花菁類染料的分類介紹及選用指南

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

基于其結(jié)構(gòu)，花菁通常有非常高的超過(guò)100000 Lmol-1cm-1消光系數(shù)。不同的取代基具有控制發(fā)色團(tuán)的性能，如吸收波長(zhǎng)、耐光性、熒光。例如，通過(guò)聚次甲基橋鍵長(zhǎng)度的選擇來(lái)控制吸光度和熒光波長(zhǎng)：聚次甲基橋鍵越長(zhǎng)其吸光度越高且發(fā)射波長(zhǎng)可達(dá)到近紅外區(qū)。

已經(jīng)有許多的花菁染料（Cyanine dyes）用于生命科學(xué)領(lǐng)域，一系列的噻唑和惡唑染料用作DNA 和蛋白質(zhì)染色(如TOTO，YOYO， Stains All和其它)。但是在生命科學(xué)研究領(lǐng)域受歡迎的花菁染料是由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Alan Waggoner和他的同事們?cè)?990年代早期發(fā)現(xiàn)的。該花菁染料是經(jīng)過(guò)修飾后的吲哚菁綠(ICG)，從1970年代以來(lái)該染料一直用于血管造影術(shù)，而且他們都包含兩個(gè)假吲哚環(huán)側(cè)翼(CH)n鏈。發(fā)現(xiàn)此類染料對(duì)生物分子表現(xiàn)出較低的非特異性結(jié)合， 由于巨大的消光系數(shù)能發(fā)出明亮的熒光和良好的量子產(chǎn)量。 這些分子可在公共領(lǐng)域獲得，并從陜西新研博美生物科技有限公司可購(gòu)買到， 作為各種反應(yīng)衍生物用于科研和商業(yè)，比如用于點(diǎn)擊化學(xué)的NHS酯、馬來(lái)酰亞胺、疊氮化物的衍生品和其他衍生物。

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陜西新研博美生物科技有限公司ICG及衍生物產(chǎn)品列表：

吲哚菁綠直接標(biāo)記在磷脂上:

DSPE-ICG

DPPE-ICG

DMPE-ICG

DLPE-ICG

DOPE-ICG

吲哚菁綠通過(guò)一個(gè)小分子PEG偶連到磷脂上,PEG重復(fù)單元從2-5個(gè)不等:

DSPE-PEG2-ICG

DSPE-PEG3-ICG

DSPE-PEG4-ICG

吲哚菁綠連接高分子PEG再連接到磷脂上，PEG分子量有550/750/1000/2000/3400/5000

ICG-PEG-DSPE

ICG-PEG-DMPE

ICG-PEG-DPPE

ICG-PEG-DLPE

ICG-PEG-DOPE

吲哚菁綠標(biāo)記PEG末端帶活性基團(tuán)產(chǎn)品,PEG分子量1000/2000/3400/5000 Da ：

mPEG-ICG

ICG-PEG-NH2

ICG-PEG-COOH

ICG-PEG-MAL

ICG-PEG-NHS

ICG-PEG-N3

ICG-PEG-Biotin

ICG-PEG-SH

ICG-PEG-OH

ICG-PEG-Alkyne

ICG-PEG-CHO

ICG-PEG-Folate

ICG-PEG-cRGD

吲哚菁綠修飾一些聚合物產(chǎn)品：

PLGA-ICG

PCL-ICG

PDLLA-ICG

Dextran-ICG

PEI-ICG

PAMAM-ICG

PLL-ICG

吲哚菁綠修飾一些共聚物產(chǎn)品：

PLGA-PEG-ICG

PCL-PEG-ICG

PLA-PEG-ICG

mPEG-PLGA-ICG

mPEG-PLA-ICG

mPEG-PCL-ICG

PLGA-PEI-ICG

Dextran-PLGA-ICG

Dextran-PCL-ICG

ICG-PEG-PEI

系列產(chǎn)品三：ICG修飾蛋白類產(chǎn)品

ICG-Avidin

ICG-Streptavidin

ICG-BSA 

ICG-Dextran

ICG-Alginate

ICG-Chitosan

ICG-Hyaluronic acid

ICG-Heparin

ICG-Ficoll

ICG-Cellulose

ICG-Concanavalin A

ICG-Transferrin

ICG-Polylysine

ICG-c(RGDyk)

