新型荧光染料有助于照亮微观生命

受到光敏太阳镜背后的机制的启发，由北卡罗来纳州立大学研究人员领导的一个团队发明了一系列荧光染料，以非常小的规模照亮生物过程 - 大小与人类头发相当。

研究人员在ACS应用光学材料杂志上发表的一篇出版物中描述了染料背后的机制，该出版物由北卡罗来纳州立大学纺织工程，化学和科学助理教授Yang Zhang领导。

《摘要》采访了张，讲述了染料的工作原理。

摘要：这些染料是如何工作的?

Yang Zhang：我们设计了一系列名为“光活化荧光团”的染料。这些荧光染料分子在受到蓝光照射时会改变颜色。染料改变颜色是因为染料结构的一部分是光敏的，并且光照射改变了它们的分子结构。染料构象最初会在更绿的光谱上发光，照射后会发出红光。

TA：染料是如何发出荧光的?

张：这就像人类吃食物时，我们吸收能量以便我们可以做工作，然后我们上床睡觉放松一下。分子吸收能量后，想要放松回到基态，所以它放松并抛出光子。微观生物世界是黑暗的，这些染料有助于用显微镜照亮生物过程。

TA：你如何使用它们来照亮微观过程?

张：我们设计了这些染料，用于基础生物医学研究的显微镜，尽管它们尚未用于人类。我们使用染料来照亮微小的运输分子或纳米载体，在发育中的线虫或发育中的苍蝇中扩散。这些通常很难使用任何其他方法进行成像。

目前，我们正在探索用于单分子成像的染料，其基础是三位科学家在2014年获得诺贝尔化学奖的工作。这种技术有助于生物医学研究人员研究纳米级的复杂生命过程 - 换句话说，在分子水平上。

TA：像这样的染料是否已经存在，如果有，你研究的染料有什么不同?

张：我们研究的染料更亮，我们认为它们更安全。那是因为它们在近红外区域发光。您希望避免将辐射吸收到组织或细胞中。此外，我们通过用波长较长的光照射细胞来激发细胞，因此能量水平较低。这将避免加热细胞，并可能杀死它们。我们的下一步是更仔细地观察光毒性水平，以了解这些染料如何更广泛地用于单分子成像。