花菁类染料-美国Lumiprobe

花菁类染料-美国Lumiprobe

花菁这类染料的分子内部含有由甲川基(CH)n组成的共轭链，n可为奇数或偶数。共轭链两端或链中间连有杂环、芳环化合物、环烯化合物等与共轭链组成一个大的共轭体系，分子内部的氢可被一定数目的各类取代基取代。

已经有许多的花菁染料（Cyanine dyes）用于生命科学领域，一系列的噻唑和恶唑染料用作DNA 和蛋白质染色(如TOTO，YOYO， Stains All和其它)。但是在生命科学研究领域最受欢迎的花菁染料是由卡内基梅隆大学的Alan Waggoner和他的同事们在1990年代早期发现的。该花菁染料是经过修饰后的吲哚菁绿(ICG)，从1970年代以来该染料一直用于血管造影术，而 且他们都包含两个假吲哚环侧翼(CH)n链。发现此类染料对生物分子表现出较低的非特异性结合， 由于巨大的消光系数能发出明亮的荧光和良好的量子产量。一旦获得专利， 在卡内基梅隆专利过期后这些分子可在公共领域获得，并从Lumiprobe可购买到， 作为各种反应衍生物用于科研和商业，比如用于点击化学的NHS酯、马来酰亚胺、叠氮化物的衍生品和其他衍生物。

花菁染料分为两种：非磺化的花菁染料和磺化的花菁染料，对于许多的应用，他们是可以互相替换的，因为他们的光谱属性几乎 相同。磺化和非磺化染料可用于DNA和蛋白质等生物分子的标记。两种染料的区别在于它们的溶解度：磺基染料是水溶性，他们可在水环境中标记无需添加有机助 溶剂，他们在水里的分散性较好。在某些情况下，你可能会只需要这两种染料中的一种（下面将具体讲述非磺化的花菁染料和磺化的花菁染料的具体区别。）

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’，第一个数字代表了假吲哚之间的碳原子数。Cy2是恶唑衍生物而不是假吲哚，是不遵守这个规则的。后缀.5是苯 丙稠合的花菁染料。结构的变化也能改变分子的荧光特性，及覆盖最重要的可见光和携带几个荧光基团的近红外光谱。

大部分非磺化的花菁染料衍 生物（酰肼盐酸盐类和胺类除外）具有低水溶性，当这些分子用于生物分子标记时， 使用有机溶剂作为助溶剂(5-20%的DMF或DMSO)是有效的反应所必需的。花菁染料应先溶解在有机溶剂中，之后在适当的水溶缓冲剂作用下加入到生物 分子溶液中（蛋白质，肽，氨基标记的 DNA）。在染料沉淀之前，染料分子与生物分子发生有效反应。

非磺化的花菁染料的荧光性质对溶剂和反应环境的依赖性较小，非磺化的的花菁染料的吸光度和荧光光谱绘制如下。

磺化的花菁染料

磺化的花菁染料包含了额外地磺基官能团能促进染料分子在水相中的溶解度，带电荷的磺酸盐降低了染料分子的聚合度且能很好地标记偶联物。

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。标记生物分子时不需要有机助溶剂辅助。

磺化和非磺化花菁染料之间的异同

磺化和非磺化花菁染料都展现出非常相似的荧光性能。然而，在使用说明上有几个不同点需要注意，非磺化花菁染料必须要先溶 解在有机助溶剂中（DMF or DMSO），之后在适当的水溶缓冲剂作用下加入靶标生物分子溶液。推荐使用的助溶剂的体积为，溶解Cy3， Cy5， Cy7使用10%助溶剂，.5的染料使用15%的助溶剂。而磺化的花菁染料可以在纯粹的水环境中应用。关于花菁染料在纯化方面的差异：当使用与水或水溶缓 冲溶液相关的透析纯化染料时，必须使用sulfo-Cy以实现高效除去未反应的染料材料。与磺化和非磺化花菁染料的反应可以通过凝胶过滤，色谱法 (FPLC，高效液相色谱法，离子交换法)，或电泳纯化。

磺化和非磺化花菁染料在标记以下类别目标时是可互换的:

1.可溶性蛋白，其对额外添加的有机助溶剂具有耐受性

2.抗体(使用5 – 10% DMSO / DMF)

3.DNA和寡核苷酸

4.肽

5.许多小分子

注：用类似磺化和非磺化的试剂标记的共轭物（例如：sulfo-Cy5 和Cy5）的荧光性质是非常相似的，可用于各种荧光仪器。

以下情况必须选用磺化花菁染料：

1.遇DMF 或 DMSO变性的敏感蛋白质

2.通过透析纯化的蛋白质偶联物

3.在水溶液中有纳米粒子

4.不溶于水或疏水的蛋白

以下情况必须选用非磺化花菁染料：

在有机相中发生的反应（二氯甲烷，腈化甲烷）