活細(xì)胞納米分辨成像探針研制獲進(jìn)展
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在生命體系中，對生物分子進(jìn)行原位且納米尺度的動態(tài)監(jiān)測，有助于揭示生命過程的復(fù)雜動態(tài)。然而，傳統(tǒng)的熒光分子探針往往因亮度不足和光穩(wěn)定性差，難以滿足高時空分辨率下，追蹤單個生物分子的需求。明亮且穩(wěn)定的熒光納米顆粒，又因其相對較大的尺寸，及復(fù)雜不可控的表面修飾，難以實現(xiàn)較高密度的特異性標(biāo)記，且易對所標(biāo)記的生物分子的生理行為造成干擾。因此，研制既明亮又光穩(wěn)定，同時尺寸足夠小，以避免干擾生物分子生理行為的熒光探針，是該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。
近日，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員王健君團(tuán)隊聯(lián)合杭州醫(yī)學(xué)研究所研究員方曉紅團(tuán)隊，在揭示冰晶成核與生長機(jī)制的基礎(chǔ)上，發(fā)明冷凍組裝策略，將單條有機(jī)熒光聚合物鏈，制備成尺寸＜5nm的單鏈超小熒光聚合物納米點（suPdots）。這些suPdots組成明確、表面易修飾、熒光發(fā)射可調(diào)、高亮度和優(yōu)異光穩(wěn)定性，為先進(jìn)熒光顯微成像提供了探針工具。
在性能設(shè)計與功能優(yōu)化上，suPdots展現(xiàn)出優(yōu)勢：其一，探針選材兼顧實用性與多樣性，選用可商業(yè)化獲取的共軛聚合物鏈，且熒光光譜覆蓋全光譜范圍，滿足不同場景的成像需求；其二，光物理特性優(yōu)異，單顆粒亮度約為綠色熒光蛋白的15倍，且不同結(jié)構(gòu)的熒光聚合物鏈，可呈現(xiàn)差異化單顆粒光學(xué)行為，能根據(jù)具體成像應(yīng)用需求，靈活選取與調(diào)控；其三，表面修飾精準(zhǔn)可控，通過對單鏈聚合物進(jìn)行特定官能團(tuán)修飾，可實現(xiàn)suPdots的定量靶向修飾，將其與抗體偶聯(lián)后，能夠?qū)Χ喾N亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行高特異性、高密度標(biāo)記。
在實際應(yīng)用中，借助受激輻射損耗超分辨熒光顯微成像技術(shù)，該探針揭示了網(wǎng)格蛋白包被內(nèi)凹小體的中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)。依托suPdots的高亮度與超小尺寸優(yōu)勢，研究團(tuán)隊使用常規(guī)轉(zhuǎn)盤共聚焦熒光顯微鏡，以50赫茲的時間分辨率和約8納米的定位精度，解析了單個驅(qū)動蛋白在活細(xì)胞內(nèi)的運動步長。
該研究克服了對復(fù)雜且昂貴的MINFLUX超分辨成像儀器的依賴，彰顯了suPdots在推動納米尺度單分子水平生物分子研究中的潛力。
相關(guān)科研成果發(fā)表在《自然-光子學(xué)》（Nature Photonics）上。
玻璃化冷凍制備suPdots
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