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

Yazarlar alzbeta Magdolenova akış sitometri ile ona yardım için minnettarız. Yazarlar GACR proje Nr. 18-12533S mali destek kabul. Mikroskopi, Avrupa Bölgesel Kalkınma Fonu ve Çek Cumhuriyeti'nin devlet bütçesi tarafından ortaklaşa finanse edilen Konfokal ve Floresan Mikroskopi Laboratuvarı'nda gerçekleştirildi. CZ.1.05/4.1.00/16.0347 ve CZ.2.16/3.1.00/21515 ve Çek-BioImaging büyük RI projesi LM2015062 tarafından desteklenmiştir.

1. Yakın kızılötesi yayan AuNCs hazırlanması (1)
<ol><li>7.8 mg (37.8 μmol) tiyotik asit (TA) ve 60 μL 2M NaOH 23.4 mL ultrasaf su (direnç 18.2 MΩ.cm 25 °C) ekleyin ve tamamen eriyene kadar karıştırın (en az 1,000 rpm). TA'nın daha hızlı çözülmesi için karışımı sonicate. Sentez için taze hazırlanmış TA çözeltisi önerilir.</li>
	<li>Çözeltiye 10,2 μL HAuCl4·3H2O (470 mg/mL) sulu çözelti ekleyin.</li>
	<li>15 dakika sonra, 480 μL NaBH4 (1.9 mg/mL) k...

NIR yayan AuNCs altın öncül çözeltisi (HAuCl4)uygun tiyol ligands ile tedavi edildi bir aşağıdan yukarıya bir yaklaşım kullanılarak sentezlenmiş, Au3 azalmatakip . Sulu çözeltideki metal iyonlarının azaltılması, ultra küçük NC'ler21yerine büyük nano partiküller ile sonuçlanma eğilimindedir. Ultra küçük (≤2 nm) PL AuNC'ları hazırlamak için, sentetik koşullar büyük parçacıkların oluşumunu önlemek ve ultra küçük kümelerin oluşumunu...

Son on yılda, ultrasmall (≤ 2 nm) fotolüminesan altın nanokümeler (PL AuNCs) hem temel araştırma ve pratik,uygulamalar,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10için umut verici problar olarak ortaya çıkmıştır ., Onların birçok arzu özellikleri yüksek fotostabilite dahil, tunable emisyon maxima, uzun emisyon ömürleri, büyük Stokes vardiya, düşük toksisite, iyi biyouyumluluk, böbrek temizliği ve kolay biyokonjugasyon. PL AuNCs yakın kızılötesi (NIR) spektral bölgeye mavi fotolüminesans sağlayabilir, küme içindeki atomların sayısına bağlı olarak11 ve yüzey ligand12doğasına . NIR (650-900 nm) yayan AuNCs özellikle uzun vadeli in vitro ve hücre ve dokuların in vivo görüntüleme için umut verici, onlar içsel otofloresans ile minimum örtüşme nedeniyle yüksek sinyal-gürültü oranı sunuyoruz, zayıf saçılma ve emilimi, ve NIR ışık yüksek doku penetrasyonu13,14.
Son yıllarda, Au-S kovalent etkileşimleri yararlanmak çeşitli yaklaşımlar nir-PL AuNCs tiyol içeren ligands13,15,,16,17çeşitli ile kaplı hazırlamak için geliştirilmiştir. Biyomedikal uygulamalar için AuNC'ler bağlayıcı etkileşimleri kolaylaştırmak için biyolojik bir bileşenle işlevsel hale getirilmelidir. Bu nedenle, sulu çözücüde kolayca işlevsel hale getirilebilen yüksek kolloidal stabiliteye sahip AuNC'lar son derece arzu edilir. Mevcut protokolün genel amacı, tiyotik asit ve polietilen glikol (PEG) ayrıntılı olarak sulu bir ortamda istihdam ederek yüzeyde işlevselkarboksilik asit grubu ile AuNCs daha önce bildirilen18 hazırlık ve asit-amin kaplin yöntemi aşağıdaki birincil amin taşıyan moleküller ile bunların konjugasyon tanımlamaktır. Sentez kolaylığı ve yüksek tekrarlanabilirlik nedeniyle, bu protokol kimya dışı geçmişe sahip araştırmacılar tarafından kullanılabilir ve uyarlanabilir.
AuNC'lerin biyomedikal araştırmalardaki uygulamaları için en önemli gerekli durumlardan biri, hücrelerin içindeki AuNC'leri gözlemleme ve ölçme yeteneğidir. Hücreler tarafından nanopartikül alımını izlemek için mevcut yöntemler arasında, akış sitometri (FCM) ve konfokal lazer tarama mikroskopisi (CLSM) hücrelerin çok sayıda floresan nanomalzemelerin içselleştirilmesi hızlı ölçümler sağlayan sağlam, yüksek iş sahibi yöntemleri sunuyoruz19. Burada, ek boyalara gerek kalmadan hücrelerin içindeki PL AuNC'lerin doğrudan ölçümü ve analizi için FCM ve CLSM yöntemi de sunulmuştur.

