home Технология производства Производственное оборудование
Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Industrial materials >> Наноматериалы

Возобновляемый флуоресцентный зонд BHN-Fe3O4 @ SiO2 Гибридная наноструктура для Fe3 + и ее применение в биоимиджинге

Аннотация

Многофункциональный флуоресцентный зонд BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктура для Fe 3+ был спроектирован и разработан. Имеет хороший избирательный отклик на Fe 3+ с гашением флуоресценции и может быть переработан с помощью внешнего магнитного поля. С добавлением ЭДТА (2,5 × 10 −5 M) к последующему продукту Fe 3+ -BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 , Fe 3+ может быть удален из комплекса, и его способность зондирования флуоресценции восстанавливается, что означает, что этот составной зонд флуоресценции двухпозиционного типа может быть обращен и повторно использован. В то же время зонд успешно применялся для количественного определения Fe 3+ в линейном режиме с нижним пределом обнаружения 1.25 × 10 −8 М. Кроме того, BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктурный зонд успешно используется для обнаружения Fe 3+ в живых клетках HeLa, что демонстрирует его большой потенциал в обнаружении с помощью биоимиджинга.

Фон

Разработка новых методов обнаружения всех видов малых молекул и ионов стала важной задачей для научных исследователей. Как один из незаменимых ионов металлов в метаболических процессах, Fe 3+ играет важную и решающую роль во множестве биологических процессов, таких как функция и патология мозга, транскрипция генов, иммунная функция и размножение млекопитающих [1,2,3,4,5,6,7,8,9]. Медицинские исследования показывают, что метаболические или биологические процессы нормальны для нормального функционирования всех живых клеток только тогда, когда Fe 3+ концентрация находится в подходящем диапазоне. Когда Fe 3+ концентрация в живом организме отклоняется от допустимого диапазона, некоторые заболевания или серьезные нарушения могут быть вызваны метаболическими или биологическими процессами [10,11,12]. Несмотря на то, что были разработаны различные методы обнаружения Fe 3+ [13,14,15], флуоресцентный метод является более эффективным и мощным из-за его простоты в эксплуатации, высокой чувствительности и селективности, а также низкого предела обнаружения [16,17,18,19,20].

В этих флуоресцентных зондах на основе молекул не решены некоторые проблемы, касающиеся безопасности, возможности повторного использования и повторного использования. Например, как указано в [21], используемые малые молекулы токсичны. Эти недостатки, присущие флуоресцентным зондам на основе молекул, полностью ограничивают их практическое применение. Решить проблему безопасности вышеупомянутых флуоресцентных зондов для Fe 3+ предложен другой технический подход с использованием неорганических носителей, включенных в низкомолекулярные флуоресцентные зонды. В таком новом подходе известно, что неорганические материалы, такие как магнитные наночастицы, металлические наночастицы, нанотрубки и мезопористый диоксид кремния, могут быть использованы в конструкции флуоресцентных зондов [22,23,24]. Среди всех этих неорганических материалов магнитокремнеземный сердечник-оболочка Fe 3 О 4 @SiO 2 Наночастицы обладают преимуществами их низкой токсичности, высокой биосовместимости, простого разделения с помощью внешнего магнитного поля и большой площади поверхности, которая может быть привита флуоресцентными зондами, по сравнению с другими материалами в областях распознавания и разделения молекул или ионов [25,26,27]. Следовательно, этот новый подход предоставляет нам возможный способ реализовать приложение для обнаружения Fe 3+ , особенно в плане безопасности, низкой токсичности и высокой биосовместимости.

В данной работе своеобразный многофункциональный магнитный BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктурный флуоресцентный датчик для Fe 3+ был разработан и синтезирован. Обладает хорошей чувствительностью и избирательностью к Fe 3+ с заметным тушением флуоресценции в CH 3 CN / H 2 О (1:1, v / v ) при комнатной температуре. Применяя внешнее магнитное поле, зонд можно отделить от раствора. При добавлении ЭДТА в систему Fe 3+ удаляется из комплекса с восстановлением интенсивности флуоресценции. Кроме того, конфокальная флуоресцентная визуализация с использованием клеток HeLa показала, что зонд можно применять для обнаружения Fe 3+ в живых клетках. Следовательно, полученный BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 проявляет превосходную селективность, растворимость в воде, обратимость и возможность повторного использования, что способствует обнаружению Fe 3+ .

