荧光罗丹明探针可实现等离子体膜纳米结构的高分辨率可视化

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Fluorogenic Rhodamine Probes Enable High-Resolution Visualization of Plasma Membrane Nanostructures

血浆膜亚结构成像新探针研究：开发两种罗丹明基探针RSD1和RSD2，具备洗脱-free、血清兼容特性，RSD2在荧光亮度、光开关性能及40nm分辨率超分辨成像中表现优异，首次观测到神经细胞中硅纳米颗粒经膜纳米管运输，并揭示迁移体和膜 retractions 的动态过程。

　　

摘要

质膜具有多种亚结构，如伪足、膜纳米管和迁移体，这些结构对细胞通讯和物质运输至关重要。由于这些结构的纳米级尺寸以及现有荧光探针的局限性，对其进行成像仍然具有挑战性。在这里，我们报告了两种基于罗丹明的探针RSD1和RSD2的开发过程。这两种探针包含了阴离子膜锚定基团和吡咯烷辅助色素，从而实现了无需清洗、兼容血清环境下的长期质膜成像。RSD2尤其在荧光强度、亮度和光开关特性方面表现出色，能够支持活细胞和固定细胞的高分辨率成像。它能够选择性地标记不同类型细胞中的膜亚结构，并在血清存在的情况下保持膜特异性。RSD2兼容多种先进的显微镜技术，包括共聚焦显微镜、即时结构照明显微镜（iSIM）和直接随机光学重建显微镜（dSTORM），可达到40纳米的分辨率。利用双色dSTORM技术，我们观察到了神经元细胞中通过膜纳米管和类似贡多拉结构的突起进行的硅纳米粒子运输，这是首次实现此类观察。RSD2还能够用于成像迁移体和收缩纤维，揭示了动态的膜介导的运输过程。这种探针为研究膜结构和功能提供了一个强大且多用途的平台，在细胞生物学、纳米医学和超分辨率成像领域具有广泛的应用前景。

图形摘要

RSD2是一种基于罗丹明的探针，具有高亮度、无需清洗且兼容血清环境的特点，能够长期成像质膜亚结构（如伪足、纳米管和迁移体），同时具有高特异性和低细胞毒性。其强的荧光特性和光开关行为支持超分辨率显微镜技术，有助于揭示不同类型活细胞和固定细胞中的动态膜过程、纳米粒子运输以及纳米级结构。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究的支持数据可在本文的补充信息中找到。