינתזה של פונקציונלי, כמעט אינפרא אדום פולט nanoclusters זהב פוטולומינסנט וזיהוי שלהם באמצעות התקנה מסחרית. אחד היתרונות העיקריים של טכניקה זו היא כי ההחזקה של ליגנד פונקציונלי thiol ואת הצימוד של ליגנד פונקציונלי אמין על פני השטח של nanoclusters זהב אינו משפיע לרעה על תכונות photoluminescent ויציבות סליל. ניתן לדמיין כי השילוב של תכונות פוטולומינציה אינטנסיביות והדבקה עם ביומולקולים יאפשר זיהוי במבחנה של אנילידים בריכוז נמוך, רגישות ביולוגית, מסיסים וביו-הדמיה.הפגנת ההליך תהיה קלאודיה קווקובה, תלמידת הדוקטורט שלי. ציטומטריית הזרימה תוכח על ידי עוזרת המחקר אלזבטה מגדולנובה. החלק המיקרוסקופי יוצג על ידי ואצלב בוקאן, סטודנט לתואר שני ממעבדת לנקה ליבוסובה.התחל על ידי הוספת 7.8 מיליגרם של חומצה תיוקטית ב 60 microliters של שני טוחנת נתרן הידרוקסיד ל 23.4 מיליליטר של מים אולטרה-חמים ומערבבים את התערובת עד מומס לחלוטין. לאחר מכן להוסיף 10.2 microliters של מימן tetrachloraurate לפתרון, לאחר 15 דקות, להוסיף 480 microliters של נתרן בורוהידריד מוכן טרי תוך ערבוב במרץ. ממשיכים לבחוש את תערובת התגובה בן לילה.ביום שלמחרת, לטהר את הפתרון באמצעות שלושה מחזורים של אולטרה סינון עם ניתוב משקל מולקולרי של שלושה קילודלטון, ולאחר מכן להוסיף 15.6 מיליגרם של פוליאתילן גליקול סיים תיול לפתרון, להתאים את ה- pH בין 7 ל 7.5, ומערבבים את התערובת לילה כדי לקבל nanocluster 1. למחרת, לחזור על שלושת המחזורים של צנטריפוגה וסינון כדי לטהר את הפיזור. מערבבים את פתרון nanocluster 1 עם TPP, ולאחר מכן להתאים את ה-pH ל 4.5 עם מימן כלורי אחד טוחן.התחל את התגובה על ידי הוספת עודף של HCL EDC ולפקח על ה- pH של התערובת במשך השעה הראשונה. אם ה- pH עולה מעל שש, להפחית אותו על ידי הוספת מימן כלורי. מערבבים את תערובת התגובה לילה בטמפרטורת החדר.ביום שלמחרת, לבצע שלושה מחזורים של צנטריפוגה וסינון כפי שתואר בעבר כדי להשיג nanocluster 2. לדלל 2 עם מים אולטרה-חמים לנפח של 24 מיליליטר. זרע את התאים בצלחת 12 באר בצפיפות של 20, 000 תאים לגם.להדגיר אותם במשך 48 שעות, ולאחר מכן לשאיף את המדיום ולהוסיף 400 microliters של מדיום תרבות מלאה עם או בלי 500 מיקרוגרם של חלקיקים לגם. החזירו את התאים לאנקובטור של 37 מעלות צלזיוס להפנמה של ננו-קלאסטר. לאחר שעתיים, נתק את התאים באמצעות טריפסיניזציה סטנדרטית.לאסוף אותם צינורות מיקרוצנטריפוגה פוליפרופילן וצנטריפוגה במשך חמש דקות ב 350 פעמים g וארבע מעלות צלזיוס. הכן מאגר FCM על פי הוראות כתב היד ולהשתמש מיליליטר אחד של המאגר לשטוף את כדורי התא. צנטריפוגה התאים במשך חמש דקות נוספות, ולאחר מכן resuspend אותם 500 microliters של מאגר FCM ולאחסן אותם בארבע מעלות צלזיוס.לפני רכישת המדגם, ודא שלמכשור יש את התצורה האופטית המתאימה. מניחים את מסנן 780 על 60 bandpass מול גלאי 405A. סנן את כל הדגימות באמצעות צינור עם תחתית מעוגלית של חמישה מיליליטר עם כובע מסננת תאים.ציין את תצורת הציטרומטר. התווה התוויית נקודה של שני פרמטרים של FSC-A ו- SSC-A כדי להציג התפלגות תאים. כדי לא לכלול כפילויות, צור תרשים נקודה בן שני פרמטרים של FSC-H לעומת FSC-A והתווה היסטוגרמה של פרמטר יחיד עבור אזור הערוץ הפלואורסצנטי כדי לפקח על עוצמת הפלואורסצנטיות היחסית המדגם.השג מדגם לא מטופל בקצב זרימה נמוך כדי למזער אירועים מקריים. במהלך הרכישה, התאם את מתחי PMT כדי לקבל את האוכלוסייה לא מטופלת בקנה מידה על העלילה FSC לעומת SSC. במידת הצורך, כוונן את מתחי PMT עבור ערוץ FL כדי למקם את האוכלוסייה שאינה מוכתמת בפינה השמאלית של ההיסטוגרמה.לאחר מכן בחר את הכרטיסיה שער ספציפית בתוכנה ולצייר שער מתאים סביב האוכלוסייה הרצויה. התאים בתוך השער יעברו למחסום הבא. כוונן את הניסוי ותקליט את הנתונים.ב 24 שעות לאחר הזריעה, להוסיף 100 מיקרוגרם של 2 לכל תא כלים המכיל 0.5 מיליליטר של בינוני עם תאי HeLa. מחזירים את המנה לחממה ומאפשרים לתאים להפנים את הננו-קלסטרים, ואז להשליך את המדיום ולשטוף את התאים במדיום טרי לפני המלחמה. מלאו כל תא ב-800 מיקרוליטרים של מדיום טרי והמשיכו בהדמיה.כדי לדמיין את התאים, השתמש במיקרוסקופ קונפוקל עם Plan-APOCHROMAT ועדשה אובייקטיבית שמן 63x. הר את המנה על הבמה ההפוכה עם התא התחמם עד 37 מעלות צלזיוס וסיפק עם לחות, 5% פחמן דו חמצני אטמוספירה. זהה nanoclusters זהב הפנימו באמצעות לייזר 405 ננומטר להגדיר 2% כוח עם מפצל קרן מתאים, הגדרת טווח אורכי גל זיהוי בין 650 ו 760 ננומטר.הגדר את הרזולוציה של התמונה ל- 2048 עד 2048 פיקסלים. בהגדרת מהירות הרכישה, כוון לזמן השתהות של פיקסלים סביב ארבעה מיקרו-שניות ורכוש את התמונה עם ממוצע של פי שניים, ולאחר מכן הגדר את חור הסיכה ליחידת שטח אחת, ולרגישות גבוהה יותר, השתמש במצב ספירת הפוטונים. לתאורה נכונה ואור משודר עם DIC השתמש בהגדרה של Kohler של מעקץ ועצירת שדה.כדי להשיג אור משודר, השתמש בלייזר 488 ננומטר בה הספק של 0.7% ללא כל גלאי פלואורסצנטי שהוקצה, הקפד להגדיר מפצל קרן מתאים לאורך גל הלייזר. ספקטרום ספיגה הצביע על כך nanoclusters זהב 1 ו 2 אין רצועת פלסמון משטח אופייני להראות פליטה רחבה מ 550 כדי 850 ננומטר. פוטולומינציה גדלה מאוד לאחר התקשרות של TPP על פני השטח של 1.פליטה מן nanoclusters היה גלוי גם תחת אור UV 365 ננומטר. הפליטה הייתה יציבה ואורך הגל שלה היה בלתי תלוי באורך גל העירור, אך העוצמה הייתה מקסימלית כאשר התרגשו עם אור UV. ציטומטריית זרימה שימשה לאישור ספיגת nanocluster 2 על ידי תאי HeLa.כמעט פלואורסצנטיות הייתה תלויה הן בזמן הדגירה והן בריכוז של ננו-קלאסטר 2. הננו-בלייזרים הזהובים בתוך התאים דימויו באופן לא פולשני עם מיקרוסקופ סריקת לייזר קונפוקלי סטנדרטי. התאים היו מוכתמים בננוקלוסטר 2, ולאחר 24 שעות של דגירה, פוטולומינציה אדומה בוהקת נצפתה בתוך התאים.בעת ניסיון פרוטוקול זה, חשוב לזכור כי הסרת נתרן בורוהידריד לא מנוגד והידרוליזה חשוב מאוד, אחרת פוליאתילן גליקול thiolated לא ייקשר לפני השטח של ננוקלאסטר זהב. בנוסף, פוטולומינציה של nanoclusters זהב מתחיל מ 560 ננומטר. כדי למנוע את השפע האוטומטי ברקע בניסויי מיקרוסקופיה קונפוקלים, יש לאסוף את הפוטונים מעל 650 ננומטר.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