Методы / экспериментальные

Синтез Fe 3 О 4 @SiO 2 Наночастицы

Fe 3 О 4 Наночастицы магнетита были синтезированы согласно [28]. Затем они были покрыты тонким слоем кремнезема с помощью модифицированного метода Штёбера [29] для получения стабильного Fe 3 О 4 @SiO 2 . Тетраэтилортосиликат (TEOS) гидролизовали наночастицами магнетита в качестве затравки в смеси этанол / вода. Полученный Fe 3 О 4 @SiO 2 наночастицы со средним диаметром 50–60 нм использовались в качестве носителей наночастиц флуоресцентных сенсоров.

Синтез BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 Наноструктура

N -бутил-4-бис (2-гидроксиэтил) амино-1,8-нафталимид (BHN) синтезируют по методике, описанной ранее [30, 31]. Первый промежуточный продукт был синтезирован реакцией между 4-бром-1,8-нафталевым ангидридом и n -бутиламин. Затем промежуточное соединение реагировало с диэтаноламином, давая BHN. ESI-MS:m / z 357,3 (M + H + ). 1 H ЯМР (CDCl 3 , 400 МГц): δ (частей на миллион):0,95 (т, 3H, Дж =8,0 Гц); 1,41 (м, 2H); 1,66 (м, 2H); 2,69 (м, 2H); 3,60 (т, 4H, Дж =5,0 Гц); 3,86 (т, 4H, Дж =5,0 Гц); 4,08 (т, 2H, Дж =8,0 Гц); 7,33 (д, 1H, Дж =8,0 Гц); 7,58 (т, 1H, Дж =8,0 Гц); 8,38 (д, 1 H, Дж =8,0 Гц); 8,41 (дд, 1H, Дж =8,0 Гц); 8,84 (дд, 1H, Дж =8,0 Гц).

BHN (356 мг, 1 ммоль) и 3-изоцианатопропил-триэтоксисилан (IPTES, 494 мг, 2 ммоль) смешивали в безводном THF (15 мл) при комнатной температуре. Затем раствор кипятили с обратным холодильником в течение 48 ч в атмосфере N 2 . . После этого растворитель выпаривали, и неочищенный продукт дополнительно очищали колоночной флэш-хроматографией (силикагель, петролейный эфир / CH 2 Cl 2 / метанол 50/50/1) с получением 255 мг (30%) BHN-IPTES в виде желтого порошка. ESI-MS:m / z 851,5 (M + H + ). 1 H ЯМР:(400 МГц, CDCl 3 ): δ (частей на миллион) 0,60 (т, 4H, Дж =8,0 Гц); 0,98 (т, 3H, Дж =8,0 Гц); 1,21 (м, 18H); 1,45 (м, 2H); 1,58 (м, 4H); 1,70 (м, 2H); 3,13 (м, 4H); 3,73 (т, 2H, Дж =5,0 Гц); 3,82 (м, 12H); 4,16 (м, 4H); 4,24 (м, 4H); 4,94 (м, 2H); 7,38 (д, 1H, Дж =8,0 Гц); 7,70 (т, 1H, Дж =8,0 Гц); 8,45 (д, 1H, J =8,0 Гц); 8,50 (дд, 1H, J =8,0 Гц); 8,58 (дд, 1H, J =8,0 Гц).

Сто миллиграммов высушенного Fe 3 О 4 @SiO 2 наночастицы и 300 мг (0,35 ммоль) BHN-IPTES суспендировали в безводном толуоле (15 мл). Раствор кипятили с обратным холодильником в течение 12 ч при 110 ° C в атмосфере N 2 . для получения BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 . Наночастицы собирали центрифугированием (10000 об / мин) и многократно тщательно промывали безводным этанолом. Контролируя флуоресценцию верхней жидкости, можно полностью удалить непрореагировавшие органические молекулы. Затем BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктуру окончательно высушили в вакууме в течение ночи.

