Oplyser vejen til superopløsningsbilleddannelse med forbedrede rhodaminfarvestoffer

I de seneste år, der har været en hurtig udvikling af avancerede fluorescensbilleddannelsesteknikker såsom enkelt-molekyle lokaliseringsmikroskopi (SMLM), der giver mulighed for hidtil uset opløsning ud over Abbe-diffraktionsgrænsen for det optiske mikroskop.

Imidlertid, Utilstrækkelig lysstyrke af fluoroforer har udgjort en stor flaskehals for den videre udvikling af dette felt og forårsaget betydelige begrænsninger for in vivo cellulære dynamikundersøgelser.

På grund af den udbredte anvendelse af rhodaminer i mange super-opløsnings billeddannelsesundersøgelser, der er gjort en betydelig indsats for at forbedre deres præstationer yderligere.

Forskere fra Dalian University of Technology (DUT) og Singapore University of Technology and Design (SUTD) har udviklet en ny strategi for kemikere for at opnå lysere fluorescens og klarere opløsning ved brug af en ny klasse af rhodaminer. Kemikere og videnskabsmænd kan nu drage direkte fordel af en bredere farvepalet, som de kan bruge under biologisk billeddannelse. Dette vil hjælpe dem med at skelne indviklede cellulære strukturer for mere præcis analyse, som ikke tidligere var mulig. Deres forskningspapir er blevet offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

Forskerne viste med succes, at denne strategi var kompatibel med andre familier af fluoroforer, hvilket resulterer i væsentligt øget fluorescenslysstyrke og "fotonbudget". Det øgede fotonbudget er afgørende for at forbedre opløsningen og klarheden af ​​superopløsningsmikroskoper.

Nøglen til denne strategi var kombinationen af ​​den mekanistiske forståelse af den fotofysiske proces i disse fluoroforer (nemlig, snoet intramolekylær ladningsoverførsel), og den halede molekylære designstrategi til at hæmme denne skadelige proces via en elektronisk induktiv effekt.

"Med den tætte integration af beregningsmæssige og eksperimentelle undersøgelser for at forstå struktur-egenskabsforholdet mellem fluoroforer, farvestofkemien forvandles i øjeblikket fra trial-and-error til designbaseret molekylær ingeniørkunst. Vi forventer, at der snart vil blive skabt flere højtydende farvestoffer og dermed i høj grad hjælpe udviklingen af ​​superopløsningsmikroskopi, " sagde adjunkt Liu Xiaogang fra SUTD.

"Ud over lysstyrke, andre egenskaber såsom fotostabilitet og fotoaktiveringsegenskaber skal optimeres for at opfylde de strenge krav til SMLM. Vi ser frem til at arbejde tæt sammen med beregningskemikere for yderligere at fremme det rationelle design af farvestoffer til superopløsningsbilleddannelse, " tilføjede professor Xiao Yi fra DUT.