新型低光毒高光稳细胞膜荧光探针PK Mem的研发及其在超分辨成像中的应用

研究人员针对传统质膜(PM)荧光染料在长时间成像中易导致光毒性和光漂白的问题，开发了基于氰基发色团和两性离子锚定基团的PK Mem染料系列。该研究通过整合三重态淬灭剂，使染料光毒性降低3倍，光稳定性提升4倍以上，成功实现了活细胞/固定细胞2D/3D成像、脑片神经元标记及双光子活体成像，特别适用于心肌搏动、精子发生、神经元生长锥动态等超长时程观测，并兼容STED/SIM等超分辨显微技术。

　　

这项突破性研究带来了一款革命性质膜(Plasma Membrane, PM)染色工具——PK Mem染料。科研团队巧妙地将三重态淬灭剂(triplet-state quenchers)整合到具有氰基(cyanine)发色团和两性离子(zwitterion)锚定结构的MemBright染料中，打造出这款"温柔"的成像利器。

与传统染料相比，PK Mem展现出惊人的性能提升：光毒性直降三分之二，光稳定性暴涨四倍以上。无论是活泼的癌细胞还是娇嫩的神经元，无论是培养细胞还是组织切片，甚至活体大脑，这些染料都能精准勾勒出质膜的优雅轮廓。更令人振奋的是，它们能与各种荧光标记物和谐共处，在血清缺乏的环境下依然稳定工作。

在应用舞台上，PK Mem大放异彩：

• 捕捉心肌细胞有节奏的"舞蹈"(cardiomyocyte beating)

• 记录精子成熟的华丽蜕变(spermiogenesis)

• 追踪神经元生长锥(growth cone)探索的每一步

• 可视化轴突运输(axonal transportation)的微观世界

当遇上超分辨显微技术时，PK Mem更是如虎添翼。STED/SIM等纳米级成像技术借助其卓越的光学特性，将常规的神经元动态观察升级为纳米尺度的精密测量，为生命科学研究打开了崭新的观察维度。