Результаты и обсуждение

Дизайн BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2

Fe 3 О 4 @SiO 2 наночастицы - многообещающий кандидат для создания безопасного, пригодного для вторичной переработки и многоразового использования Fe 3+ флуоресцентный датчик из-за его низкой токсичности, высокой биосовместимости и удобной утилизации с помощью внешнего магнитного поля. По сравнению с другими флуорофорами 1,8-нафталимид имеет большой стоксов сдвиг, большую длину волны излучения и удобство модификации с использованием других боковых цепей и высоким квантовым выходом. Итак, с введением правильной боковой цепи его можно привить к Fe 3 О 4 @SiO 2 наночастицы для получения безопасного, пригодного для вторичной переработки и многоразового использования Fe 3+ флуоресцентный датчик с замечательным флуоресцентным откликом.

Как известно, Fe 3+ легко координируется с атомами O и N, поэтому мы модифицировали 1,8-нафталимид диэтаноламином, чтобы 1,8-нафталимид обладал способностью обнаруживать Fe 3+ как показано на рис. 1а. В диэтаноламине гидроксиэтиловая и сложноэфирноамидная составляющие служили рецепторной единицей. Наконец, модифицированный 1,8-нафталимид был привит на Fe 3 О 4 @SiO 2 посредством реакции гидролиза-конденсации между Si (OEt) 3 и гидроксил на поверхности Fe 3 О 4 @SiO 2 как показано на рис. 1b.

а Синтез BHN. б Синтез BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2

Структура BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2

На изображении ПЭМ, показанном на рис. 2а, типичная структура ядро ​​/ оболочка BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 четко отображается. Хотя магнитный сердечник без покрытия легко агрегировать в жидкости, оболочка из диоксида кремния на поверхности магнитных наночастиц может предотвратить агрегацию и улучшить диспергируемость. Наночастицы оксида железа были успешно захвачены кремнеземной оболочкой и хорошо диспергированы. Также можно видеть, что общие диаметры структур ядро ​​/ оболочка находятся в узком распределении от 50 до 60 нм с ядром из оксида железа 10 нм, что ниже его суперпарамагнитного критического размера и подходит для использования в качестве наночастицы-носителя флуоресцентного зонда.

а ПЭМ изображение BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (масштабная линейка 50 нм.). б Рентгенограммы Fe 3 О 4 / Цитрат, Fe 3 О 4 @SiO 2 , и BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 . c ИК-Фурье спектры Fe 3 О 4 @SiO 2 и BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 . г Кривые ТГ и ДТА Fe 3 О 4 @SiO 2 и BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2

На рис. 2b показаны порошковые дифрактограммы Fe 3 . О 4 , Fe 3 О 4 @SiO 2 , и BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 . Шесть характерных дифракционных пиков чистого Fe 3 О 4 можно проиндексировать до 220, 311, 400, 422, 511 и 440 отражений магнетита. Однако пики XRD, приписываемые Fe 3 О 4 имеют низкую интенсивность в Fe 3 О 4 @SiO 2 и BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 , откуда следует, что Fe 3 О 4 наночастицы покрыты оболочкой из аморфного кремнезема. Оболочка из кремнезема может снизить относительное содержание Fe 3 О 4 ядра, а затем влияют на пиковые интенсивности. Кроме того, широкий пакет XRD обнаруживается при низком угле дифракции от 20 ° до 30 ° в Fe 3 О 4 @SiO 2 и BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 , что соответствует аморфному состоянию SiO 2 оболочки, окружающие Fe 3 О 4 наночастицы.

Изучить условия модификации BHN-IPTES на поверхности Fe 3 О 4 @SiO 2 наночастиц измеряется их инфракрасный спектр с преобразованием Фурье (FT-IR). Как показано на рис. 2c, обе две кривые демонстрируют типичную полосу колебаний -OH, растягивающуюся на силаноле при 3400-3500 см -1 . и от 1000 до 1200 см −1 [32]. Это указывает на то, что не весь силанол на Fe 3 О 4 @SiO 2 наночастицы были ковалентно модифицированы. Полоса на 1630 см −1 представляет собой изгибную моду колебаний −OH [33]. Полосы с центром на 1109 ( νas ) и 800 см −1 можно отнести к силоксану (-Si-O-Si-) [34]. Вышеуказанные пики указывают на наличие кремнеземной оболочки. Дополнительные пики на 2965 и 2934 см −1 были обнаружены в BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 , соответствующий колебанию -CH алифатических и ароматических групп [32, 35]. Полоса на 1697, 1590 и 1516 см −1 BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 происходит от изгибных колебаний −CH 3 из части BHN [36]. Эти результаты демонстрируют присутствие органической молекулы в магнитном материале BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 .

