花菁類染料的分類介紹及選用指南

瀏覽次數：13076　發布日期：2014-11-28　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

花菁類染料-美國Lumiprobe

花菁這類染料的分子內部含有由甲川基(CH)n組成的共軛鏈，n可為奇數或偶數。共軛鏈兩端或鏈中間連有雜環、芳環化合物、環烯化合物等與共軛鏈組成一個大的共軛體系，分子內部的氫可被一定數目的各類取代基取代。

基于其結構，花菁通常有非常高的超過100000 Lmol^-1cm^-1消光系數。不同的取代基具有控制發色團的性能，如吸收波長、耐光性、熒光。例如，通過聚次甲基橋鍵長度的選擇來控制吸光度和熒光波長：聚次甲基橋鍵越長其吸光度越高且發射波長可達到近紅外區。

已經有許多的花菁染料（Cyanine dyes）用于生命科學領域，一系列的噻唑和惡唑染料用作DNA 和蛋白質染色(如TOTO，YOYO， Stains All和其它)。但是在生命科學研究領域最受歡迎的花菁染料是由卡內基梅隆大學的Alan Waggoner和他的同事們在1990年代早期發現的。該花菁染料是經過修飾后的吲哚菁綠(ICG)，從1970年代以來該染料一直用于血管造影術，而且他們都包含兩個假吲哚環側翼(CH)n鏈。發現此類染料對生物分子表現出較低的非特異性結合，由于巨大的消光系數能發出明亮的熒光和良好的量子產量。一旦獲得專利，在卡內基梅隆專利過期后這些分子可在公共領域獲得，并從Lumiprobe可購買到，作為各種反應衍生物用于科研和商業，比如用于點擊化學的NHS酯、馬來酰亞胺、疊氮化物的衍生品和其他衍生物。

花菁染料分為兩種：非磺化的花菁染料和磺化的花菁染料，對于許多的應用，他們是可以互相替換的，因為他們的光譜屬性幾乎相同。磺化和非磺化染料可用于DNA和蛋白質等生物分子的標記。兩種染料的區別在于它們的溶解度：磺基染料是水溶性，他們可在水環境中標記無需添加有機助溶劑，他們在水里的分散性較好。在某些情況下，你可能會只需要這兩種染料中的一種（下面將具體講述非磺化的花菁染料和磺化的花菁染料的具體區別。）

非磺化的花菁染料

可用的非磺化的花菁染料包括Cy3，Cy3.5，Cy5，Cy5.5，Cy7，和Cy7.5，Cy代表‘cyanine’，第一個數字代表了假吲哚之間的碳原子數。Cy2是惡唑衍生物而不是假吲哚，是不遵守這個規則的。后綴.5是苯丙稠合的花菁染料。結構的變化也能改變分子的熒光特性，及覆蓋最重要的可見光和攜帶幾個熒光基團的近紅外光譜。

大部分非磺化的花菁染料衍生物（酰肼鹽酸鹽類和胺類除外）具有低水溶性，當這些分子用于生物分子標記時，使用有機溶劑作為助溶劑(5-20%的DMF或DMSO)是有效的反應所必需的。花菁染料應先溶解在有機溶劑中，之后在適當的水溶緩沖劑作用下加入到生物分子溶液中（蛋白質，肽，氨基標記的 DNA）。在染料沉淀之前，染料分子與生物分子發生有效反應。

非磺化的花菁染料的熒光性質對溶劑和反應環境的依賴性較小，非磺化的的花菁染料的吸光度和熒光光譜繪制如下。

磺化的花菁染料

磺化的花菁染料包含了額外地磺基官能團能促進染料分子在水相中的溶解度，帶電荷的磺酸鹽降低了染料分子的聚合度且能很好地標記偶聯物。

目前可用的磺化花菁染料包括sulfo-Cy3，sulfo-Cy5和sulfo-Cy7。

磺化花菁染料具有高度水溶性。標記生物分子時不需要有機助溶劑輔助。

磺化和非磺化花菁染料之間的異同

磺化和非磺化花菁染料都展現出非常相似的熒光性能。然而，在使用說明上有幾個不同點需要注意，非磺化花菁染料必須要先溶解在有機助溶劑中（DMF or DMSO），之后在適當的水溶緩沖劑作用下加入靶標生物分子溶液。推薦使用的助溶劑的體積為，溶解Cy3， Cy5， Cy7使用10%助溶劑，.5的染料使用15%的助溶劑。而磺化的花菁染料可以在純粹的水環境中應用。關于花菁染料在純化方面的差異：當使用與水或水溶緩沖溶液相關的透析純化染料時，必須使用sulfo-Cy以實現高效除去未反應的染料材料。與磺化和非磺化花菁染料的反應可以通過凝膠過濾，色譜法 (FPLC，高效液相色譜法，離子交換法)，或電泳純化。