סינתזה, הרכבה, אפיון monolayer מוגן סרטים Nanoparticle זהב עבור אלקטרוכימיה monolayer חלבון

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Gold Nanostar Synthesis with a Silver Seed Mediated Growth Method

זהב Nanostar סינתזה עם שיטת Seed כסף מתווכת צמיחה

The physical, chemical and optical properties of nano-scale colloids depend on their material composition, size and shape 1-5. There is a great interest ...

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Wideband גלאי אופטיים של אולטראסאונד ליישומי הדמיה רפואית

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic ...

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

במקום TEM של מכלולים ביולוגיים בנוזל

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an ...

Fluorescence-quenching of a Liposomal-encapsulated Near-infrared Fluorophore as a Tool for In Vivo Optical Imaging

Fluorescence-quenching of a Liposomal-encapsulated Near-infrared Fluorophore as a Tool for In Vivo Optical Imaging

הקרינה-מרווה של Fluorophore הקרוב אינפרא אדום-כמוס liposomal ככלי ל<em&gt; In vivo</em&gt; דימות אופטי

Optical imaging offers a wide range of diagnostic modalities and has attracted a lot of interest as a tool for biomedical imaging. Despite the enormous ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

סינתזה של nanofiber קראטין מבוסס על הנדסה ביו רפואית

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Synthesis of Gold Nanoparticle Integrated Photo-responsive Liposomes and Measurement of Their Microbubble Cavitation upon Pulse Laser Excitation

סינתזה של משולב זהב Nanoparticle תמונה המגיבים ליפוזומים ומדידה של microbubble Cavitation שלהם על עירור לייזר דופק

Photo-responsive nanoparticles (NPs) have received considerable attention because of their potential in providing spatial, temporal, and dosage control ...

Selective Cell Elimination from Mixed 3D Culture Using a Near Infrared Photoimmunotherapy Technique

ביעור Cell סלקטיבי מן תרבות 3D מעורבת באמצעות טכניקה האדומה קרוב Photoimmunotherapy

Recent developments in tissue engineering offer innovative solutions for many diseases. For example, tissue engineering using induced pluripotent stem ...

Preparation of Silicon Nanowire Field-effect Transistor for Chemical and Biosensing Applications

הכנת טרנזיסטור הסיליקון Nanowire שדה ותוצאה עבור יישומים כימיים biosensing

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we ...