为大家推荐一篇来自JACS的文章“Fluorogenic Dimers as Bright Switchable Probes for Enhanced Super-Resolution Imaging of Cell Membranes”。文章的通讯作者是来自斯特拉斯堡大学的Andrey S. Klymchenko教授和来自加利福尼亚大学伯克利分校的Ke Xu老师。两者都关注于荧光成像在微观领域的应用。

超分辨成像技术是在研究细胞组分微观领域突破性的研究。利用该技术可以实现对细胞内单个生物分子的荧光成像。该技术的核心就是荧光探针分子。超分辨成像的分辨率与单个荧光探针分子能够收集的光子数和在成像过程中探针分子荧光开关的次数密切相关。在这其中利用荧光探针与生物分子的可逆结合来实现探针荧光信号开关的方法名为PAINT。该方法不需要外界引入小分子实现开关，避免了对生物体系的干扰；同时该方法对溶液中探针的浓度限制较小，可以规避探针分子自身的光漂白副作用。利用该方法可以很好地实现对细胞膜高分辨率的成像，但是目前该方法所用探针与质膜结合的可逆性较差，导致分辨率较低。本文作者想要开发一种可以和细胞膜可逆结合的超分辨荧光探针。

文章基于花青素结构设计荧光探针，该类结构会以H聚集体的形式自淬灭，而在Π堆叠的干扰下会激发荧光信号。文章通过将具有两种电性的分子连接并组成dimer的形式确保了在正常情况下分子自身自淬灭，同时不同电性的基团组合也保证了分子和脂质膜的结合强度较弱。文章选择了两种linker合成了BTF1和BTF2探针，其中BTF2采用了酯键作为连接，和脂质分子的结合力更弱。文章首先测试了两个探针在不同溶剂中的信号，他们发现在水溶液中两个探针分子都很好的自淬灭，在非质子的有机溶剂中则没有这种现象。这证实了探针是以H聚集的方式自淬灭。在甘油溶剂和脂质类似物DOPC溶剂中两个探针具有荧光信号并且信号与传统Cy3分子类似。之后他们又以Cy5为骨架设计了类似的BTF3探针同样显示了对脂质溶剂的选择性。

在确认了探针能够产生开关效应后，文章在活细胞内对探针的表现进行了测试。他们发现BTF1和BTF2探针要全方位的好于之前的Nile Red探针。新的探针分子具有更高的分辨率，与脂质分子更快的结合解离速度，此外荧光强度也要比之前的探针分子高。他们还将两个新的探针应用在更为复杂的3D超分辨成像中，两个新的探针分子将分辨率由之前的107nm缩小到40nm左右。他们利用BTF2对活细胞的细胞膜进行了3D超分辨成像。他们发现细胞膜并非一直不变化的流体结构，而是时刻变化的具有异质性的流体膜结构。此外他们还比较了BTF3和之前基于Cy5的超分辨荧光探针，他们新的探针同样表现优异。这证实了该设计思路的可行性。

总而言之，文章通过将不同电性的分子偶联开发了新的超高分辨荧光探针。该探针可以更好地与脂质膜可逆结合，具有更高的分辨率。