Синтез ядро оболочка легированный лантаноиды Upconversion нанокристаллов для сотовых приложений

В последние годы легированный лантаноиды upconversion нанокристаллов (универсальные) широко используются как альтернатива обычных органических красителей и квантовые точки в биомедицинских приложений, которые основаны главным образом на их выдающиеся химические и оптические свойства, включая большой биосовместимость, высокая устойчивость к Фотообесцвечивание и выбросов узкой полосой пропускания^1,2,3. Что еще более важно они могут служить перспективных nanotransducer с отличным ткани проникновения глубины в естественных условиях для преобразования NIR регионах через несколько фотонных и ближней ИК-области спектра (NIR) возбуждения в широкий спектр выбросов от УФ, видимой, upconversion процесс^4,5. Эти уникальные свойства делают легированный лантаноиды универсальные служить вектором особенно многообещающим для зондирования биологических, биомедицинских изображений и заболеваний theranostics^6,,78.

Общие компоненты универсальные основаны главным образом на легированных лантаноиды ионов в матрице изолирующие хост, содержащий сенсибилизатор (например, Yb^{3 +}, Nd^{3 +}) и активатор (например, Tm^{3 +}, Er^{3 +}, Хо ^{3 +}) в рамках кристалл однородно⁹. Различные оптического излучения от нанокристаллов приписывается локализованные электронных перехода в пределах 4f орбитали лантаноиды активаторов вследствие их лестница как аранжированный энергетический уровень¹⁰. Таким образом важно, чтобы точно контролировать размер и морфология синтезированных универсальные с многокомпонентных лантаноиды активаторов. По праву некоторые перспективные методы хорошо созданы для подготовки легированный лантаноиды универсальные, включая термического разложения, Сопредседатель осадки высокой температуры, гидротермального синтеза, золь гель обработки, т. д.^{11 , 12 , 13} среди этих подходов, метод высокотемпературной Сопредседатель осадков является одним из наиболее популярным и удобным стратегий для синтеза универсальные, который строго контролироваться подготовить желаемого высокого качества нанокристаллов с единообразной формой и распределение по размерам в относительно короткое время реакции и лоу кост¹⁴. Однако большинство наноструктур синтезируется этот метод главным образом ограничен с гидрофобным лигандами как олеиновой кислоты и oleylamine, которые обычно препятствуют их дальнейшему bioapplication из-за ограниченной растворимости гидрофобные лиганд в водном растворе ¹⁵. Таким образом, это необходимо для выполнения подходящей поверхности природную подготовить биосовместимых универсальные в биологических приложений в пробирке и в естественных условиях.

Здесь мы представляем подробную экспериментальной процедуры для синтеза ядро оболочка универсальные наноструктур через метод совместного осадки высокой температуры и возможности модификации технику для functionalize Биосовместимых полимеров на поверхности универсальные для дальнейшее сотовой приложений. Это универсальные nanoplatform включает в себя три лантаноиды ионов (Yb^{3 +}, Nd^{3 +}и Tm^{3 +}) в нанокристаллов приобретать сильное синий выбросов (~ 480 Нм) на свет возбуждения NIR 808 нм, который имеет большую глубину проникновения в живой ткани. Хорошо известно, что Nd^{3 +}-легированный универсальные отображения свернутого водные эффекты поглощения и перегрева на этом спектральные окна (808 нм) по сравнению с обычными UCNs на 980 нм облучения^{16,17, 18}. Кроме того, использовать универсальные в биологических системах, гидрофобные лигандами (олеиновая кислота) на поверхности универсальные, sonication в раствор кислоты¹⁹, во-первых, удаляются. Затем лиганд свободной Универсальные дальнейшие изменения с Биосовместимых полимеров (полиакриловой кислоты, ПАА) приобрести большой растворимость в водных растворах²⁰. Кроме того, в качестве доказательства в концепция в клеточных приложений, универсальные гидрофильные далее функционализированных с молекулярной лигандами (dibenzyl cyclooctyne, DBCO) для конкретных локализации на N₃-меткой клеточной мембраны. По НИР свет (808 нм) облучения, upconverted синий выбросов на 480 Нм можно эффективно активировать свет закрытого канала белок, channelrhodopsins-2 (ChR2), на поверхности клеток и таким образом облегчить приток катионита (например, Ca^{2 +} ионный) через мембраны клеток живых.

Это видео протокол предусматривает возможные методологии легированный лантаноиды универсальные синтеза, биосовместимых модификации поверхности и универсальные bioapplication в живых клетках. Любые различия в методах синтеза и химические реактивы, используемые в Нанокристаллические роста будет влиять на размер распределения, морфология и upconversion Спектры люминесценции (UCL) окончательный универсальные наноструктур, используемая в экспериментах по ячейке. Этот подробный видео-протокол готов помочь новых исследователей в этой области для улучшения воспроизводимость универсальные с методом высокотемпературной Сопредседатель осадков и избежать наиболее распространенных ошибок в универсальные биосовместимых модификации поверхности для дальнейшей Сотовый приложений.