Los nanocristales eFluor son una clase de fluoróforos hechos de puntos cuánticos semiconductores . Los nanocristales se pueden proporcionar como amina primaria , carboxilato o grupos no funcionales en la superficie, lo que permite la conjugación con las biomoléculas que elija el investigador. Los nanocristales se pueden conjugar con anticuerpos primarios que se utilizan para citometría de flujo , inmunohistoquímica , microarrays , formación de imágenes in vivo y microscopía .
Tamaño
Las propiedades de emisión óptica de los nanocristales eFluor vienen dictadas principalmente por su tamaño, como se explica en la siguiente sección. Hay al menos dos aspectos a considerar cuando se habla del "tamaño" de un punto cuántico: el tamaño físico de la estructura del semiconductor y el tamaño de toda la fracción del punto cuántico, incluidos los ligandos asociados y el recubrimiento hidrófilo. El tamaño de la estructura del semiconductor se tabula a continuación y refleja el diámetro del punto cuántico esférico sin ligandos. Los nanocristales eFluor se vuelven dispersables en agua con una capa lipídica de polietilenglicol ( PEG ) patentada que funciona como una capa hidrófila protectora alrededor del punto cuántico, así como para reducir la unión no específica [1] Mediante mediciones de dispersión de luz dinámica , el El radio hidrodinámico de todos los nanocristales eFluor varía de 10 a 13 nm.
Nombre de nanocristales | Longitud de onda de emisión (nm) | 1ra excitación aproximada | Diámetro (nm) | Peso molecular * ( g / mol ) | Extinción * (1.a excitación, M −1 cm −1 ) | Composición |
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eFluor 490NC | 490 ± 3 nanómetro | 470 | 3.4 | 13,491 | 5,95 E4 | CdSe / ZnS |
eFluor 525NC | 525 ± 3 nanómetro | 505 | 4.3 [2] | 13,055 | 5.78 E4 | CdSe / ZnS |
eFluor 545NC | 545 ± 3 nanómetro | 525 | ** | 20,248 | 7.74 E4 | CdSe / ZnS |
eFluor 565NC | 565 ± 3 nanómetro | 550 | 4.8 [2] | 27,225 | 1.05 E5 | CdSe / ZnS |
eFluor 585NC | 585 ± 3 nanómetro | 570 | ** | 47,559 | 1,57 E5 | CdSe / ZnS |
eFluor 605NC | 605 ± 3 nanómetro | 590 | 6.1 [2] | 95,009 | 2.53 E5 | CdSe / ZnS |
eFluor 625NC | 625 ± 3 nanómetro | 610 | 7.1 [2] | 205,074 | 4.58 E5 | CdSe / ZnS |
eFluor 650NC | 650 ± 3 nanómetro | 640 | 8.7 [2] | 740,299 | 1.11 E6 | CdSe / ZnS |
eFluor 700NC | 690 ± 10 nanómetro | N / A | 3.8 | 115,385 | 3,24 E6 (a 350 nm) | InGaP / ZnS |
* Valores basados en relaciones literarias. [3] | ||||||
** Aún no hay medición disponible |
Propiedades y estructura
Los puntos cuánticos son fluoróforos únicos en relación con los tintes orgánicos , como la fluoresceína o la rodamina, porque están compuestos de metales semiconductores, en lugar de una estructura de enlace de carbono conjugado π. Con los colorantes orgánicos, la longitud del marco conjugado π ( confinamiento cuántico ), así como los grupos laterales (donadores / sustractores de electrones o halógenos ) tienden a dictar los espectros de absorción y emisión de la molécula. Los puntos cuánticos semiconductores también trabajan en el concepto de confinamiento cuántico, (a menudo denominado teoría de " partículas en una caja ") donde un excitón se forma dentro de la red cristalina por un fotón incidente de mayor energía. El electrón y el agujero del excitón tienen una energía de interacción que se ajusta cambiando el tamaño físico del punto cuántico. Los colores de absorción y emisión están ajustados de manera que los puntos cuánticos más pequeños confinan el excitón en un espacio físico más estrecho y aumentan la energía. Alternativamente, un punto cuántico más grande confina el excitón en un espacio físico más grande, reduciendo la energía de interacción del electrón y el agujero y disminuyendo la energía del sistema. Como se muestra en la tabla anterior, el diámetro de los puntos cuánticos de CdSe está relacionado con la energía de emisión, de modo que los puntos cuánticos más pequeños emiten fotones hacia el rango de longitud de onda azul (energía más alta) y los puntos cuánticos más grandes emiten fotones hacia el rango de longitud de onda roja ( menor energía.)
A la derecha están los espectros representativos de absorción (azul) y emisión (rojo) del nanocristal eFluor-605. El espectro de absorción de los nanocristales muestra una serie de picos superpuestos sobre un fondo que se eleva exponencialmente hacia el ultravioleta, donde el pico de absorción de energía más bajo surge del 1S.3 ⁄ 2 -1Setransición, [4] y se ha correlacionado con el tamaño físico del punto cuántico. [3] Generalmente conocido como el "primer excitón" y es la característica de absorción principal que se utiliza para determinar tanto el tamaño como la concentración de la mayoría de los puntos cuánticos.
Los espectros de fotoluminiscencia de los puntos cuánticos también son únicos en relación con los tintes orgánicos, ya que son típicamente curvas en forma de Gauss sin cola roja en el espectro. El ancho del pico de fotoluminiscencia representa la heterogeneidad en la dispersión de tamaño de los puntos cuánticos, donde una dispersión de gran tamaño conducirá a picos de emisión amplios, y la dispersión de tamaño ajustada conducirá a picos de emisión estrechos, a menudo cuantificados por el ancho completo a la mitad del máximo. (FWHM) valor. Los nanocristales eFluor se especifican a ≤30 nm FWHM para los nanocristales de CdSe y ≤70 nm FWHM para los nanocristales InGaP eFluor 700.
Referencias
- ↑ Langer, R .; Tirrell, DA (1 de abril de 2004). "Diseño de materiales para biología y medicina" . Naturaleza . 428 (6982): 487–492. doi : 10.1038 / nature02388 . PMID 15057821 . S2CID 4361055 ..
- ^ a b c d e Jennings, Travis L .; Becker-Catania, Sara G .; Triulzi, Robert C .; Tao, Guoliang; Scott, Bradley; Sapsford, Kim E .; Spindel, Samantha; Oh, Eunkeu; Jain, Vaibhav; Delehanty, James. B.; Prasuhn, Duane E .; Boeneman, Kelly; Algar, W. Russ; Medintz, Igor L. (2011). "Nanocristales semiconductores reactivos para bioetiquetado quimioselectivo y análisis multiplexado". ACS Nano . 5 (7): 5579–5593. doi : 10.1021 / nn201050g . ISSN 1936-0851 . PMID 21692444 .
- ^ a b Yu, W .; Qu, L .; Guo, W .; Peng, X. (2003). "Determinación experimental de los coeficientes de extinción dependientes del tamaño de nanocristales de CdTe, CdSe y CdS de alta calidad". Chem. Mater . 15 : 2845. doi : 10.1021 / cm034081k .
- ^ Norris, DJ Bawendi (1996). "Medición y asignación del espectro óptico dependiente del tamaño en puntos cuánticos CdSe". Physical Review B . 53 (24): 16338–16346. doi : 10.1103 / physrevb.53.16338 . PMID 9983472 .