2X-羅丹明：用于開發(fā)近紅外化學(xué)遺傳學(xué)指示劑的明亮熒光支架_abio生物試劑品牌網(wǎng)
合成染料與基因編碼的蛋白質(zhì)標簽相融合的化學(xué)遺傳學(xué)方法為熒光生物成像提供一條充滿前景的途徑。然而，由于缺乏在“組織透明”的近紅外窗口（NIR，700-1700 nm）中工作的性能優(yōu)異的熒光染料，化學(xué)遺傳學(xué)策略在活體深層組織事件的可視化應(yīng)用中受到嚴重限制。
針對上述問題，一大學(xué)教授團隊提出了一種雙橋策略，構(gòu)建了一種新的羅丹明染料骨架，稱為2X-羅丹明，并將其成功應(yīng)用于近紅外的化學(xué)遺傳學(xué)活體成像。該策略通過添加乙烯基基團來擴展傳統(tǒng)1X-羅丹明骨架的共軛體系以紅移波長，并設(shè)計引入雙原子橋X 1和X 2，分別形成五元環(huán)和六元環(huán)，以增強結(jié)構(gòu)剛性和廣泛的光譜覆蓋。
在這項工作中，該團隊展示了2X-羅丹明的概念驗證成果，其中X 1為硫（S），X 2為C(CH 3) 2，在715/765 nm展現(xiàn)出強烈的近紅外吸收和發(fā)射峰，同時具有超過1000 nm的明亮發(fā)光拖尾，高熒光量子產(chǎn)率（ΦF = 0.11），長熒光壽命（τ = 1.1納秒）以及優(yōu)越的K L-Z常數(shù)（-1.8）。進一步地，研究團隊展示了2X-羅丹明染料在活體動態(tài)成像和活體內(nèi)靶向深層組織分子成像中的優(yōu)越表現(xiàn)。此外，研究團隊還開發(fā)了針對HaloTag標簽蛋白的近紅外熒光配體，即2XR 715-HTL，它不僅可用于近紅外基因編碼的活細胞鈣離子傳感，還實現(xiàn)了活體腦神經(jīng)元、肝細胞核的化學(xué)遺傳學(xué)標記。2X-羅丹明染料顯著擴展了近紅外熒光染料工具庫，為化學(xué)遺傳學(xué)方法在活體成像和傳感的深入應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
圖1. (a) 傳統(tǒng)1X-羅丹明的發(fā)射波長、K
L?Z與橋接基團（標記為X）之間的關(guān)系。 (b) 2X-羅丹明骨架的設(shè)計概念。
圖 2. (a) 2X-羅丹明在二氧六環(huán)-水溶液中的內(nèi)酯-兩性離子平衡轉(zhuǎn)換（K
L–Z）。 (b，c) 2XR
715-HTL的結(jié)構(gòu)以及在有無HaloTag蛋白時的吸收光譜和發(fā)射光譜。 (d) 2XR
715-HTL用于免洗活細胞成像結(jié)果。 (e-h) 2XR
715-HTL結(jié)合HaloCaMP1a 用于體外和293T細胞內(nèi)的鈣離子傳感。
圖 3. (a-c) 2XR 715-HTL用于標記表達HaloTag的BL21大腸桿菌的共聚焦成像及小鼠灌胃后的近紅外二區(qū)活體成像結(jié)果。 (d) 2XR 715-HTL用于小鼠表達HaloTag-mCherry融合蛋白的皮層神經(jīng)元成像。(e-h) 2XR 715-HTL 用于小鼠肝臟細胞核表達H2B-HaloTag的近紅外二區(qū)活體成像。
參考文獻：
Wenxiao Wu, Kui Yan, Zuyang He, Lu Zhang, Yuyao Dong, Bin Wu, Hongyue Liu, Shangfeng Wang,* and Fan Zhang* 2X-Rhodamine: A Bright and Fluorogenic Scaffold for DeveloPIng Near-Infrared Chemigenetic Indicators. https://doi.org/10.1021/jacs.4c03485.
