Quantum Dots based on Indium Phosphide (InP): the Effect of Chemical Modifications of the Organic Shell on Interaction with Cultured Cells of Various Origins


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

CdSe and CdTe-based semiconductor fluorescent nanocrystals, also called quantum dots (QDs), attract the attention of biologists due to their wide range of emission in a visible light interval, high fluorescence quantum yield and photostability. However, their application is limited because of possible toxicity of cadmium. Indeed, there is a probability of metal leakage from QDs cores as a result of damage of both inorganic and organic layers of shells covering QDs. An alternative to cadmium QDs could be nanostructures having as a core, for example, non-toxical indium phosphide (InP), also emitting in the visible region of the spectrum. At present, there is few works on the use of these particles in biology. In this study, a comparative analysis of the spectral-luminescent properties of two InP/ZnS-QDs samples coated with PEG carrying- COOH or -NH2 functional groups was performed. The obtained data were compared with the characteristics of CdSe/ZnS-QDs coated with PEG. The photophysical properties of all QDs in aqueous solution corresponded to the information claimed by manufacturers, but the fluorescence quantum yield of InP-based nanoparticles was found to be lower than that of CdSe-QDs. We also show that the photoluminescence of all types of QDs at pH 4.0 was lower than at pH 7.4, while the decrease in fluorescence intensity was minimal in the case of QDs-PEG-COOH. Studying the uptake of all three types of QDs by J774 macrophages, we found that the fluorescence spectra of internalized QDs do not change in comparison with those in solution. All three types of QDs after 24 hours of incubation were accumulated in the cells, but while QDs-NH2 and QDs without reactive groups were detected mainly in vesicular-like discrete structures, the QDs-COOH were diffusely distributed throughout the cytoplasm. This fact indicates different mechanisms of interaction with cell membranes. In nonphagocytic HeLa cells all types of QDs behaved similarly, but the overall level of cells fluorescence was much lower. This may be due to both reduced nonspecific uptake and possible quenching of QDs fluorescence in acidic endolysosomes. Cytofluorimetric analysis of propidium iodide accumulation showed that after 24 hours incubation with all studied types of QDs as well as in control (no QDs), the proportion of dead HeLa cells did not exceed 10%. Thus, it has been demonstrated that non-toxic InP-based QDs can be used as an effective tool for biological research.

Об авторах

I. Litvinov

Institute of Cytology of the Russian Academy of Sciences; ITMO University

Email: elena.kornilova@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 194064; St. Petersburg, 199034

T. Belyaeva

Institute of Cytology of the Russian Academy of Sciences

Email: elena.kornilova@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 194064

A. Salova

Institute of Cytology of the Russian Academy of Sciences

Email: elena.kornilova@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 194064

N. Aksenov

Institute of Cytology of the Russian Academy of Sciences

Email: elena.kornilova@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 194064

E. Leontieva

Institute of Cytology of the Russian Academy of Sciences

Email: elena.kornilova@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 194064

A. Orlova

ITMO University

Email: elena.kornilova@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 199034

E. Kornilova

Institute of Cytology of the Russian Academy of Sciences; ITMO University; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; St. Petersburg State University

Автор, ответственный за переписку.
Email: elena.kornilova@gmail.com
Россия, St. Petersburg, 194064; St. Petersburg, 199034; St. Petersburg, 195251; St. Petersburg, 199034

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».