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Squaraine Dyes Exhibit Spontaneous Fluorescence Blinking That Enables Live-Cell Nanoscopy
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-04-08 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c00595 Bingjie Zhao 1 , Daoming Guan 1 , Jinyang Liu 1 , Xuebo Zhang 1 , Shuzhang Xiao 2 , Yunxiang Zhang 1 , Bradley D Smith 3 , Qian Liu 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-04-08 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c00595 Bingjie Zhao 1 , Daoming Guan 1 , Jinyang Liu 1 , Xuebo Zhang 1 , Shuzhang Xiao 2 , Yunxiang Zhang 1 , Bradley D Smith 3 , Qian Liu 1
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Hampered by their susceptibility to nucleophilic attack and chemical bleaching, electron-deficient squaraine dyes have long been considered unsuitable for biological imaging. This study unveils a surprising twist: in aqueous environments, bleaching is not irreversible but rather a reversible spontaneous quenching process. Leveraging this new discovery, we introduce a novel deep-red squaraine probe tailored for live-cell super-resolution imaging. This probe enables single-molecule localization microscopy (SMLM) under physiological conditions without harmful additives or intense lasers and exhibits spontaneous blinking orchestrated by biological nucleophiles, such as glutathione or hydroxide anion. With a low duty cycle (∼0.1%) and high-emission rate (∼6 × 104 photons/s under 400 W/cm2), the squaraine probe surpasses the benchmark Cy5 dye by 4-fold and Si-rhodamine by a factor of 1.7 times. Live-cell SMLM with the probe reveals intricate structural details of cell membranes, which demonstrates the high potential of squaraine dyes for next-generation super-resolution imaging.
中文翻译：
Squaraine 染料表现出自发荧光闪烁，可实现活细胞纳米显微镜
由于易受亲核攻击和化学漂白的影响，缺电子的 squaraine 染料长期以来一直被认为不适合生物成像。这项研究揭示了一个令人惊讶的转折：在水性环境中，漂白不是不可逆的，而是一个可逆的自发淬火过程。利用这一新发现，我们推出了一种专为活细胞超分辨率成像量身定制的新型深红 squaraine 探针。该探针可在生理条件下进行单分子定位显微镜 （SMLM），无需有害添加剂或强激光，并表现出由生物亲核试剂（如谷胱甘肽或氢氧根阴离子）编排的自发闪烁。凭借低占空比 （∼0.1%） 和高发射率（∼6 × 104 光子/秒，低于 400 W/cm2），方形探针比基准 Cy5 染料高出 4 倍，比硅罗丹明高出 1.7 倍。使用探针的活细胞 SMLM 揭示了细胞膜的复杂结构细节，这证明了方方碱染料在下一代超分辨率成像中的巨大潜力。
更新日期：2024-04-08
中文翻译：
Squaraine 染料表现出自发荧光闪烁，可实现活细胞纳米显微镜
由于易受亲核攻击和化学漂白的影响，缺电子的 squaraine 染料长期以来一直被认为不适合生物成像。这项研究揭示了一个令人惊讶的转折：在水性环境中，漂白不是不可逆的，而是一个可逆的自发淬火过程。利用这一新发现，我们推出了一种专为活细胞超分辨率成像量身定制的新型深红 squaraine 探针。该探针可在生理条件下进行单分子定位显微镜 （SMLM），无需有害添加剂或强激光，并表现出由生物亲核试剂（如谷胱甘肽或氢氧根阴离子）编排的自发闪烁。凭借低占空比 （∼0.1%） 和高发射率（∼6 × 104 光子/秒，低于 400 W/cm2），方形探针比基准 Cy5 染料高出 4 倍，比硅罗丹明高出 1.7 倍。使用探针的活细胞 SMLM 揭示了细胞膜的复杂结构细节，这证明了方方碱染料在下一代超分辨率成像中的巨大潜力。
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