<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

Son on yılda, floresan altın nanokümeler (AuNcs) biyolojik uygulamalarda artan popülaritesi tanık olmuş ve büyük çabalar onların gelişimine ayrılmıştır. Bu protokolde, suda çözünür, biyouyumlu ve kolloid olarak kararlı yakın kızılötesi yayan AuNC'ların hazırlanması için yeni geliştirilmiş, kolaybir yöntem ayrıntılı olarak tanımlanmıştır. Bu oda sıcaklığı, aşağıdan yukarıya kimyasal sentez, sulu çözeltide tiyotik asit ve tiyol modifiye polietilen glikol ile kapatılan kolay işlevselauNC'lar sağlar. Sentetik yaklaşım ne organik çözücüler veya ek ligand değişimi ne de üremek için sentetik kimya geniş bilgi gerektirir. Ortaya çıkan AuNCs ücretsiz yüzey karboksilik asitler sunuyoruz, hangi auncs fotolüminesan özellikleri olumsuz etkilemeden serbest amin grubu taşıyan çeşitli biyolojik moleküller ile işlevsel olabilir. HeLa hücreleri tarafından AVuF alımının akış sitometrik nicelleştirme ve konfokal mikroskobik görüntüleme için hızlı ve güvenilir bir prosedür de tanımlanmıştır. Büyük Stokes kayması nedeniyle, AÜ'lerin yakın kızılötesi fotolüminesansının etkin bir şekilde saptanması için akış sitometrisi ve konfokal mikroskopideki filtrelerin doğru şekilde ayarlanması gereklidir.

NIR PL AuNC'ler AU3+'tan TA varlığında hazırlandı ve daha sonra thiol ile sonlandırılan PEG (MW 2,000) AuNC yüzeyine bağlandı ve Şekil 1'degösterilen iş akışını takiben 1 elde edildi. 1 ve 3-(aminopropil) trihenylphosphonium (TPP) bromür arasında Amidik kaplin sağlanan 2. Beklendiği gibi, soğurma spektrumları(Şekil 2a)AuNCs 1 ve 2 karakteristik...

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

İşlevselleştirilebilir, yakın kızılötesi yayan fotolüminesan altın nanokümelerin hazırlanması ve bunların hela hücrelerinin içinde akış sitometrisi ve konfokal lazer tarama mikroskopisi ile doğrudan saptanması için güvenilir ve kolay tekrarlanabilir bir yöntem tanımlanmıştır.

