新的變色發(fā)明使細(xì)胞內(nèi)的時(shí)間旅行成為可能

都柏林三一學(xué)院的研究人員與愛(ài)爾蘭皇家外科醫(yī)生學(xué)院 (RCSI) 合作，開(kāi)發(fā)了特殊的熒光變色染料，首次僅使用一種單一染料即可同時(shí)可視化多個(gè)不同的生物環(huán)境染料。

當(dāng)這些染料被封裝在輸送容器中時(shí)，就像那些用于COVID-19疫苗等技術(shù)的容器一樣，它們會(huì)“打開(kāi)”并通過(guò)稱為“聚集誘導(dǎo)發(fā)射”(AIE) 的過(guò)程發(fā)光。進(jìn)入細(xì)胞后不久，它們的光就會(huì)“關(guān)閉”，然后一旦細(xì)胞將染料運(yùn)送到細(xì)胞脂滴中，它們的光就會(huì)再次“打開(kāi)”。

先進(jìn)的成像技術(shù)

由于來(lái)自細(xì)胞內(nèi)部的光與來(lái)自輸送容器內(nèi)相同染料的光具有不同的顏色，并且發(fā)生在不同的時(shí)間窗口內(nèi)，因此研究人員可以使用一種稱為“熒光壽命成像”(FLIM)的技術(shù)來(lái)區(qū)分兩個(gè)環(huán)境之間實(shí)時(shí)切換。

該工作近期發(fā)表在國(guó)際領(lǐng)先期刊《Chem》上。第一作者 Adam Henwood 博士是三一生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所 (TBSI) 化學(xué)學(xué)院的高級(jí)研究員，他與博士生 Connie Sigurvinsson 一起進(jìn)行了這一設(shè)計(jì)。

Henwood 博士解釋說(shuō)：“生物成像依賴于“開(kāi)/關(guān)”染料，其中染料僅在一組條件下發(fā)光，否則會(huì)關(guān)閉。這非常有用，但它確實(shí)意味著您一次只能在顯微鏡下觀察一個(gè)地方。這項(xiàng)工作令人興奮的部分是，我們的染料達(dá)到了最佳點(diǎn)，賦予它們獨(dú)特的開(kāi)/關(guān)/開(kāi)特性，最重要的是，我們可以觀察和區(qū)分這些不同的“開(kāi)”狀??態(tài)。

“所以，我們都比以前看得更多、看得更好。我們通過(guò)計(jì)時(shí)來(lái)自樣品的光到達(dá)顯微鏡所需的時(shí)間來(lái)做到這一點(diǎn)：來(lái)自輸送容器的光比來(lái)自細(xì)胞內(nèi)的光花費(fèi)的時(shí)間稍長(zhǎng)。通過(guò)收集足夠的光信號(hào)，我們可以利用這些信息快速構(gòu)建兩種不同染料環(huán)境的精確 3D 圖像。時(shí)間差異很小——無(wú)論哪種方式都只有十億分之一秒——但我們的方法足夠靈敏，可以捕獲它。”

這種獨(dú)特的品質(zhì)意味著這些染料可以具有廣泛的應(yīng)用，例如，具有徹底改變生物傳感和成像方法的潛力。

由于這些染料可以幫助科學(xué)家以如此高的對(duì)比度和特異性繪制活細(xì)胞內(nèi)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此它們可以幫助闡明細(xì)胞如何吸收和代謝藥物，或者允許科學(xué)家設(shè)計(jì)和進(jìn)行一系列新實(shí)驗(yàn)，以更好地了解藥物細(xì)胞復(fù)雜的內(nèi)部運(yùn)作及其最重要的生化機(jī)制。

在發(fā)表的期刊文章中，科學(xué)家們重點(diǎn)關(guān)注使用染料對(duì)細(xì)胞脂質(zhì)(脂肪)滴進(jìn)行成像，這是構(gòu)成大多數(shù)復(fù)雜生物體(如我們?nèi)祟?活細(xì)胞的重要“細(xì)胞器”的一個(gè)例子。

脂滴曾經(jīng)被認(rèn)為是簡(jiǎn)單的“脂肪庫(kù)”，現(xiàn)在被認(rèn)為在調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝、協(xié)調(diào)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的攝取、分布、儲(chǔ)存和使用方面發(fā)揮著重要作用。由于人們?cè)絹?lái)越了解它們的重要性，并且它們的活性突然變化通常表明細(xì)胞應(yīng)激，因此它們可以作為染料的有用測(cè)試案例場(chǎng)景。

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