Cyanine dyes 花青染料綜述

花青染料是在兩(liang) 個(ge) 帶有離域電荷的氮原子之間含有聚次甲基橋的分子：

由於(yu) 其結構，花青具有很高的消光係數，通常超過 100,000 Lmol -1 cm -1。不同的取代基可以控製發色團的特性，例如吸光度波長、光穩定性和熒光。例如，吸光度和熒光波長可以通過選擇聚次甲基橋長度來控製：較長的花青具有較高的吸光度和發射波長，直至近紅外區域。

許多花青染料已用於(yu) 生命科學應用。一係列噻唑和惡唑染料已被用作 DNA 和蛋白質結合染料（如 TOTO、YOYO、Stains All 等）。但生命科學研究中受歡迎的花青染料是由卡內(nei) 基梅隆大學的 Alan Wagoner 及其同事於(yu) 20 世紀 90 年代初推出的。這些染料是花青染料吲哚青綠 (ICG) 的改良版，自 20 世紀 70 年代起用於(yu) 血管造影，它們(men) 都含有兩(liang) 個(ge) 位於(yu) 聚次甲基鏈側(ce) 的假吲哚環。人們(men) 發現這些染料與(yu) 生物分子表現出低非特異性結合，並且由於(yu) 其巨大的消光係數和良好的量子產(chan) 率而具有明亮的熒光。可以從(cong) Lumiprobe 購買(mai) ，用於(yu) 研究和商業(ye) 用途，作為(wei) 各種反應性衍生物，例如用於(yu) 點擊化學的NHS 酯、馬來酰亞(ya) 胺、疊氮化物以及其他衍生物。

花青染料有兩(liang) 種：非磺化花青和磺化花青。對於(yu) 許多應用來說，它們(men) 是可以互換的，因為(wei) 它們(men) 的光譜特性幾乎相同。磺化和非磺化染料均可用於(yu) 標記 DNA 和蛋白質等生物分子。染料之間的區別在於(yu) 它們(men) 的溶解度：磺基染料是水溶性的，並且它們(men) 在水性環境中標記時不使用有機共溶劑。它們(men) 在水中不易聚集。在某些情況下，需要其中一種類型的花青（請參閱下麵的“磺化花青與(yu) 非磺化花青"部分）。

非磺化花青

可用的非磺化染料包括 Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7 和 Cy7.5。 Cy ®代表“花青"，第一個(ge) 數字表示假吲哚基團之間的碳原子數。 Cy2 是一種惡唑衍生物，而不是吲哚寧，是該規則的一個(ge) 例外。苯並稠合花青添加後綴 0.5。結構的變化可以改變分子的熒光特性，並用多個(ge) 熒光團覆蓋可見光和近紅外光譜的最重要部分。

大多數非磺化花青衍生物（酰肼和胺的鹽酸鹽除外）的水溶性較低。當這些分子用於(yu) 生物分子標記時，必須使用有機共溶劑（5-20％的DMF或DMSO）才能有效反應。花青染料應首先溶解在有機溶劑中，然後添加到生物分子（蛋白質、肽、氨基標記的 DNA）在適當的水性緩衝(chong) 液中的溶液中。當綴合有效發生時，染料會(hui) 在沉澱之前發生反應。

非磺化花青的熒光性質對溶劑和周圍環境的依賴性很小。非磺化花青染料的吸光度和熒光光譜繪製如下。

磺化花青

磺化花青包含額外的磺基，其有利於(yu) 染料分子在水相中的溶解。帶電荷的磺酸基團減少染料分子和重度標記的綴合物的聚集。

目前可用的磺化花青包括磺基-Cy3、磺基-Cy5和磺基-Cy7。

磺化花青具有高度水溶性。使用這些試劑進行標記不需要有機共溶劑。

磺化花青與非磺化花青

磺化和非磺化花青表現出非常相似的熒光特性。然而，標簽協議存在一些值得注意的差異。非磺化花青在使用前必須溶解在有機共溶劑（DMF 或 DMSO）中，並添加到目標分子在水性緩衝(chong) 液中的溶液中。對於(yu) Cy3、Cy5、Cy7，建議的共溶劑體(ti) 積應為(wei) 10%，對於(yu) 0.5 對應物，建議的共溶劑體(ti) 積應為(wei) 15%。磺基花青試劑可在純水溶液條件下使用。純化方麵也存在差異：當使用水或水性緩衝(chong) 液透析進行純化時，必須使用磺基花青以實現有效去除未反應的染料物質。磺基和非磺基花青的反應可以通過凝膠過濾、色譜法（HPLC、FPLC、離子交換）或電泳進行純化。

磺化和非磺化花青可互換用於(yu) 標記許多類別的目標，包括：

• 可溶性蛋白質，可耐受有機共溶劑的添加

• 抗體(ti) （使用 5-10% DMSO/DMF）

• DNA和寡核苷酸

• 肽

• 許多小分子

使用相似的磺化和非磺化試劑（例如磺基-Cy5 和 Cy5）產(chan) 生的綴合物的熒光特性非常相似，並且可以與(yu) 各種熒光儀(yi) 器一起使用。

磺化花青必須用於(yu) ：

• 被 DMF 或 DMSO 變性的敏感蛋白

• 通過透析純化時的蛋白質綴合

• 水溶液中的納米顆粒

• 不溶性或疏水性蛋白質

非磺化花青必須用於(yu) ：

• 有機介質（二氯甲烷、乙腈）中的反應

  
  

  
  

  Lumiprobe 提供以下花青產(chan) 品。

• Fluorophore	Reactive form
  sulfo-Cy3	NHS ester maleimide azide alkyne carboxylic acid
  sulfo-Cy5	NHS ester maleimide azide alkyne carboxylic acid
  sulfo-Cy7	NHS ester azide amine carboxylic acid
  Cy3	NHS ester maleimide azide alkyne hydrazide amine carboxylic acid
  Cy3.5	NHS ester azide carboxylic acid
  Cy5	NHS ester maleimide azide alkyne hydrazide amine carboxylic acid
  Cy5.5	NHS ester maleimide azide alkyne hydrazide amine carboxylic acid
  Cy7	NHS ester maleimide azide alkyne hydrazide amine carboxylic acid
  Cy7.5	NHS ester maleimide azide alkyne hydrazide amine carboxylic acid