Hvordan man dyrker uorganiske funktionelle nanomaterialer - kvanteprikker - i kernen af ​​levende celler

Dyrkning af uorganiske funktionelle nanomaterialer, såsom kvanteprikker, direkte i kernen af ​​levende celler giver forskere hidtil usete muligheder for at studere cellulære processer, manipulere genekspression og udvikle nye terapeutiske strategier. Kvanteprikker er halvleder nanokrystaller, der udviser unikke optiske og elektroniske egenskaber på grund af kvanteeffekter. Denne tutorial giver en trin-for-trin protokol til syntese af kvanteprikker inde i kernen af ​​levende pattedyrceller.

Materialer:

- Pattedyrcellelinje af interesse (f.eks. HeLa, COS-7)

- Cellekulturmedium (f.eks. Dulbecco's Modified Eagle Medium, DMEM)

- Føtalt bovint serum (FBS)

- Penicillin-Streptomycin antibiotisk opløsning

- Quantum dot precursor materialer (f.eks. cadmiumselenid (CdSe) eller cadmium tellurid (CdTe) salte)

- Natriumborhydrid (NaBH4)

- L-ascorbinsyre

- Polyethylenimin (PEI)

- Nuklear lokaliseringssignal (NLS) peptid

- Transfektionsreagens (f.eks. Lipofectamine 2000)

Procedure:

1. Cellekultur:

- Vedligeholde pattedyrscellelinjen af ​​interesse i et cellekulturmedium suppleret med FBS og penicillin-streptomycin antibiotisk opløsning.

- Pladér cellerne på glasdækglas eller i kulturskåle til mikroskopi og andre analyser.

2. Syntese af Quantum Dot Precursorer:

- Forbered en stamopløsning af quantum dot precursor-materialet (f.eks. CdSe- eller CdTe-salte) i et egnet opløsningsmiddel (f.eks. chloroform eller dimethylformamid).

- For CdSe-kvanteprikker, opløs CdSe-saltet i trioctylphosphin (TOP) og tilsæt trioctylphosphinoxid (TOPO) som stabiliseringsmiddel.

- For CdTe kvanteprikker, opløs CdTe saltet i TOP og tilsæt tellurpulver og TOPO.

3. Kernemålrettet peptidkonjugation:

- Konjuger quantum dot precursor-opløsningen med NLS-peptidet for at sikre nuklear lokalisering.

- Bland NLS-peptidet med quantum dot precursor-opløsningen og omrør i flere timer eller natten over.

- Rens den NLS-konjugerede quantum dot precursor-opløsning ved hjælp af centrifugering eller membranfiltrering.

4. Kvantepunktsyntese i celler:

- Transficer cellerne med den NLS-konjugerede kvantedot-precursoropløsning ved hjælp af et passende transfektionsreagens (f.eks. Lipofectamine 2000).

- Følg producentens instruktioner for transfektionsprotokollen.

- Inkuber cellerne i tilstrækkelig tid (f.eks. 24-48 timer) til at muliggøre kvantepunktsyntese i kernen.

5. Reduktion og stabilisering:

- Efter inkubation behandles cellerne med et reduktionsmiddel (f.eks. NaBH4) og et stabiliseringsmiddel (f.eks. L-ascorbinsyre) for at reducere quantum dot precursorerne og øge deres stabilitet.

- Forbered en frisk opløsning af NaBH4 og L-ascorbinsyre i cellekulturmedium.

- Tilsæt opløsningen af ​​reduktions- og stabiliseringsmiddel til cellerne og inkuber i kort tid (f.eks. 1-2 timer).

6. Billedbehandling og analyse:

- Brug fluorescensmikroskopi til at visualisere kvanteprikkerne, der vokser i kernen af ​​levende celler.

- Konfokal mikroskopi eller super-opløsning billeddannelsesteknikker kan give detaljerede oplysninger om lokaliseringen og morfologien af ​​kvanteprikkerne.

- Analyser kvanteprikkernes optiske egenskaber, såsom emissionsspektre, intensitet og fotostabilitet, for at vurdere deres funktionalitet og egnethed til specifikke applikationer.

Yderligere overvejelser:

- Valget af quantum dot precursor materialer og betingelserne for syntese kan påvirke størrelsen, formen og sammensætningen af ​​de kvanteprikker, der dannes i cellerne.

- Optimering af transfektions- og syntesebetingelserne kan være nødvendig for at opnå effektiv nuklear lokalisering og kvanteprikdannelse.

- Passende kontroller, såsom celler behandlet med ikke-konjugerede kvanteprik-precursorer eller celler uden transfektion, bør inkluderes for at sikre nøjagtig fortolkning af resultaterne.

Ved at følge denne protokol kan forskere med succes dyrke kvanteprikker direkte i kernen af ​​levende celler, hvilket muliggør udforskningen af ​​nye veje inden for bioimaging i nanoskala, cellulær nanoteknik og nanomedicin.