Суперпарамагнитные свойства магнитных наночастиц играют жизненно важную роль для их биологического применения. Дополнительный файл 1. На рисунке S1 показана кривая намагничивания BHN-Fe 3 . О 4 @SiO 2 который был измерен с помощью магнитометра с вибрирующим образцом в диапазоне от -15000 до 15000 Э при 300 К. Результат согласуется с выводом о том, что диаметр магнитного Fe 3 О 4 наночастицы размером менее 30 нм обычно суперпарамагнитны при комнатной температуре [37]. Величина намагниченности насыщения для синтезированного BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 составляет около 4,02 emu / g. Что еще более важно, из петли гистерезиса BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктура, можно обнаружить, что она проявляет суперпарамагнитные свойства, и никакой коэрцитивной силы в петле гистерезиса не наблюдалось. Это явление было связано с тем, что сердечник из магнетита имеет небольшой диаметр около 10 нм. В то же время кремнеземная оболочка препятствует агрегации магнетитового ядра. Итак, BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктура может также демонстрировать хорошую диспергируемость.

Отклик флуоресценции BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2

Чтобы проверить реакцию флуоресценции BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 для различных ионов металлов измерения флуоресценции проводили в CH 3 CN / H 2 О 1:1 ( v / v ) раствор при pH 7,36 в буфере HEPES. Концентрация BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 составляет 0,2 г / л (что соответствует свободной органической молекуле примерно 3,34 × 10 -5 M, согласно TGA, см. Рис. 2d), а различные ионы металлов Ag + , Аль 3+ , Ca 2+ , CD 2+ , Co 2+ , Cr 3+ , Cu 2+ , Hg 2+ , K + , Ли + , Mg 2+ , Mn 2+ , Na + , Pb 2+ , Zn 2 + , и Fe 3+ (все в виде перхлоратных солей) были 5,0 × 10 −5 М. Как показано на рис. 3а, при добавлении Fe 3+ наблюдалось значительное тушение флуоресценции. , но не было обнаружено значительного уменьшения интенсивности флуоресценции в тех же условиях при добавлении других ионов металлов, кроме Cu 2+ . Cu 2+ вызовет небольшое гашение флуоресценции и отклик через 20 мин. Однако при тех же условиях обнаружения Fe 3+ вызывает реакцию через 2 мин и гаснет, очевидно, через 5 мин (рис. 3c). Спектры поглощения BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (0,2 г / л) в присутствии различных концентраций Fe 3+ (От 0 до 200 мкМ), как показано на рис. 3d. Когда Fe 3+ добавляли постепенно, поглощение BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 при 250 и 350 нм постепенно увеличивается, что указывает на то, что BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктура, согласованная с Fe 3+ постепенно.

а Отклики флуоресценции BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 с различными катионами. Длина волны возбуждения 415 нм. Спектры регистрировали каждые 2 мин после добавления ионов металлов. б Конкурс Fe 3+ -BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 по отношению к катионам. Изменение флуоресцентного излучения BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (0,2 г / л) при добавлении ионов металлов (каждый ион металла составляет 5 × 10 −5 M) в канале 3 CN / H 2 O 1:1 (буфер HEPES pH 7,36) при комнатной температуре. c Время отклика BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 с Fe 3+ и Cu 2+ . г УФ-видимое титрование BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (0,2 г / л) с Fe 3+ . е Флуоресцентное титрование BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (0,2 г / л) с Fe 3+ . На вставке:интенсивности флуоресценции при 518 нм при различных концентрациях Fe 3+ . . е График работы BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 с Fe 3+

Затем флуоресцентное титрование с Fe (ClO 4 ) 3 в канале 3 CN / H 2 О 1:1 ( v / v) был применен для понимания комбинации BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 в сторону Fe 3+ ионы. Как показано на рис. 3e, флуоресцентное излучение BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (0,2 г / л) постепенно уменьшается при различных концентрациях (от 0 до 100 мкМ) Fe 3+ были добавлены в CH 3 CN / H 2 О 1:1 ( v / v ) HEPES-буфер, который указывает на то, что BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктура, согласованная с Fe 3+ количественно образовать комплекс. Эксперимент флуоресцентного титрования предполагает, что константа ассоциации log β для Fe 3+ связывание с BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 рассчитывается как 8,23. Линейное увеличение флуоресценции от BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктура наблюдалась при добавлении Fe 3+ от 0 до 20 мкМ, а предел обнаружения BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 в Fe 3+ было найдено 1.25 × 10 −8 M при флуориметрическом анализе. Результаты флуоресцентного титрования и графика работы показали соотношение связывания 1:1 для Fe 3+ . с BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (Рис. 3е). Результаты экспериментов по конкуренции катионов показаны на рис. 3b, и можно было обнаружить, что селективность и чувствительность BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 в Fe 3+ на них не влияют ионы других металлов.

