科学家开发出变色染料可以照亮细胞活动并实现细胞内的时间旅行
都柏林三一学院的科学家与爱尔兰皇家外科医学院 (RCSI) 合作，开发出特殊的荧光变色染料，首次仅使用一种单一的染料即可同时可视化多个不同的生物环境染料。
当这些染料被封装在输送容器中时，就像那些用于 COVID-19 疫苗等技术的容器一样，它们会“打开”并通过称为“聚集诱导发射”(AIE) 的过程发光。进入细胞后不久，它们的光就会“关闭”，然后一旦细胞将染料运送到细胞脂滴中，它们的光就会再次“打开”。
由于来自细胞内部的光与来自输送容器内相同染料的光具有不同的颜色并且发生在不同的时间窗口内，因此研究人员可以使用一种称为“荧光寿命成像”(FLIM)的技术来实时区分两种环境。
该工作近期发表在国际领先期刊 《Chem》上。 第一作者 Adam Henwood 博士是三一生物医学科学研究所 (TBSI) 化学 学院的高级研究员， 他与博士生 Connie Sigurvinsson 一起进行了这一设计。
Henwood 博士 解释说： “生物成像依赖于“开/关”染料，其中染料仅在一组条件下发光，否则会关闭。这非常有用，但它确实意味着您一次只能在显微镜下观察一个地方。这项工作令人兴奋的部分是，我们的染料达到了最佳点，赋予它们独特的开/关/开特性，最重要的是，我们可以观察和区分这些不同的“开”状态。
“所以，我们都比以前看得更多、看得更好。我们通过计时来自样品的光到达显微镜所需的时间来做到这一点：来自输送容器的光比来自细胞内的光花费的时间稍长。通过收集足够的光信号，我们可以利用这些信息快速构建两种不同染料环境的精确 3D 图像。时间差异很小——无论哪种方式都只有十亿分之一秒——但我们的方法足够灵敏，可以捕获它。”
这种独特的品质意味着这些染料可以具有广泛的应用，例如，具有彻底改变生物传感和成像方法的潜力。
由于这些染料可以帮助科学家以如此高的对比度和特异性绘制活细胞内的复杂结构，因此它们可以帮助阐明细胞如何吸收和代谢药物，或者允许科学家设计和进行一系列新实验，以更好地了解药物细胞复杂的内部运作及其最重要的生化机制。
在发表的期刊文章中，科学家们重点关注使用染料对细胞脂质(脂肪)滴进行成像，这是构成大多数复杂生物体(如我们人类)活细胞的重要“细胞器”的一个例子。
脂滴曾经被认为是简单的“脂肪库”，现在被认为在调节细胞代谢、协调细胞内脂质的摄取、分布、储存和使用方面发挥着重要作用。由于人们越来越了解它们的重要性，并且它们的活性突然变化通常表明细胞应激，因此它们可以作为染料的有用测试案例场景。进一步研究的一个潜在途径是看看该团队是否可以用他们的染料靶向其他重要的细胞器。
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