蛍光レシオメトリーと蛍光寿命イメージング：細胞粘度のデュアルモードイメージングに単一の分子センサーを使用する

細胞内粘度は、質量とシグナルの輸送、生体染色体間の相互作用、および生細胞内の反応性代謝物の拡散に強く影響します。蛍光分子ローターは最近、溶液または生体液の粘度を決定するために使用された試薬が開発されました。ライブセルの複雑さにより、高い信頼性と精度のためにマルチモードで粘度測定を実行することが重要です。細胞内粘度のデュアルモード蛍光イメージング（ラテオメトリーイメージングと蛍光寿命イメージング）が可能な最初の分子ローター（RY3）が報告されています。RY3は、アルデヒド群（CHO）に代わって、中央（meso-）位置で置換されたペンタメチンシアニン色素です。非粘性メディアでは、CHOグループの回転により、非放射プロセスによって内部変換が生じます。粘性または低温培地での回転の抑制は、強い蛍光（6倍の増加）をもたらし、蛍光寿命（200〜1450 PS）を延長します。特別に設計された分子センサーには、エタノール中の2つの吸収最大値（λ（abs）400および613 nm）と2つの発光最大（青、λ（em）456 nmおよび赤、エタノールで650 nm）があります。ただし、粘度または温度変化に著しく敏感なのは赤発光のみであり、レシオメトリック応答（12倍）と大きな擬似ストークスシフト（250 nm）を提供します。量子化学計算と（1）低温でのH NMRスペクトルに基づいて、メカニズムが提案されています。細胞内で、粘度の変化は、いくつかの局所的な違いを示し、レシオメトリーイメージングと蛍光寿命イメージング（FLIM）の両方によって明確に観察できます。生細胞は複雑ですが、2つのイメージング手順の間に観察される相関は、細胞内粘度を決定する際に以前に利用できなかった信頼性と精度の可能性を提供します。

Intracellular viscosity strongly influences transportation of mass and signal, interactions between the biomacromolecules, and diffusion of reactive metabolites in live cells. Fluorescent molecular rotors are recently developed reagents used to determine the viscosity in solutions or biological fluid. Due to the complexity of live cells, it is important to carry out the viscosity determinations in multimode for high reliability and accuracy. The first molecular rotor (RY3) capable of dual mode fluorescence imaging (ratiometry imaging and fluorescence lifetime imaging) of intracellular viscosity is reported. RY3 is a pentamethine cyanine dye substituted at the central (meso-) position with an aldehyde group (CHO). In nonviscous media, rotation of the CHO group gives rise to internal conversion by a nonradiative process. The restraining of rotation in viscous or low-temperature media results in strong fluorescence (6-fold increase) and lengthens the fluorescence lifetime (from 200 to 1450 ps). The specially designed molecular sensor has two absorption maxima (λ(abs) 400 and 613 nm in ethanol) and two emission maxima (in blue, λ(em) 456 nm and red, 650 nm in ethanol). However it is only the red emission which is markedly sensitive to viscosity or temperature changes, providing a ratiometric response (12-fold) as well as a large pseudo-Stokes shift (250 nm). A mechanism is proposed, based on quantum chemical calculations and (1)H NMR spectra at low-temperature. Inside cells the viscosity changes, showing some regional differences, can be clearly observed by both ratiometry imaging and fluorescence lifetime imaging (FLIM). Although living cells are complex the correlation observed between the two imaging procedures offers the possibility of previously unavailable reliability and accuracy when determining intracellular viscosity.