“靶控自闪烁”荧光探针示意图。中国科学院大连化学物理研究所供图中国科学院大连化学物理研究所研究员徐兆超、副研究员乔庆龙团队研发出一种“靶控自闪烁”荧光探针。该探针只有在识别靶标后才会激活自闪烁荧光开关性能，并且排除了非靶向单分子定位的干扰，提升了单分子超分辨成像的定位准确性，实现了活细胞内免洗动态单分子超分辨成像。相关研究成果近日发表于《德国应用化学》和《中国化学快报》。单分子定位显微镜（SMLM）作为重要超分辨成像技术之一，其突破纳米成像极限的核心在于荧光开关分子在荧光“亮”态和“暗”态之间转换的能力，以保证单个分子的荧光信号在不同时间点被区分，并进行精确定位。传统的发光调控策略虽然能获取稀疏的荧光闪烁信号，却因生物兼容性问题难以在活细胞内实现原位、动态的超分辨成像。同时，由于缺乏准确的靶点识别能力，SMLM成像技术会受单分子定位时的错误信号干扰。研究团队在前期工作中设计了特定开环比例的罗丹明开关分子，以此高效开发出多颜色自闪烁荧光探针，并将其用于活细胞内的动态单分子定位超分辨成像。尽管自闪烁荧光探针在超分辨成像中展现出重要应用潜力，但仍面临不少挑战。在此次研究中，研究团队开发的“靶控自闪烁”荧光探针，可在与靶标结合前保持“沉默”状态，即不产生闪烁，而一旦与靶标结合，其自闪烁性能立即被激活，从而实现精确的单分子定位，有效避免了非特异性标记产生的闪烁背景。为了量化这一特性，研究人员引入了新的参数“RDC”，定义为自闪烁激活前后的占空比比值，其中占空比为荧光探针在一定时间内的荧光“亮”态占比。当RDC值大于1时，表明荧光探针在识别靶标后发生了自闪烁激活现象。利用这一探针，研究团队实现了细胞内动态SMLM成像，包括线粒体分裂和接触、细胞迁移和伪足生长等过程。此外，利用该探针，研究人员能够精确追踪活细胞中各种伪足结构，如丝状伪足、片状伪足和隧道纳米管。相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202417469https://doi.org/10.1016/j.cclet.2024.110643（原载于《中国科学报》 2024-11-29 第1版 要闻）