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Water-Soluble and Bright Luminescent Cesium–Lead–Bromide Perovskite Quantum Dot–Polymer Composites for Tumor-Derived Exosome Imaging
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2019-11-12 , DOI: 10.1021/acsabm.9b00837
Avijit Pramanik 1 , Kaelin Gates 1 , Shamily Patibandla 1 , Dalephine Davis 1 , Salma Begum 1 , Riwad Iftekhar 1 , Saadman Alamgir 1 , Shekyra Paige 1 , Maurice M Porter 1 , Paresh Chandra Ray 1
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2019-11-12 , DOI: 10.1021/acsabm.9b00837
Avijit Pramanik 1 , Kaelin Gates 1 , Shamily Patibandla 1 , Dalephine Davis 1 , Salma Begum 1 , Riwad Iftekhar 1 , Saadman Alamgir 1 , Shekyra Paige 1 , Maurice M Porter 1 , Paresh Chandra Ray 1
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Cesium–lead-halide perovskite quantum dots (PQDs) are a highly promising class of the next-generation optical material for bioimaging applications. Herein, we present a nanocomposite strategy for the design of water-soluble, highly luminescence CsPbBr3 PQD nanocomposites without modifying the crystal symmetry and photoluminescence (PL) property. Water-soluble PQDs are reproducibly synthesized via encapsulating CsPbBr3 PQDs with polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)-block-polystyrene (PS–PEB-PS) and poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol (PEG–PPG-PEG). In the reported design, the polystyrene triblock polymers strongly interact with the hydrophobic parts of PQDs, and the water-soluble PEG moiety acts as a protection layer to effectively prevent degradation of PQDs in water. The outer shell PEG layer also helps to develop biocompatible PQDs. Reported data indicate that encapsulating CsPbBr3 PQDs with a polymer helps to improve the photoluminescence quantum yield (PLQY) from 83% to 88%, which may be due to a decrease in the surface defects after the effective polymer coating. Experimental data show that the PL intensity from CsPbBr3 PQD nanocomposites remains unchanged even after 30 days of exposure in air. Similarly, reported data indicate that nanocomposites retain their luminescence properties in water for the first 8 days and then decrease slowly to 60% of its initial PL intensity after one month. On the other hand, the PL emission for the PQD without polymer encapsulation is completely quenched within a few hours. Exosomes are a highly promising avenue for accessing tumor type and stage and monitoring cancer treatment response. Reported data reveal that anti-CD63 antibody-attached PQD nanocomposites are capable of tracking triple-negative MDA-MB-231 breast tumor-derived exosomes via binding using anti-CD63 antibody and selective green luminescence imaging using PQD nanocomposites.
中文翻译:
用于肿瘤衍生外泌体成像的水溶性和明亮发光铯-铅-溴化物钙钛矿量子点-聚合物复合材料
铯-卤化铅钙钛矿量子点(PQD)是一类非常有前途的用于生物成像应用的下一代光学材料。在此,我们提出了一种纳米复合材料策略,用于在不改变晶体对称性和光致发光 (PL) 特性的情况下设计水溶性、高发光 CsPbBr 3 PQD 纳米复合材料。水溶性 PQD是通过将 CsPbBr 3 PQD与聚苯乙烯-嵌段-聚(乙烯-丁烯)-嵌段-聚苯乙烯 (PS-PEB-PS) 和聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)包封而可重现地合成的-块-聚(乙二醇(PEG-PPG-PEG)。在报道的设计中,聚苯乙烯三嵌段聚合物与 PQD 的疏水部分强烈相互作用,水溶性 PEG 部分充当保护层,有效防止 PQD 在水。外壳 PEG 层还有助于开发生物相容性 PQD。报告的数据表明,用聚合物封装 CsPbBr 3 PQD有助于将光致发光量子产率 (PLQY) 从 83% 提高到 88%,这可能是由于有效聚合物涂层后的表面缺陷. 实验数据表明, CsPbBr 3的 PL 强度即使在空气中暴露 30 天后,PQD 纳米复合材料仍保持不变。同样,报告的数据表明,纳米复合材料在水中的前 8 天保持其发光特性,然后在一个月后缓慢降低至其初始 PL 强度的 60%。另一方面,没有聚合物封装的 PQD 的 PL 发射在几个小时内完全熄灭。外泌体是获取肿瘤类型和分期以及监测癌症治疗反应的非常有前景的途径。报告的数据显示,附着有抗 CD63 抗体的 PQD 纳米复合材料能够通过使用抗 CD63 抗体的结合和使用 PQD 纳米复合材料的选择性绿色发光成像来跟踪三阴性 MDA-MB-231 乳腺肿瘤衍生的外泌体。
更新日期:2019-11-13
中文翻译:

用于肿瘤衍生外泌体成像的水溶性和明亮发光铯-铅-溴化物钙钛矿量子点-聚合物复合材料
铯-卤化铅钙钛矿量子点(PQD)是一类非常有前途的用于生物成像应用的下一代光学材料。在此,我们提出了一种纳米复合材料策略,用于在不改变晶体对称性和光致发光 (PL) 特性的情况下设计水溶性、高发光 CsPbBr 3 PQD 纳米复合材料。水溶性 PQD是通过将 CsPbBr 3 PQD与聚苯乙烯-嵌段-聚(乙烯-丁烯)-嵌段-聚苯乙烯 (PS-PEB-PS) 和聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)包封而可重现地合成的-块-聚(乙二醇(PEG-PPG-PEG)。在报道的设计中,聚苯乙烯三嵌段聚合物与 PQD 的疏水部分强烈相互作用,水溶性 PEG 部分充当保护层,有效防止 PQD 在水。外壳 PEG 层还有助于开发生物相容性 PQD。报告的数据表明,用聚合物封装 CsPbBr 3 PQD有助于将光致发光量子产率 (PLQY) 从 83% 提高到 88%,这可能是由于有效聚合物涂层后的表面缺陷. 实验数据表明, CsPbBr 3的 PL 强度即使在空气中暴露 30 天后,PQD 纳米复合材料仍保持不变。同样,报告的数据表明,纳米复合材料在水中的前 8 天保持其发光特性,然后在一个月后缓慢降低至其初始 PL 强度的 60%。另一方面,没有聚合物封装的 PQD 的 PL 发射在几个小时内完全熄灭。外泌体是获取肿瘤类型和分期以及监测癌症治疗反应的非常有前景的途径。报告的数据显示,附着有抗 CD63 抗体的 PQD 纳米复合材料能够通过使用抗 CD63 抗体的结合和使用 PQD 纳米复合材料的选择性绿色发光成像来跟踪三阴性 MDA-MB-231 乳腺肿瘤衍生的外泌体。