分享一篇发表在JACS上的文章，通讯作者是瑞士日内瓦大学的Stefan Matile教授和Alexandre Fürstenberg教授，前者课题组的主要研究方向是细胞摄取和力敏荧光探针，后者课题组主要关注单分子荧光探针的开发。

  二噻吩并噻吩(DTT)结构是目前主流的膜张力探针骨架，一般使用给电子的DTT和吸电子的氧化型DTTO的二聚体来形成推-拉电子结构。在基态下两个DTT分子由于空间排斥呈交叉式的排布，在生物膜张力的影响下变为平面型，从而造成吸收峰的红移以及荧光寿命的变化，据此来对膜张力进行荧光成像。作者此前的工作中还曾报道在分子两端引入额外的电子供体和受体，从而通过控制骨架翻转前后S-O或S-N间非共价相互作用的变化来改善探针的效果。

    为了实现超分辨率成像，一种手段是基于荧光团闪烁发光的单分子定位显微镜(SMLM)，这一方法要求荧光分子在发光与不发光的状态之间切换，在多种近年来报道的实现方法中，基于动态可逆酮化学的手段通过控制羰基形成水合物来完成荧光明暗的变化，适合用于含有羰基的探针，因此作者希望据此设计一种超分辨率的膜张力荧光探针。

     由于此前作者报道过将醛基引入DTTO结构上来作为吸电子基，作者认为在此基础上将醛基的亲电性增强可以使其在半缩醛与醛基之间动态变化，形成半缩醛后破坏了原本形成的电子推-拉结构，从而提供SMLM所需的明暗状态间的切换。据此他们分别将醛基中的氢换为了甲基、三氟甲基等结构，发现在换为三氟甲基后，加入亲核性溶剂如水或甲醇等会使得吸收峰从450nm蓝移至400nm，并且量子产率从27%下降至4%，说明半缩醛的形成能够大幅降低荧光信号，而甲基衍生物则不形成半缩醛。

     通过在液态无序(Ld)的DOPC以及液态有序(Lo)的SM/CL两种单层膜脂质体中进行测试，在Ld相中由于膜张力小，激发波长蓝移到418nm，荧光寿命2.1ns，而在膜张力大的Lo相中激发波长红移到560nm，荧光寿命也延长到4.7ns，说明探针能够监测膜张力的变化。

    最后作者将探针用于活细胞的膜张力成像。在荧光寿命成像显微镜(FLIM)成像中，探针分子在张力变化下的荧光寿命改变与商品化的膜张力探针Flipper-TR类似，且表现出更慢的光漂白速率，可能是由于分子骨架具有更高的化学稳定性。用SMLM对单层脂质体进行超分辨率成像的结果表明，平均定位准确度约为15±10nm，该分辨率与标准的基于SMLM的超分辨率荧光探针PAINT的分辨率相当。

    总之，这篇文章基于动态可逆的酮化学，将经典的膜张力荧光探针设计为了可用于SMLM的超分辨率荧光探针，在保持了对膜张力检测的灵敏度的同时大大提高了分辨率。

本文作者：LDY

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04942

文章引用：DOI: 10.1021/jacs.0c04942