研究人员已经创造了一个含有3-膦酸盐的罗丹明结构子集，填补了这些重要荧光基团文献中的空白与用于细胞成像的传统3-取代罗丹明相比，新化合物的水溶性也要高得多。

自1887年发现罗丹明以来，罗丹明的应用已经从油漆制造和织物染色发展到用于观察生物系统的化学传感器和荧光探针。100多年来，化学家们一直在修改它们的结构，以创造出性能更好的新类似物。

逐步形成phosTMR

3-羧基和3-磺基罗丹明衍生物已经存在。现在，美国加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的埃文·米勒(Evan Miller)及其同事发明了一种温和且可扩展的方法来制造3-磷酸甘胺。“以前没有人制造过这些化合物。我们很惊讶，因为这似乎是一个明显的修改尝试。“科学的乐趣之一就是创造、描述或发现前人没有做过的事情，”米勒评论道。

与外源酸的Friedel-Crafts缩合是生产罗丹明类似物的传统合成途径。这种酸激活醛促进亲核攻击。然而，米勒的团队选择了另一条路线。他们采用了一种最初用于合成3-羧基罗丹明的方法它不需要外源酸，而是使用2-邻苯甲醛，它经历分子内醛活化。2-邻苯甲醛与一系列苯胺反应生成三芳基甲烷，随后脱水氧化生成3-磷膦胺。

HEK细胞用磷酸化罗丹明电压报告细胞染色。标尺为20μm

研究小组发现，特别是四甲基-3-磷酸膦胺(phosTMR)具有出色的化学稳定性。更重要的是，他们称，与3-羧基和3-磺基化合物相比，phosTMR的可溶性分别高出12倍和500倍。荧光探针需要是水溶性的，以进入生物系统，但提高水溶性也有利于荧光团的亮度。这里，亮度是光吸收时发射的光子数量的量度。在细胞成像过程中，荧光团的亮度随着未反应试剂数量的增加而降低。PhosTMR优异的水溶性使得它更容易洗掉那些不反应的分子，从而改善那些反应的分子的信号。“我们希望，通过洗掉未反应的染料，实验变得更像在夜间打开手电筒——感兴趣的蛋白质非常明显。”米勒解释说:“如果你不能洗掉多余的染料，那么这个实验就更像是在白天打开手电筒——很难从背景中辨认出来。”

更强的信号意味着你可以使用更少的染料，这反过来又意味着使用这种染料的蛋白质标记、活细胞成像和下一代测序变得更划算。来自美国密西西比州立大学的有机化学家科琳·斯科特评论说:“目前缺乏用于细胞成像的水溶性发光染料，而磷酸基团的加入增加了染料的水溶性，这对该领域是有益的。”

虽然提高水溶性的原因尚不清楚，但Evan的研究小组认为，这可能是因为膦酸有两个可电离位点，而羧酸和磺酸只有一个。