Imágenes de tensión con un reportero de tensión de óxido de fosfina que absorbe NIR

Área de la Ciencia:

• La biofísica
• La neurociencia
• Imágenes ópticas

Sus antecedentes:

• El desarrollo de tintes fluorescentes para imágenes ópticas no invasivas más allá de 700 nm es un desafío.
• Los métodos existentes luchan por capturar en tiempo real los eventos bioquímicos y biofísicos en los sistemas vivos.

Objetivo del estudio:

• Diseñar, sintetizar y aplicar nuevos voltímetros ópticos que absorben y emiten infrarrojos cercanos (NIR).
• Para permitir imágenes de voltaje en retinas intactas y otros sistemas biológicos utilizando nuevos tintes a base de rodamina.

Principales métodos:

• Los derivados de la rodamina (poRhoVR) sulfonados sintetizados.
• Sensibilidad a la tensión probada en células HEK y poRhoVRs combinados con proteínas fluorescentes sensibles a Ca2+ (GCaMP) y ChannelRhodopsin-2 (ChR2).
• Se realizaron imágenes simultáneas de voltaje y Ca2+ en las neuronas del hipocampo de rata y en las retinas de ratón ex vivo.

Principales resultados:

• Los poRhoVR exhiben excitación y emisión NIR (> 700 nm) con sensibilidades de voltaje del 13-43% ΔF/F por 100 mV.
• Habilitado voltaje simultáneo y imágenes de Ca2+, revelando distintas dinámicas de actividad en las neuronas.
• Se ha demostrado la electrofisiología totalmente óptica mediante el emparejamiento de poRhoVR con ChR2.
• Proporcionó perfiles fisiológicos completos en las retinas de ratón, destacando las diferencias en el voltaje y la dinámica de Ca2+.

Conclusiones:

• Los poRhoVR representan un avance significativo para los voltímetros ópticos en el espectro del infrarrojo cercano.
• Estos nuevos tintes facilitan la interrogación óptica no invasiva de la fisiología celular y neuronal en sistemas intactos.
• La tecnología abre nuevas vías para el estudio de procesos biológicos complejos en la neurociencia y más allá.