Biyolojik Uygulamalar için Yakın Kızılötesi Yayan Altın Nanokümelerin Sentezi

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

Bu işlevselleştirilebilir sentezi için basit bir protokoldür, yakın kızılötesi fotolüminesan altın nanokümeler yayan ve ticari bir kurulum kullanarak bunların tespiti. Bu tekniğin en önemli avantajlarından biri tiyol-fonksiyonel ligand eki ve altın nanokümelerin yüzeyinde amin fonksiyonel ligand kaplin olumsuz fotolüminesan özellikleri ve bobin stabiliteetkilemez olmasıdır. Bu yoğun fotolüminesans özellikleri ve biyomoleküller ile konjugasyon kombinasyonu düşük konsantrasyonlu aniliitler in vitro tespiti için izin verecektir öngörülebilir, biosensing, çözünme, ve biyo-görüntüleme.Prosedürü gösteren klaudia Kvakova, benim doktora öğrencisi olacaktır. Akış sitometrisi araştırma asistanı Alzbeta Magdolenova tarafından gösterilecek. Mikroskobik kısmı, Lenka Libusova Laboratuvarı'ndan yüksek lisans öğrencisi Vaclav Bocan tarafından gösterilecek.23,4 mililitre ultrasaf suya 60 mikrolitre de 7,8 miliyotik asit ekleyerek ve tamamen eriyene kadar karışımı karıştırarak başlayın. Daha sonra çözeltiye 10,2 mikrolitre hidrojen tetrakloraurate ekleyin ve 15 dakika sonra, 480 mikrolitre taze hazırlanmış sodyum borohidrit ekleyin ve şiddetle karıştırın. Reaksiyon karışımını bir gecede karıştırmaya devam edin.Ertesi gün, üç kilodalton moleküler ağırlık kesme ile ultrafiltrasyon üç döngüleri kullanarak çözüm arındırın, sonra çözeltiye tiyol sonlandırılmış polietilen glikol 15.6 miligram ekleyin, 7 ve 7.5 arasında pH ayarlamak ve nanoküme 1 elde etmek için karışımı bir gecede karıştırın. Ertesi gün, dağılım arındırmak için santrifüj ve filtrasyon üç döngütekrarlayın. Nanocluster 1 çözeltisini DYP ile karıştırın ve pH'ı tek molar hidrojen klorür ile 4,5'e ayarlayın.EDC HCL fazlalığı ekleyerek reaksiyonu başlatın ve ilk saat boyunca karışımın pH'ını izleyin. pH altının üzerine çıkarsa hidrojen klorür ekleyerek azaltın. Oda sıcaklığında bir gecede reaksiyon karışımını karıştırın.Ertesi gün, daha önce nanocluster 2 elde etmek için açıklandığı gibi santrifüj ve filtrasyon üç döngüleri gerçekleştirin. 24 mililitre lik bir hacimde ultra saf su ile seyreltin. Hücreleri 12 kuyuluk bir plakaya, kuyu başına 20.000 hücrelik bir yoğunlukta tohumlayın.48 saat boyunca kuluçkaya yat, sonra orta aspire ve iyi başına nano tanecikleri 500 mikrogram ile veya olmadan tam kültür ortamı 400 mikrolitre ekleyin. Nanoküme içselleştirme için hücreleri 37 derecelik santigrat kantine geri döndürün. İki saat sonra, hücreleri standart tripsinizasyon ile ayırın.Polipropilen mikrosantrifüj tüpler ve santrifüj beş dakika için 350 kez g ve dört derece santigrat onları toplayın. FcM tamponu el yazması talimatlara göre hazırlayın ve hücre peletlerini yıkamak için bir mililitre arabellek kullanın. Hücreleri beş dakika daha santrifüj edin, sonra FCM tamponunun 500 mikrolitresinde yeniden askıya alın ve dört santigrat derecede saklayın.Numunenin satın alınmasından önce, cihazın ilgili optik konfigürasyona sahip olduğundan emin olun. 780'i 60'ın üzerinde bandpass filtresini 405A dedektörünün önüne yerleştirin. Beş mililitrelik polistiren yuvarlak dipli tüp kullanarak tüm örnekleri hücre süzgeci kapağı ile filtreleyin.Sitometre yapılandırmasını belirtin. Hücrelerin dağılımını göstermek için FSC-A ve SSC-A'nın iki parametrelik nokta çizimini çizin. Doublets'ı dışlamak için, FSC-H ile FSC-A'nın iki parametrelik nokta çizimini oluşturun ve örnekteki göreli floresan yoğunluğunu izlemek için floresan kanal alanı için tek parametreli bir histogram çizin.Olay olaylarını en aza indirmek için düşük akış hızında işlenmemiş örnek edinin. Satın alma sırasında, FSC ve SSC arsa üzerinde ölçekte işlenmemiş nüfus almak için PMT gerilimleri ayarlayın. Gerekirse, fl kanalı için PMT voltajlarını ayarlayarak lekesiz popülasyonu histogramın sol köşesine yerleştirin.Ardından yazılımdaki belirli Kapı sekmesini seçin ve istenen popülasyonun etrafına uygun bir kapı çizin. Geçidin içindeki hücreler