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活細(xì)胞納米分辨成像探針研制獲突破進(jìn)展

2025年10月15日 10:59:36 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：3466

中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院杭州醫(yī)學(xué)研究所成功克服了以往研究中對(duì)復(fù)雜且昂貴的MINFLUX超分辨成像儀器的依賴(lài)，充分展現(xiàn)了單鏈超小熒光聚合物納米點(diǎn)在推動(dòng)納米尺度單分子水平生物分子研究領(lǐng)域的巨大潛力。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所前沿交叉研究中心王健君研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院杭州醫(yī)學(xué)研究所方曉紅研究員團(tuán)隊(duì)，在深入揭示冰晶成核與生長(zhǎng)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<5 nm的單鏈超小熒光聚合物納米點(diǎn)(suPdots)。這些單鏈超小熒光聚合物納米點(diǎn)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一類(lèi)強(qiáng)大的探針工具。
 
　　近年來(lái)，熒光探針技術(shù)憑借其高靈敏度、可視化及實(shí)時(shí)成像等顯著優(yōu)勢(shì)，在分子生物學(xué)、生理學(xué)、臨床診斷學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，已成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。
 
　　然而，傳統(tǒng)的熒光分子探針(如染料和熒光蛋白)往往因亮度不足和光穩(wěn)定性差，難以滿(mǎn)足高時(shí)空分辨率下追蹤單個(gè)生物分子的需求；而明亮且穩(wěn)定的熒光納米顆粒，又因其相對(duì)較大的尺寸(>10 nm)及復(fù)雜不可控的表面修飾，難以實(shí)現(xiàn)較高密度的特異性標(biāo)記且容易對(duì)所標(biāo)記的生物分子的生理行為造成干擾。因此，研制出一款能夠同時(shí)滿(mǎn)足兩者因素的熒光探針是相關(guān)領(lǐng)域研究的一大難題。
 
　　為此，科研團(tuán)隊(duì)在深入揭示冰晶成核與生長(zhǎng)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<5 nm的單鏈超小熒光聚合物納米點(diǎn)。
 
　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該單鏈超小熒光聚合物納米點(diǎn)具有顯著的優(yōu)勢(shì)性能：
 
　　其一，探針選材兼顧實(shí)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(mǎn)足不同場(chǎng)景的成像需求；
 
　　其二，光物理特性?xún)?yōu)異，單顆粒亮度約為綠色熒光蛋白（EGFP）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（如On-Off閃爍、穩(wěn)定熒光發(fā)射），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(guò)對(duì)單鏈聚合物進(jìn)行特定官能團(tuán)修飾，可實(shí)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(shí)際應(yīng)用中，該探針成功揭示了網(wǎng)格蛋白包被內(nèi)凹小體的中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)；更重要的是，依托單鏈超小熒光聚合物納米點(diǎn)的高亮度與超小尺寸優(yōu)勢(shì)，研究團(tuán)隊(duì)使用常規(guī)轉(zhuǎn)盤(pán)共聚焦熒光顯微鏡，以50赫茲的時(shí)間分辨率和約8納米的定位精度，清晰解析了單個(gè)驅(qū)動(dòng)蛋白在活細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng)。這一突破成功克服了以往研究中對(duì)復(fù)雜且昂貴的MINFLUX超分辨成像儀器的依賴(lài)，充分展現(xiàn)了單鏈超小熒光聚合物納米點(diǎn)在推動(dòng)納米尺度單分子水平生物分子研究領(lǐng)域的巨大潛力。
 
　　素材來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
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