Здесь заметное уменьшение интенсивности флуоресценции можно объяснить следующим образом:Интенсивность флуоресценции BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 , который возбуждается лампой 415 нм, демонстрирует высокую флуоресценцию при 518 нм из-за 1,8-нафталимида, который имеет большую сопряженную систему. Кроме того, электронодонорная группа в структуре одновременно влияет на флуоресценцию системы. При стабильном хелатировании с Fe 3+ атомом O и атомом N в четвертом положении 1,8-нафталимида перенос электрона или энергии между катионом металла и флуорофором вызывает эффект электронного поглощения, вызывая тушение флуоресценции [38] (рис. 4а).

а Схематическое изображение BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 с Fe 3+ . б Обратимость BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 в сторону Fe 3+ . Врезка:фотография BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 с Fe 3+ обработкой ЭДТА (2,5 × 10 −5 M) под УФ-светом 415 нм. c График флуоресценции BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (0,2 г / л) с попеременным добавлением 2,5 × 10 −5 M Fe 3+ («Выключено») и EDTA («включено»). г BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (0,2 г / л) был диспергирован на внешнем магните в CH 3 CN / H 2 O 1:1 (буфер HEPES pH 7,36)

Тушение флуоресценции добавлением Fe 3+ к раствору BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 был полностью обратимым. При добавлении ЭДТА (2,5 × 10 −5 M) до Fe 3+ -BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 В системе интенсивность флуоресценции практически восстановилась до исходного уровня BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (Рис. 4б). Кроме того, возможность повторного использования оценивалась путем многократного добавления Fe 3+ -EDTA циклы в системе с заменой BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 Интенсивность флуоресценции регистрируется после каждого шага, и соответствующие данные показаны на рис. 4c. Понятно, что BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 демонстрирует отличную возможность повторного использования, потому что только редкие потери в BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 чувствительность к Fe 3+ наблюдалась после пяти повторений Fe 3+ -ЭДТА циклы. Благодаря своим магнитным свойствам BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 имел обратную магнитную ответственность. Как показано на рис. 4d, его можно легко отделить от дисперсии (0,2 г / л) через 10 мин, поместив магнит рядом с дисперсией, а затем повторно диспергировать при легком встряхивании при удалении магнита. Эта способность к магнитной сепарации и свойство распознавания BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктура обеспечивает простой и эффективный способ отделения Fe 3+ а не через фильтрацию. Более важно то, что обратная магнитная ответственность BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктуры будут ключевым фактором при оценке их пригодности для вторичной переработки [39]. В сочетании с его магнитными свойствами показано, что BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 нашел широкое применение в биологической системе в качестве эффективного неорганико-органического гибридного сенсора для Fe 3+ .

Для биологического применения критически важно, чтобы датчик был пригоден для измерения конкретного иона металла в физиологическом диапазоне pH. Как показано на рис. 5а, интенсивности флуоресценции BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 с / без Fe 3+ при различных значениях pH. Интенсивность флуоресценции BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 немного уменьшается при добавлении Fe 3+ в кислых условиях, поскольку протонирование атома N в четвертом положении 1,8-нафталимида приводит к слабой координационной способности Fe 3+ . Затем резкое изменение флуоресценции Fe 3+ -BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 Система была обнаружена при нейтральном pH и в слабощелочных условиях. Здесь BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 демонстрирует отличное Fe 3+ чувствительность, когда pH находится в диапазоне от 5,84 до 10,52, что указывает на то, что BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 Ожидается, что зонд будет применяться в этих сложных средах или биологических системах.

