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Enhanced Luminescence of a Quantum Dot Complex Following Interaction with Protein for Applications in Cellular Imaging, Sensing, and White-Light Generation
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2019-03-25 , DOI: 10.1021/acsanm.9b00233 Satyapriya Bhandari 1 , Sabyasachi Pramanik , Naba Kumar Biswas , Shilaj Roy , Uday Narayan Pan
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2019-03-25 , DOI: 10.1021/acsanm.9b00233 Satyapriya Bhandari 1 , Sabyasachi Pramanik , Naba Kumar Biswas , Shilaj Roy , Uday Narayan Pan
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Herein, we report the sustainable, cost-effective, and greener surface modification strategy of a quantum dot complex (QDC)—comprised of zinc chalcogenide quantum dot (Qdot; for example, undoped ZnS and Mn2+-doped ZnS) and surface zinc quinolate (ZnQ2) complexes—following interaction with bovine serum albumin (BSA) protein. The interaction of BSA with QDC led to an enhancement in their luminescence properties (such as the quantum yield and emission lifetime), solubility, and stability (in water), compared to their bare form. The enhanced luminescence properties of BSA coupled with QDC—also termed herein as the BSA–QDC nanocomposite—are due to the BSA-induced structural rigidity of the ZnQ2 complex (being present on the surface of zinc chalcogenide Qdot). The highly green luminescent nontoxic BSA–QDC nanocomposite—consisting of undoped ZnS and the ZnQ2 complex—showed better imaging capability of HeLa cells in comparison to only QDC and sensing ability of an enzyme (trypsin) with a detection limit of 0.06 μM. Interestingly, the interaction of BSA to a dual-emitting QDC (consisting of orange-emitting Mn2+-doped ZnS Qdot and a green-emitting surface ZnQ2 complex) resulted in the generation of white light (which is hard to achieve from only dual-emitting QDC at λex = 330 nm), with chromaticity coordinates of (0.33, 0.35) and (0.29, 0.35), color rendering indexes of 86 and 80, and correlated color temperatures of 5646 and 7377 K, in liquid and solid phases, respectively. This may open up a new paradigm toward sustainable and user-friendly surface modification strategies for the fabrication of advanced nanoscale materials, with anticipated uses in imaging, sensing, and light-emitting applications.
中文翻译：
与蛋白质相互作用后量子点复合物的增强发光，用于细胞成像，传感和白光产生
本文中，我们报告了一种量子点复合物（QDC）的可持续，具有成本效益且更绿色的表面修饰策略，该复合物由硫属元素锌量子点（例如Qdot；未掺杂的ZnS和Mn 2+掺杂的ZnS）和表面锌组成喹诺酮（ZnQ 2）复合物-与牛血清白蛋白（BSA）蛋白相互作用之后。与它们的裸露形式相比，BSA与QDC的相互作用导致其发光特性（例如量子产率和发射寿命），溶解度和稳定性（在水中）的增强。与QDC耦合的BSA增强的发光特性（在本文中也称为BSA-QDC纳米复合材料）归因于BSA诱导的ZnQ 2的结构刚性络合物（存在于硫属元素锌Qdot的表面）。与未掺杂的ZnS和ZnQ 2复合物组成的高度绿色发光的无毒BSA-QDC纳米复合材料，与仅QDC和酶（胰蛋白酶）的检测能力（检测限为0.06μM）相比，显示出更好的HeLa细胞成像能力。有趣的是，BSA与双发射QDC的相互作用（由橙色发射的Mn 2+掺杂的ZnS Qdot和绿色发射的表面ZnQ 2络合物组成）导致产生白光（很难仅通过白光实现）。λex处的双发射QDC＝ 330nm），在液相和固相中分别具有（0.33，0.35）和（0.29，0.35）的色度坐标，显色指数分别为86和80，以及相关色温分别为5646和7377K。这可能会为可持续和用户友好的表面改性策略开辟新的范式，以用于制造先进的纳米级材料，并有望在成像，传感和发光应用中使用。
更新日期：2019-04-01
中文翻译：
与蛋白质相互作用后量子点复合物的增强发光，用于细胞成像，传感和白光产生
本文中，我们报告了一种量子点复合物（QDC）的可持续，具有成本效益且更绿色的表面修饰策略，该复合物由硫属元素锌量子点（例如Qdot；未掺杂的ZnS和Mn 2+掺杂的ZnS）和表面锌组成喹诺酮（ZnQ 2）复合物-与牛血清白蛋白（BSA）蛋白相互作用之后。与它们的裸露形式相比，BSA与QDC的相互作用导致其发光特性（例如量子产率和发射寿命），溶解度和稳定性（在水中）的增强。与QDC耦合的BSA增强的发光特性（在本文中也称为BSA-QDC纳米复合材料）归因于BSA诱导的ZnQ 2的结构刚性络合物（存在于硫属元素锌Qdot的表面）。与未掺杂的ZnS和ZnQ 2复合物组成的高度绿色发光的无毒BSA-QDC纳米复合材料，与仅QDC和酶（胰蛋白酶）的检测能力（检测限为0.06μM）相比，显示出更好的HeLa细胞成像能力。有趣的是，BSA与双发射QDC的相互作用（由橙色发射的Mn 2+掺杂的ZnS Qdot和绿色发射的表面ZnQ 2络合物组成）导致产生白光（很难仅通过白光实现）。λex处的双发射QDC＝ 330nm），在液相和固相中分别具有（0.33，0.35）和（0.29，0.35）的色度坐标，显色指数分别为86和80，以及相关色温分别为5646和7377K。这可能会为可持续和用户友好的表面改性策略开辟新的范式，以用于制造先进的纳米级材料，并有望在成像，传感和发光应用中使用。
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