Development of near infrared emitting Ag2X (X: S and Te) quantum dots and hybrid nanoparticles

Yakın Kızılötesi Bölgesinde Işıyan Kuantum Noktacıkları (YKBIKN) biyoteknoloji ve enerji uygulamaları için son zamanlarda büyük önem kazanmıştır . Gümüş kalkogenitler, özellikle Ag2S, düşük bant aralık enerjileri ile her iki uygulama için büyük bir potansiyele sahiptir. Bununla birlikte, Genellikle organik çözücülerde sentezlenen ve doğası hidrofobik olan Ag2S YKBIKN, biyo - uygulamalar için uygun değildir. Litaratürde suda sentezlenmiş birkaç çalışma vardır ama bu yöntemler oldukça karmaşıktır. Bunun yanında, Ag2S YKBIKN nın bugüne kadar rapor edilen kuantum ışıma verimleri % 3 altındadır. Ag2S YKBIKN sulu sentetik yoldan tek aşamada tiyol bağlı kaplamalar kullanılarak sentezlenmiştir. Yakın Kızılötesi I. Bölgede (YKB-I) ışıyan, kolloidal açıdan kararlı ve son derece ışıma verimi yüksek olan Ag2S KN ları 2-merkaptopropionik asit kaplaması ile hazırlanmıştır. Parçacıklar yakın bant-kenar emisyonu göstermiştir. Bu Ag2S-2MPA YKBIKN 780-950 nm aralığında dalgaboyu ayarlanabilir emisyon maximumuna sahiptirler. Bunlar, YK boyası olan LDS 798 e göre ışıma verimleri % 7-39 arasında değişen, literatürdeki en yüksek FotoLüminesans Kuantum Verimlerine (FLKV) sahiptirler. Bu sistemdeki en önemli gelişme ihtiyacı, tüm pratik amaçlar için YKB-I daha geniş aralalıkta ayarlanabilir emisyona ve yüksek FLKV ne sahip parçacıklar hazırlamaktır. Ag2S YKBIKN ikinci seti, suda Mezo- 2,3- dimerkapto süksinik asit ( DMSA) ayrışması ile sentezlenmiştir. Su içinde DMSA 'nın yavaş ayrışması, FLKV yaklaşık %7 civarında olan parçacıkların emisyonunun 730-920 nm dalgaboyu aralığında daha iyi ayarlanmasını sağlamıştır. Bu FLKV değerleri Ag2S–2MPA YKBIKN için elde edilen değerler kadar yüksek değildir fakat avantajı, bu aralıkta ışıyan parçacıkların FLKV optik prob olarak kullanılmaları için yeterince yüksektir. Potansiyel optik ajanlar olarak 2-MPA ve DMSA kaplı Ag2S - YKBIKN in vitro sitotoksisitelari tespit edilmiştir. Her ikisi de , MCF - 7 ve HeLa kanser hücresi hatlarında ve hatta daha hassas olan NIH / 3T3 hücrelerinde (0.84 mg / ml seviyesinde oldukça yüksek doz) hemen hemen hiç bir toksisite göstermemiştir. Buna ek olarak, YKBIKN nın hücre ve kan bileşenleri ile etkileşimi bu taneciklerin kan ile çok uyumlu olduğunu göstermiştir. Bu parçacıkların, bu hücre hatlarında internalizasyonu ve endozomal bölmelere dağılımı görülmüştür. Bu sonuçlar, Ag2S YKBIKN nın YKB ışımaları, yüksek kuantum verimine sahip olmaları ve mükemmel sito ve hemo uyumlu olmaları, tıbbi alanda ve biyoteknolojik uygulamalar için oldukça ümit verici KN olduklarını göstermektedir. Bu çalışmada geliştirilen bir diğer yeni malzeme , optik ve süperparamanyetik özelliklere sahip olan hibrit nanoparçacıklardır. Burada, biyo-uyumlu ve MR aktif SüperParamanyetik Demir Oksit Nanopartiküllerinin ( SPDONs ) ve biyo-uyumlu YKB lüminesan Ag2S-2MPA kuantum noktacıklarından oluşan hibrit nanotanecikler basit fazlı ligand değiştirme yöntemiyle hazırlandı. Bir dizi, kolloidal olarak kararlı, YKB-I ışıyan ve manyetik tepkiye sahip hibrit nanoparçacıklar hazırlanmıştır. Hibritlerin manyetik bileşeni, in vitro hücre alımı ve sitotoksisite deneyleri ile kanıtlandığı gibi hücresel etkileşim ve alım, bu parçacıkların manyetik hedeflenmesi ile artmıştır. Bu hibritler HeLa kanser hücrelerinin konfokal lazer mikroskopisi ile etkili bir şekilde görüntülenmesinde kullanılmıştır. Bu parçacıkların sito-uyumlu olmaları, yüksek lüminesan özelliklerine ve manyetik tepkiye sahip olmaları, in vivo uygulamaları için büyük bir potansiyelleri olduğunu göstermektedir. Son olarak ,YKB ışıyan çok daha geniş bir aralıkta emisyonu ayarlanabilir gümüş kalkojenit KN geliştirmek için, alaşımlı Ag2S ve daha düşük band aralığına sahip Ag2Te denendi. 2-MPA kaplı Ag2Te ve Ag2TexS1-x YKBIKN nın suda sentezinde, Te/S, kaplama/Ag, farklı kalkojen kaynaklarının ve kalkojen ekleme sırasının parçacık özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Ag2Te-2MPA ve Ag2TexS1-x-2MPA YKBIKN YKB-I 900-1100 nm arasında iki-modlu (iki pike sahip) ışıma yapmaktadırlar (ilk pik 920-950 nm ve ikinci pik 1000-1050 nm arasında ayarlanabilmektedir). Böyle iki modlu emisyon profillerinin kökeni araştırılmış ve tartışılmıştır ve başka çalışmalarda önerilmiştir. Bu kuantum noktacıkları aynı zamanda in vitro hücre çalışmalarında toksik olmadığı görülmüş ve HeLa hücrelerinde sitoplazmaya alınımları ve dağılımları, optik etiket olarak büyük bir potansiyele sahip olduklarını gösterdi. Genel olarak, 700-900 nm biyolojik penceresinde, literatürdeki en yüksek kuantum verimiyle ışıyan farklı gümüş kalkojenit kuantum noktacıkları ve bunların SPDONs ile hibritleri geliştirilmiş ve in vitro çalışmalarda , toksik olmadıkları ve kan ile uyumlu, optik problar oldukları gösterilmiştir.