Det krävdes bara att en atom ersattes av forskare från Rice University för att ge biokompatibla fluorescerande molekyler nya krafter.

Rice lab av kemisten Han Xiao rapporterade i Journal of the American Chemical Society den har utvecklat en enda atomomkopplare för att slå på och stänga av fluorescerande färgämnen som används i biologisk avbildning.

Tekniken möjliggör högupplöst avbildning och dynamisk spårning av biologiska processer i levande celler, vävnader och djur.

Rice -labbet utvecklade en minimalt modifierad sond som kan triggas av ett brett spektrum av synligt ljus. Den patenterade processen kan ersätta befintliga fotoaktiverbara fluoroforer som endast kan aktiveras med ultraviolett ljus eller kräver giftiga kemikalier för att slå på fluorescensen, egenskaper som begränsar deras användbarhet.

Forskarna utnyttjade ett fenomen som kallas fotoinducerad elektronöverföring (PET), som redan var känt för att släcka fluorescerande signaler.

De lägger fluoroforer i burar av tiokarbonyl, den svårighet som är ansvarig för att släcka. Med organisk syntes i ett steg, de ersatte en syreatom i buren med en av svavel. Det gjorde att de kunde få PET -effekten att släcka fluorescensen.

Att aktivera komplexet igen med synligt ljus nära den fluorescerande molekylens föredragna absorbans oxiderade buren i sin tur. Det slog ut svavlet och ersatte det med en syreatom, återställa fluorescens.

"Allt som krävs för att göra dessa är lite kemi och ett steg, "sa Xiao, som gick med i Rice 2017 med finansiering från Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT). "Vi visade i tidningen att det fungerar likadant för en rad fluorescerande färgämnen. I grunden en reaktion löser många problem. "

Forskare världen över använder fluorescerande molekyler för att märka och spåra celler eller element i celler. Att aktivera taggarna med lågdrivet synligt ljus snarare än ultraviolett är mycket mindre skadligt för cellerna som studeras, Xiao sa, och möjliggör långa exponeringar av levande celler som krävs för superupplösning. Superupplösta experiment av Theodore Wensel, Robert A. Welch -stolen i kemi vid Baylor College of Medicine, och hans team bekräftade deras förmågor, han sa.

"Vi tror att det här kommer att vara en riktigt bra sond för avbildning av levande celler, "Sa Xiao." Människor använder också fotoaktiverbart färgämne för att spåra dynamiken i proteiner, för att se var och hur långt och hur snabbt de reser. Vårt arbete var att tillhandahålla en enkel, allmänt sätt att generera detta färgämne. "

Forskarna fann att deras teknik fungerade på ett brett spektrum av vanliga fluorescerande taggar och kan till och med blandas för mångfärgad avbildning av riktade molekyler i en enda cell.