а Интенсивность флуоресценции BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 и Fe 3+ -BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 при различных значениях pH при комнатной температуре. Канал 3 CN / H 2 О 1:1, λ бывший =415 нм. б Светлопольное изображение и флуоресцентное изображение клеток HeLa с BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 . ( c ) Светлопольное изображение и флуоресцентное изображение клеток HeLa с BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 и Fe 3+

Чтобы дополнительно продемонстрировать способность BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 для обнаружения Fe 3+ в живых системах мы провели эксперимент на живых клетках HeLa. Прежде всего, мы исследовали жизнеспособность клеток BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 и Fe 3+ -BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 с использованием теста МТТ. Клетки HeLa инкубировали с BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 в RPMI-1640 в течение 0,5 ч при 37 ° C, а затем Fe (ClO 4 ) 3 добавляли для инкубации в течение 0,5 ч. Затем наблюдали конфокальные флуоресцентные изображения клеток HeLa, и они показали отличную окрашивающую способность, когда концентрация сенсора и Fe (ClO 4 ) 3 до 0,2 г / л и 5 × 10 −5 М. Затем мы провели эксперимент по флуоресцентной микроскопии, чтобы исследовать более высокую градацию его применения в сложных биологических системах. Как показано на фиг. 5b, клетки HeLa выращивали на планшете с 12 отверстиями при 37 ° C и в 5% CO 2 атмосферу в течение 24 ч, затем обработали BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 (0,2 г / л) и инкубировали в течение 0,5 ч, при этом клетки проявляли сильную зеленую флуоресценцию. Затем клетки обрабатывали 5 × 10 −5 M Fe (ClO 4 ) 3 . Через 0,5 часа мы действительно наблюдали заметное уменьшение флуоресценции (рис. 5c). Таким образом, можно сделать вывод, что BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 можно использовать для изображения Fe 3+ в живых клетках.

Заключение

Таким образом, новый многофункциональный флуоресцентный зонд BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктура для Fe 3+ был успешно разработан и синтезирован. Зонд BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 может выборочно реагировать на Fe 3+ с тушением флуоресценции и эффективным отделением Fe 3+ с внешним магнитным полем. Встроенная система флуоресцентного мониторинга двухпозиционного типа показывает, что зонд можно перевернуть и использовать повторно. В то же время зонд успешно применялся для количественного определения Fe 3+ с низкими пределами обнаружения. Кроме того, BHN-Fe 3 О 4 @SiO 2 наноструктурный зонд успешно используется для обнаружения Fe 3+ в живых клетках HeLa, что демонстрирует его большой потенциал в обнаружении с помощью биоимиджинга.

Сокращения

BHN:

N -бутил-4-бис (2-гидроксиэтил) амино-1,8-нафталимид

EDTA:

Этилендиаминтетрауксусная кислота

FT-IR:

Инфракрасное преобразование Фурье

IPTES:

3-изоцианатопропил-триэтоксисилан

ТЕМ:

Просвечивающая электронная микроскопия

TEOS:

Тетраэтилортосиликат

TGA:

Термогравиметрический анализ

THF:

Тетрагидрофуран

XRD:

Рентгеновская порошковая дифракция


Наноматериалы

  • Металл
  • Смола
  • волокно
  • Композитный материал
  • Наноматериалы
  • Полимерные материалы
  • Биопрепараты
  • Краситель
  • Специи
    1. Применение металлического молибдена и его сплавов
    2. Достижения и проблемы флуоресцентных наноматериалов для синтеза и биомедицинских приложений
    3. Гибридный композит на основе наноструктурированного диоксида кремния / золота и целлюлозы с амино-POSS, получе…
    4. Ультратонкий идеальный поглотитель и его применение в качестве плазмонного датчика в видимой области
    5. Получение наноструктуры Au @ TiO2 - оболочка и ее применение для разложения и обнаружения метиленового синего
    6. Синтез композита поли (3,4-этилендиокситиофен) / золото / графен в твердом состоянии и его применение для амперо…
    7. Молекулярно отпечатанные диски Core-Shell CdSe @ SiO2 / CD в качестве ратиометрического флуоресцентного зонда для опред…
    8. Моноклональное антитело к гепараназе, меченное магнитными золотыми наночастицами, и его последующее примене…
    9. Улучшенный поглотитель ближнего инфракрасного диапазона:двухэтапный структурный черный кремний и его приме…
    10. Понимание преимуществ и проблем гибридного производства