Under de senaste åren har det har skett en snabb utveckling av avancerade fluorescensavbildningstekniker såsom enkelmolekylär lokaliseringsmikroskopi (SMLM) som möjliggör oöverträffad upplösning bortom Abbe-diffraktionsgränsen för det optiska mikroskopet.

Dock, otillräcklig ljusstyrka hos fluoroforer har medfört en stor flaskhals för ytterligare framsteg inom detta område och orsakat betydande begränsningar för in vivo celldynamikstudier.

På grund av de utbredda tillämpningarna av rododiner i många överupplösta bildstudier, betydande ansträngningar har gjorts för att ytterligare förbättra deras prestanda.

Forskare från Dalian University of Technology (DUT) och Singapore University of Technology and Design (SUTD) har utvecklat en ny strategi för kemister att uppnå ljusare fluorescens och tydligare upplösning med användning av en ny klass rododiner. Kemister och forskare kan nu dra nytta direkt av en bredare färgpalett som de kan använda under biologisk avbildning. Detta kommer att hjälpa dem att skilja invecklade cellulära strukturer för mer exakt analys som inte tidigare var möjlig. Deras forskningsartikel har publicerats i Journal of the American Chemical Society .

Forskarna visade framgångsrikt att denna strategi var kompatibel med andra familjer av fluoroforer, vilket resulterar i väsentligt ökad fluorescensljusstyrka och "fotonbudget". Den ökade fotonbudgeten är avgörande för att förbättra upplösningen och klarheten hos mikroupplösningar med superupplösning.

Nyckeln till denna strategi var kombinationen av den mekanistiska förståelsen av den fotofysiska processen i dessa fluoroforer (nämligen vriden intramolekylär laddningsöverföring), och den tailed molekylära designstrategin för att hämma denna skadliga process via en elektronisk induktiv effekt.

"Med den nära integrationen av beräknings- och experimentella studier för att förstå fluoroforernas struktur-egenskap-förhållanden, färgämneskemin förvandlas för närvarande från trial-and-error till designbaserad molekylär teknik. Vi förväntar oss att fler högpresterande färgämnen kommer att skapas snart och därmed i hög grad hjälper utvecklingen av superupplöst mikroskopi, "sade biträdande professor Liu Xiaogang från SUTD.

"Förutom ljusstyrkan, andra egenskaper som fotostabilitet och fotoaktiveringsegenskaper måste optimeras för att uppfylla de stränga kraven för SMLM. Vi ser fram emot att arbeta nära med beräkningskemister för att ytterligare främja den rationella utformningen av färgämnen för superupplöst bildbehandling, "tillade professor Xiao Yi från DUT.