TMRE широко используется для окрашивания митохондрий в живых клетках и не подходит для протоколов с фиксацией клеток. Этот липофильный и положительно заряженный краситель проникает через плазматическую мембрану клеток, при этом не взаимодействуя с мембранными белками и не образуя агрегатов. Краситель TMRE селективно накапливается в активных митохондриях благодаря трансмембранному потенциалу, который митохондрии поддерживают в нормальном состоянии.
Кроме окрашивания митохондрий для их визуализации, TMRE используется для количественной оценки митохондриального мембранного потенциала с помощью уравнения Нернста. Краситель служит инструментом для изучения изменений функционирования митохондрий и жизнеспособности клеток в ответ на исследуемые агенты. Деполяризация митохондрий вследствие запуска процессов апоптоза, некроза или других факторов характеризуется уменьшением мембранного потенциала и, как следствие, уменьшением накопления красителя и его флуоресценции, по сравнению с интактными клетками, имеющими поляризованные митохондрии.
Краситель TMRE применяется в флуоресцентной микроскопии, проточной цитофлуориметрии, экспериментах с использованием планшетных ридеров. Краситель имеет максимум возбуждения при 549 нм — он совместим с голубым (488 нм) и желто-зеленым (561 нм) лазерами. Флуоресценция красителя детектируется в канале фикоэритрина (PE) (максимум при 574 нм).