bir sonraki kontrol noktasına hareket edecek. Denemeyi ayarlayın ve verileri kaydedin.24 saat sonrası tohumlama, HeLa hücreleri ile orta 0,5 mililitre içeren her yemek odasına 2 100 mikrogram ekleyin. Kuvöze çanak dönün ve hücrelerin nanokümeleri içselleştirmek için izin, sonra orta atmak ve önceden ısıtılmış, taze orta hücreleri yıkayın. Her odayı 800 mikrolitre taze orta ile doldurun ve görüntülemeye devam edin.Hücreleri görüntülemek için Plan-APOCHROMAT içeren bir konfokal mikroskop ve 63x yağ nesnel lens kullanın. Çanak ters sahnede 37 santigrat dereceye kadar ısıtılır ve nemlendirilmiş, % 5 karbondioksit atmosferi ile birlikte monte edin. Uygun bir ışın ayırıcıile %2 güç teset 405 nanometre lazer kullanarak dahilileştirilmiş altın nanokümeleri algılayın ve algılama dalga boylarının 650 ile 760 nanometre arasında ayarını ayarlayın.Görüntünün çözünürlüğünü 2048 piksel olarak ayarlayın. Edinme hızı ayarında, bir pikselin yaklaşık dört mikrosaniye lik bir süreyi hedefleyin ve görüntüyü ortalama iki kez elde edin, ardından iğne deliğini bir alan birimine ayarlayın ve daha yüksek hassasiyet için foton sayma modunu kullanın. Dic ile doğru aydınlatma ve aktarılan ışık için Kohler'in kondansatör ve alan durağı ayarı kullanın.İletilen ışığı elde etmek için, lazer dalga boyu için uygun bir ışın ayırıcısı ayarlamak için emin olun, herhangi bir floresan dedektörü atanmış olmadan% 0.7 güç bir 488 nanometre lazer kullanın. Absorpsiyon spektrumları altın nanokümeler 1 ve 2 karakteristik bir yüzey plazmon bandı na sahip olmadığını ve 550 ila 850 nanometre geniş emisyon göstermek belirtti. Fotolüminesans, DYP'nin 1 yüzeye bağlanmasından sonra kuvvetle artmıştır.Nanokümelerden gelen emisyon da 365 nanometrelik BIR UV ışığı altında görülüyordu. Emisyon kararlıydı ve dalga boyu uyarma dalga boyundan bağımsızdı ama UV ışığı yla heyecanlandığında yoğunluk maksimaldı. Akım sitometrisi HeLa hücreleri tarafından nanocluster 2 alımını doğrulamak için kullanıldı.Yakın floresan hem kuluçka süresi ne de nanoküme 2 konsantrasyonuna bağlıydı. Hücrelerdeki altın nanokümeler standart konfokal lazer tarama mikroskobu ile noninvaziv olarak görüntülendi. Hücreler nanoküme 2 ile boyanmış ve 24 saatlik kuluçkadan sonra hücrelerin içinde parlak kırmızı fotolüminesans gözlenmiştir.Bu protokolü denerken, tepkisiz ve hidrolize sodyum borohidritin çıkarılmasının çok önemli olduğunu, aksi takdirde tiyitlü polietilen glikolin altın nanoküme yüzeyine bağlanmayacağını unutmamak gerekir. Ayrıca, altın nanokümelerin fotolüminesansı 560 nanometreden başlar. Confokal mikroskopi deneylerinde arka plan otofloresan önlemek için, fotonlar 650 nanometre yukarıda toplanmalıdır.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Monolayer sentezi, Montaj ve Karakterizasyonu Protein Monolayer Elektrokimya Korumalı Altın Nanopartikül Filmler

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

Gümüş Tohum aracılığı Büyüme Yöntemi ile Altın Nanostar Sentezi

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

Geniş bant Tıbbi Görüntüleme Uygulamaları Ultrason Optik Dedektörü

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

Yerinde Sıvıda Biyolojik Montajlar TEM

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

Aracı Olarak bir lipozomal-kapsüllü Yakın-Kızılötesi floroforun Floresan-söndürme<em&gt; İn Vivo</em&gt; Optik Görüntüleme

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

Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

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

Darbe Lazer Tahrik olma üzerine Altın Nanopartikül Entegre Fotoğraf duyarlı lipozomlar ve Bunların Mikro-kabarcık Kavitasyon Ölçülmesi Sentezi

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

Bir Yakın Kızılötesi Photoimmunotherapy Tekniği Karışık 3D Kültür seçici hücre Eliminasyon

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

Kimya ve Biyoalgılayıcı Uygulamaları için Silikon Nanotel Alan etkili Transistör hazırlanması

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