9-Cyanopyronin probe palette for super-multiplexed vibrational imaging.
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DOI：
10.1038/s41467-021-24855-6
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发表时间：
2021-07-26
影响因子：
16.6
通讯作者：
Min W
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Miao Y;Qian N;Shi L;Hu F;Min W
多路光学成像提供了对大量分子靶标的整体可视化，这对于理解复杂的生物过程和相互作用变得越来越重要。由于振动光谱的线宽很大，振动显微镜具有很大的潜力。2017年，我们展示了电子预共振受激拉曼散射(EPR-SRS)显微镜与拟议的9-氰基比罗宁染料库之间的耦合，称为曼哈顿拉曼散射(MARS)。在这里，我们开发了稳健的合成方法来构建具有不同核心原子、膨胀环数和稳定的同位素替代的火星探测器。我们发现了一种预测模型，可以将它们的振动频率与结构关联起来，从而指导具有理想拉曼位移的火星染料的合理设计。构建了具有多种功能的火星探测器的扩展库。当与EPR-SRS显微镜相结合时，这些MARS探测器不仅允许我们展示许多通用的标记方式，而且还可以增加多路复用能力。因此，这项工作开启了具有更大实用价值的下一代振动成像。提出了一种基于不同的核原子、共轭环数和稳定的同位素替代来构建曼哈顿拉曼散射(MARS)探测器的方法。一个定量模型从结构中预测火星染料的振动频率，这些结构用于超多路复用振动成像。
Multiplexed optical imaging provides holistic visualization on a vast number of molecular targets, which has become increasingly essential for understanding complex biological processes and interactions. Vibrational microscopy has great potential owing to the sharp linewidth of vibrational spectra. In 2017, we demonstrated the coupling between electronic pre-resonant stimulated Raman scattering (epr-SRS) microscopy with a proposed library of 9-cyanopyronin-based dyes, named Manhattan Raman Scattering (MARS). Herein, we develop robust synthetic methodology to build MARS probes with different core atoms, expansion ring numbers, and stable isotope substitutions. We discover a predictive model to correlate their vibrational frequencies with structures, which guides rational design of MARS dyes with desirable Raman shifts. An expanded library of MARS probes with diverse functionalities is constructed. When coupled with epr-SRS microscopy, these MARS probes allow us to demonstrate not only many versatile labeling modalities but also increased multiplexing capacity. Hence, this work opens up next-generation vibrational imaging with greater utilities. The authors develop a method to build Manhattan Raman Scattering (MARS) probes based on different core atoms, conjugation ring numbers, and stable isotope substitutions. A quantitative model predicts vibrational frequencies of MARS dyes from structures, which are used in supermultiplexed vibrational imaging.
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