PofoliaPofolia ile paylaşıldı

ACS Measurement Science Au· 2026Q1

Tek Molekül Floresans Spektral Heterojenliğinin Doğru ve Sağlam Ölçümü

Accurate and Robust Measurement of Single-Molecule Fluorescence Spectral Heterogeneity

Xiayi Gong, Amrita Singh, Hongjing Mao, Ambarish Kumar Singh ve diğerleri

Kısa özet

Yeni bir Monte Carlo simülasyonu ve uyarlanabilir sinyal işleme çerçevesi, moleküler farklılıkları gürültüden ayırt ederek, tek molekül floresans spektral heterojenliğini (smFLUSH) nanometre altı hassasiyetle doğru bir şekilde ölçer.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • smFLUSH ölçümü için bir Monte Carlo simülasyonu ve uyarlanabilir sinyal işleme çerçevesi geliştirildi.
  • Moleküler spektral farklılıkları arka plan gürültüsünden ayırarak nanometre altı hassasiyet elde edildi.
  • BODIPY boyaları ile yapılan deneysel doğrulama, rijitliğin smFLUSH'ı baskıladığını, yığılmanın ise spektral varyansın plato yapmasına neden olduğunu gösterdi.
  • smFLUSH, daha kısa floresans ömürleri ve daha büyük Stokes kaymaları ile ilişkilendirildi, bu da spektral heterojenliğin hızlandırılmış ışımasız deaktifleştirmeyle bağlantılı olduğunu gösteriyor.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Abstract Understanding single-molecule fluorescence spectral heterogeneity (smFLUSH) is vital for developing new probes for multidimensional super-resolution microscopy and decoding nanoscopic environments. However, traditional analysis methods distort the data and fail to distinguish random background noise for actual spectral differences between the single molecules. To overcome this bottleneck, we developed a Monte Carlo simulation and an adaptive signal processing framework inspired by balanced detection in spectral domain optical coherence tomography that employs a dynamically scaling, molecule-specific spectral boundary to effectively decouple intrinsic molecular fluctuations from instrumental noise, achieving an exceptional subnanometer precision floor. We experimentally validated this framework using a tailor-designed library of Boron Dipyrromethene (BODIPY) dyes engineered with systematically tuned degrees of conformational freedom. This adaptive pipeline revealed a distinct structural bifurcation: in a subseries of dyes, targeted molecular rigidification monotonically suppressed smFLUSH, whereas steric crowding and core predistortion in a phenyl- and ethyl-containing subseries caused spectral variance to plateau at an elevated baseline regardless of additional rotor count. Furthermore, correlating smFLUSH with excited-state relaxation dynamics revealed that spectral heterogeneity aligns with shorter fluorescence lifetimes and larger Stokes shifts, demonstrating that matrix-coupled structural adjustments simultaneously accelerate nonradiative deactivation. Ultimately, this framework establishes a robust workflow for single-molecule photophysics and delivers a rational synthetic blueprint for designing single-molecule spectrally stable probes.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. ACS Measurement Science Au, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

BiophysicsBiochemistry, Genetics and Molecular Biology