复旦大学药学院王璐课题组与湖南大学袁林课题组在新式超分辨成像荧光探针领域取得进展。研究项目协同TICT作用抑制策略和不对称染料策略，可同时改进染料亮度、光稳定性以及Stokes位移以用于STED超分辨荧光成像。相关成果以全文形式发表在权威期刊Nature Communications。
荧光成像显微镜是生命科学和医药学研究的基本工具。超分辨显微成像技术,如受激辐射损耗(STED)显微术，突破传统显微镜200纳米分辨率极限，可在数十甚至数纳米尺度观测细胞微观结构，为疾病中蛋白功能研究、靶标蛋白追踪和药物开发等领域提供了新的机遇。如何同时提升荧光染料的多个性能（亮度、光稳定性等），构建新一代探针是STED超分辨成像领域亟需解决的问题。
前期研究中，复旦大学药学院王璐青年研究员通过优化罗丹明染料得到了一系列可用于活细胞蛋白超分辨成像荧光探针（Nat. Chem. 2020; JACS 2021）。在本项目中，王璐课题组联手湖南大学袁林课题组提出了一种同时提升染料多个性能的新策略（图a），将抑制TICT作用策略和不对称染料体系策略相结合，可同时改进染料亮度、光稳定性以及Stokes位移。在固定细胞中的波形蛋白STED成像中，在同样的损耗激光条件下（775 nm），商业化STED探针580CP-Halo、CPY-Halo和JF608-Halo在2-3帧成像后，其亮度会衰减至最初亮度的50%以下，而YL578-Halo在9帧程之后仍具有50%以上亮度，且可维持波形蛋白57±5 nm成像分辨率（图b-1c）。由于YL578染料优越的光稳定性，作者将其用于了线粒体输入受体Tomm20蛋白的3D-STED超分辨成像(图d)。
高亮度、高光稳定性、大Stokes位移新式染料YL578用于波形蛋白和线粒体输入受体蛋白的STED超分辨荧光成像。
最后，作者也将该策略拓展至其他染料骨架，设计合成了一系列具有高亮度、高光稳定性、大Stokes位移的荧光染料，并将它们用于生物成像及传感。作者认为，此项工作通过不同设计策略的协同，可同时改进多种光学性质以满足特定的成像要求，为后续染料的开发提供了重要思路。
复旦大学王璐青年研究员和湖南大学袁林教授为共同通讯作者。湖南大学化学化工学院博士研究生蒋钢威和任天兵博士为文章的共同第一作者。该项目的完成得到了国家自然科学基金、复旦大学科研启动基金和湖南省科技计划等基金的支持。
论文信息
Gangwei Jiang, Tian-Bing Ren, Elisa D’Este, Mengyi Xiong, Bin Xiong, Kai Johnsson, Xiao-Bing Zhang, Lu Wang*, Lin Yuan*. A synergistic strategy to develop photostable and bright dyes with long Stokes shift for nanoscopy. Nature Communications, 2022, 13, 2264
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29547-3
