荧光寿命成像（FLIM）技术已经成为化学生物学研究的重要工具。与传统的基于荧光强度的成像方式相比，荧光寿命可以在荧光强度之上增加额外的成像通道。通过应用具有不同荧光寿命以及相似的光谱性质（激发以及发射波长）的荧光探针，FLIM可以实现在同一光谱通道内同时对多个靶标进行多通道荧光寿命成像。调控同种类分子的荧光寿命并得到一系列具有不同荧光寿命的分子库可以极大地拓展多通道荧光寿命成像的通道数，但是到目前为止，调控小分子的荧光寿命仍然缺乏系统性研究。

近日，西湖大学张鑫教授、南京师范大学沈宝星副教授以及郑州大学丁丽娜副教授，通过改变取代基的电性和位阻效应实现了系统性调控氟硼二吡咯（BODIPY）类染料的荧光寿命并应用于多通道成像。作者发现在BODIPY分子的8位引入不同电性以及位阻的芳基取代基后，可以调控激发态分子的光致电子转移（PET）过程，从而改变其荧光寿命。通过这种策略，作者合成了具有一系列不同荧光寿命分布（1.5 - 6.4 ns）的绿色荧光BODIPY分子库。接下来，作者通过在BODIPY分子5位拓展π共轭体系构建一系列红色荧光BODIPY分子，发现改变5位取代基的电性可以控制激发态分子的分子内电荷转移（ICT）过程，从而实现红色BODIPY分子的荧光寿命调控，并进一步通过DFT计算证实此调控机制。

在建立具有不同荧光寿命的分子库后，作者将发展的探针应用于FLIM实验，并验证其在多通道荧光寿命成像的可行性。作者将具有不同荧光寿命的分子与可以发生液液相分离弹性蛋白样多肽（ELP）连接，在形成液滴后，通过FLIM可以清晰的拆分显示出不同荧光寿命的液滴。利用同样的策略，连接自标记蛋白标签的探针分子在分别标记核磷蛋白NPM1以及组蛋白H2B后，可以通过FLIM对二者进行精确拆分。

接下来，作者利用连接有靶向内质网和溶酶体基团的不同荧光寿命的探针，应用FLIM实现了在红色和绿色通道内对U-2 OS细胞内的内质网和溶酶体的同时成像。本研究为系统性调控BODIPY染料的荧光寿命提供了有效的方法，并且类似的策略可能适用于其他种类荧光团的荧光寿命调控。