Fluolab【JACS】定位精度17纳米！新型免洗荧光探针实现超分辨细胞膜成像
简介
研究设计了一种可光控荧光腙探针，能够在可见光激发下进行“开/关”转换，并用于超分辨率细胞膜成像。相比之前的荧光腙，该探针在亮度和光稳定性方面均有显著提升，并能够在固定细胞及活细胞膜成像中实现高精度定位。
摘要
超分辨率显微技术需要新型分子探针，其荧光发射可受光调控。研究团队优化了先前报道的腙光致变色分子，通过结构修饰提升其亮度，并将光切换波长扩展至可见光范围。最终开发的探针可在无紫外光照射条件下，实现细胞膜的荧光成像，并能够用于活细胞成像，且定位精度可达17纳米（固定细胞）和25纳米（活细胞）。
研究结果与讨论
结构优化
研究通过将原始腙探针的供电子基团（NMe₂）替换为更具刚性的结构，包括氮杂环丁烷（azetidine）、3,3-二氟氮杂环丁烷（3,3-difluoroazetidine）和珠状啶（julolidine）。结果表明，珠状啶的引入显著提高了荧光量子产率，最终实现了更高的亮度。
光致变色性能
新开发的腙探针（编号5-7）展现出明显的红移特性，其光致变色波长均进入可见光范围。其中，探针7可完全受可见光控制进行Z/E异构化，且转换过程具有高效能。这一改进使得该探针能在生物成像环境中更稳定地工作。
细胞膜成像
为了实现荧光探针的生物应用，研究团队设计了探针8，该探针能够标记细胞膜，并在疏水环境下展现高对比度荧光信号。实验证明，该探针可在细胞膜上实现光致荧光开启，并无需清洗步骤，从而提升成像便利性。
超分辨率成像
在单分子水平上，探针8成功实现了光开关，并用于细胞膜的超分辨率成像。在PALM成像实验中，该探针实现了微丝结构的精准分辨，定位精度达到17纳米。此外，该探针还能用于活细胞成像，并在PBS缓冲液中实现了稳定的光致变色。
结论
本研究优化了腙探针的结构，使其具备更高亮度和可见光调控能力。最终开发的探针8成功用于超分辨率细胞膜成像，具备高对比度、无需清洗、可见光控制以及超分辨率成像能力。该探针的应用为细胞膜成像技术提供了新的可能性，有望推动生物显微技术的发展。