单原子开关增强荧光染料

作者：Mike Williams，莱斯大学

莱斯大学的科学家只需更换一个原子，就可以赋予生物相容性荧光分子新的能力。

化学家Han Xiao的Rice实验室在美国化学学会杂志上报道，它开发了一种单原子开关，可以随意打开和关闭生物成像中使用的荧光染料。

该技术将实现高分辨率成像和动态跟踪活细胞，组织和动物的生物过程。

Rice实验室开发了一种最小修改的探针，可以通过广泛的可见光触发。该专利工艺可以取代现有的可光活化的荧光团，这些荧光团只能用紫外线激活或需要有毒化学物质才能打开荧光，这些特性限制了它们的实用性。

研究人员利用了一种称为光诱导电子转移（PET）的现象，已知这种现象可以熄灭荧光信号。

他们把荧光团放在硫羰基的笼子里，硫羰基是导致猝灭的分子。通过一步有机合成，他们用一种硫取代笼中的氧原子。这使得它们能够诱导pet效应使荧光猝灭。

在荧光分子的首选吸光度附近用可见光再次触发络合物，反过来氧化了笼。把硫去掉，换成氧原子，恢复荧光。

“做这些只需要一点化学反应和一个步骤，”Xiao说，他在2017年加入莱斯，获得了德克萨斯州癌症预防和研究所（CPRIT）的资助。我们在论文中证明了它同样适用于一系列荧光染料。基本上，一个反应就能解决很多问题。”

全世界的研究人员使用荧光分子来标记和跟踪细胞内的细胞或元素。肖说，使用低功率可见光而不是紫外线激活标签对被研究的细胞的损害要小得多，并使超分辨率成像所需的活细胞长时间暴露成为可能。他说，贝勒医学院化学系主任罗伯特·A·韦尔奇和他的团队Theodore Wensel的超分辨率实验证实了他们的能力。

“我们觉得这对于活细胞成像是一个非常好的探测器，”Xiao说。 “人们还使用可光活化的染料来追踪蛋白质的动态，了解它们的行进位置和距离以及行进的速度。我们的工作是提供一种简单，通用的方法来生成这种染料。”

研究人员发现他们的技术适用于各种常见的荧光标签，甚至可以混合用于单个细胞中靶向分子的多色成像。

More information: Juan Tang et al, Single-Atom Fluorescence Switch: A General Approach toward Visible-Light-Activated Dyes for Biological Imaging, Journal of the American Chemical Society (2019). DOI: 10.1021/jacs.9b06237

Journal information: Journal of the American Chemical Society

原文链接：https://phys.org/news/2019-09-one-atom-supercharges-fluorescent-dyes.html

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