| 儀器推薦
近紅外二區(qū)小動物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST NIR-II in vivo imaging system
文中利用近紅外二區(qū)小動物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST分別完成了NIR-II小鼠動態(tài)成像、活體深層組織PD-L1成像、活體肝細胞核的化學(xué)遺傳學(xué)成像實驗。
該小動物活體成像系統(tǒng)功能強大， 相機性能優(yōu)異，多款深度制冷的InGaAs近紅外相機可供選擇。 檢測靈敏度高，可實現(xiàn)大視野以及局部小動物高信噪比和高分辨活體成像。自主開發(fā)的 軟件功能一鍵操作，可實時反映儀器狀態(tài)，自動化控制，操控與圖像處理一體化，終身免費升級。該成像系統(tǒng) 應(yīng)用場景多樣化，可用于小動物近紅外二區(qū)寬場成像、全光譜成像、近紅外二區(qū)熒光壽命成像，且成像系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，成像功能亦可進一步升級擴展X射線激發(fā)模塊、CT成像模塊、三維成像模塊、熱成像模塊、比率熒光測試、多通道成像與原位光譜測試等。該系統(tǒng)可應(yīng)用于活體小動物熒光手術(shù)導(dǎo)航、臟器成像、腫瘤成像、血管成像、淋巴成像、體內(nèi)植入物的監(jiān)測、藥物追蹤與活體原位疾病檢測等。
針對上述問題，一大學(xué)教授團隊提出了一種雙橋策略，構(gòu)建了一種新的羅丹明染料骨架，稱為2X-羅丹明，并將其成功應(yīng)用于近紅外的化學(xué)遺傳學(xué)活體成像。該策略通過添加乙烯基基團來擴展傳統(tǒng)1X-羅丹明骨架的共軛體系以紅移波長，并設(shè)計引入雙原子橋X 1和X 2，分別形成五元環(huán)和六元環(huán)，以增強結(jié)構(gòu)剛性和廣泛的光譜覆蓋。
在這項工作中，該團隊展示了2X-羅丹明的概念驗證成果，其中X 1為硫（S），X 2為C(CH 3) 2，在715/765 nm展現(xiàn)出強烈的近紅外吸收和發(fā)射峰，同時具有超過1000 nm的明亮發(fā)光拖尾，高熒光量子產(chǎn)率（ΦF = 0.11），長熒光壽命（τ = 1.1納秒）以及優(yōu)越的K L-Z常數(shù)（-1.8）。進一步地，研究團隊展示了2X-羅丹明染料在活體動態(tài)成像和活體內(nèi)靶向深層組織分子成像中的優(yōu)越表現(xiàn)。此外，研究團隊還開發(fā)了針對HaloTag標簽蛋白的近紅外熒光配體，即2XR 715-HTL，它不僅可用于近紅外基因編碼的活細胞鈣離子傳感，還實現(xiàn)了活體腦神經(jīng)元、肝細胞核的化學(xué)遺傳學(xué)標記。2X-羅丹明染料顯著擴展了近紅外熒光染料工具庫，為化學(xué)遺傳學(xué)方法在活體成像和傳感的深入應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
圖1. (a) 傳統(tǒng)1X-羅丹明的發(fā)射波長、K
L?Z與橋接基團（標記為X）之間的關(guān)系。 (b) 2X-羅丹明骨架的設(shè)計概念。
圖 2. (a) 2X-羅丹明在二氧六環(huán)-水溶液中的內(nèi)酯-兩性離子平衡轉(zhuǎn)換（K
L–Z）。 (b，c) 2XR
715-HTL的結(jié)構(gòu)以及在有無HaloTag蛋白時的吸收光譜和發(fā)射光譜。 (d) 2XR
715-HTL用于免洗活細胞成像結(jié)果。 (e-h) 2XR
715-HTL結(jié)合HaloCaMP1a 用于體外和293T細胞內(nèi)的鈣離子傳感。
圖 3. (a-c) 2XR 715-HTL用于標記表達HaloTag的BL21大腸桿菌的共聚焦成像及小鼠灌胃后的近紅外二區(qū)活體成像結(jié)果。 (d) 2XR 715-HTL用于小鼠表達HaloTag-mCherry融合蛋白的皮層神經(jīng)元成像。(e-h) 2XR 715-HTL 用于小鼠肝臟細胞核表達H2B-HaloTag的近紅外二區(qū)活體成像。
參考文獻：
Wenxiao Wu, Kui Yan, Zuyang He, Lu Zhang, Yuyao Dong, Bin Wu, Hongyue Liu, Shangfeng Wang,* and Fan Zhang* 2X-Rhodamine: A Bright and Fluorogenic Scaffold for DeveloPIng Near-Infrared Chemigenetic Indicators. https://doi.org/10.1021/jacs.4c03485.
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近紅外二區(qū)小動物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST NIR-II in vivo imaging system
文中利用近紅外二區(qū)小動物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST分別完成了NIR-II小鼠動態(tài)成像、活體深層組織PD-L1成像、活體肝細胞核的化學(xué)遺傳學(xué)成像實驗。
該小動物活體成像系統(tǒng)功能強大， 相機性能優(yōu)異，多款深度制冷的InGaAs近紅外相機可供選擇。 檢測靈敏度高，可實現(xiàn)大視野以及局部小動物高信噪比和高分辨活體成像。自主開發(fā)的 軟件功能一鍵操作，可實時反映儀器狀態(tài)，自動化控制，操控與圖像處理一體化，終身免費升級。該成像系統(tǒng) 應(yīng)用場景多樣化，可用于小動物近紅外二區(qū)寬場成像、全光譜成像、近紅外二區(qū)熒光壽命成像，且成像系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，成像功能亦可進一步升級擴展X射線激發(fā)模塊、CT成像模塊、三維成像模塊、熱成像模塊、比率熒光測試、多通道成像與原位光譜測試等。該系統(tǒng)可應(yīng)用于活體小動物熒光手術(shù)導(dǎo)航、臟器成像、腫瘤成像、血管成像、淋巴成像、體內(nèi)植入物的監(jiān)測、藥物追蹤與活體原位疾病檢測等。