ICG-Crgd

系列產(chǎn)品五：活化基團(tuán)修飾ICG產(chǎn)品

ICG NHS ester

ICG Vinylsulfone

ICG isothiocyanate

ICG Carboxlaic acid

ICG Maleimide

ICG amine

ICG thiol

ICG dichlorotriazine

ICG Hydrazide

ICG alkyne

ICG Avidin

ICG Biotin

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(duì)于許多的應(yīng)用，他們是可以互相替換的，因?yàn)樗麄兊墓庾V屬性幾乎相同?；腔头腔腔玖峡捎糜贒NA和蛋白質(zhì)等生物分子的標(biāo)記。兩種染料的區(qū)別在于它們的溶解度：磺基染料是水溶性，他們可在水環(huán)境中標(biāo)記無(wú)需添加有機(jī)助溶劑，他們?cè)谒锏姆稚⑿暂^好。在某些情況下，你可能會(huì)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(qū)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 ，個(gè)數(shù)字代表了假吲哚之間的碳原子數(shù)。Cy2是惡唑衍生物而不是假吲哚，是不遵守這個(gè)規(guī)則的。后綴.5是苯丙稠合的花菁染料。結(jié)構(gòu)的變化也能改變分子的熒光特性，及覆蓋重要的可見(jiàn)光和攜帶幾個(gè)熒光基團(tuán)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(dāng)這些分子用于生物分子標(biāo)記時(shí)， 使用有機(jī)溶劑作為助溶劑(5-20%的DMF或DMSO)是有效的反應(yīng)所必需的。花菁染料應(yīng)先溶解在有機(jī)溶劑中，之后在適當(dāng)?shù)乃芫彌_劑作用下加入到生物分子溶液中（蛋白質(zhì)，肽，氨基標(biāo)記的 DNA）。在染料沉淀之前，染料分子與生物分子發(fā)生有效反應(yīng)。

非磺化的花菁染料的熒光性質(zhì)對(duì)溶劑和反應(yīng)環(huán)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(tuán)能促進(jìn)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(biāo)記偶聯(lián)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(biāo)記生物分子時(shí)不需要有機(jī)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(xiàn)出非常相似的熒光性能。然而，在使用說(shuō)明上有幾個(gè)不同點(diǎn)需要注意，非磺化花菁染料必須要先溶解在有機(jī)助溶劑中（DMF or DMSO），之后在適當(dāng)?shù)乃芫彌_劑作用下加入靶標(biāo)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(huán)境中應(yīng)用。關(guān)于花菁染料在純化方面的差異：當(dāng)使用與水或水溶緩沖溶液相關(guān)的透析純化染料時(shí)，必須使用sulfo-Cy以實(shí)現(xiàn)除去未反應(yīng)的染料材料。與磺化和非磺化花菁染料的反應(yīng)可以通過(guò)凝膠過(guò)濾，色譜法 (FPLC，液相色譜法，離子交換法)，或電泳純化。

陜西新研博美生物科技有限公司提供的CY系列的產(chǎn)品目錄：

CY3-COOH

Cyanine3-NHS ester 

CY3-NH2

Cyanine3-azide

CY3-alkyne

CY3-MAL

Cyanine3-hydrazide

CY3-SH

2050/10mg 3850/25mg 6500/50mg

Sulfo-CY3-COOH

Sulfo-CY3-NHS ester 

Sulfo- Cyanine3-NH2

Sulfo-CY3-azide

Sulfo-CY3-alkyne

Sulfo- Cyanine3-MAL

Sulfo-CY3-hydrazide

Sulfo- Cyanine3-SH

2850/10mg 5500/25mg 9500/50mg

Cyanine3.5-COOH

CY3.5-NHS ester 

CY3.5-NH2

Cyanine3.5-azide

Cyanine3.5-alkyne

CY3.5-MAL

Cyanine3.5-hydrazide

CY3.5-SH

2050/10mg 3850/25mg 6500/50mg

Sulfo-CY3.5-COOH

Sulfo- Cyanine3.5-NHS ester 

Sulfo-CY3.5-NH2

Sulfo-CY3.5-azide

Sulfo- Cyanine3.5-alkyne

Sulfo-CY3.5-MAL

Sulfo- Cyanine3.5-hydrazide

Sulfo- Cyanine3.5-SH

2850/10mg 5500/25mg 9500/50mg

Cyanine5-COOH

CY5-NHS ester 

Cyanine5-NH2

CY5-azide

CY5-alkyne

CY5-MAL

CY5-hydrazide

CY5-SH

2050/10mg 3850/25mg 6500/50mg

Sulfo-CY5-COOH

Sulfo- Cyanine5-NHS ester 

Sulfo- Cyanine5-NH2

Sulfo- Cyanine5-azide

Sulfo-CY5-alkyne

Sulfo-CY5-MAL

Sulfo-CY5-hydrazide

Sulfo-CY5-SH

2850/10mg 5500/25mg 9500/50mg

CY5.5-COOH

CY5.5-NHS ester 

Cyanine5.5-NH2

Cyanine5.5-azide

CY5.5-alkyne

CY5.5-MAL

CY5.5-hydrazide

CY5.5-SH

2050/10mg 3850/25mg 6500/50mg

Sulfo-Cyanine5.5-COOH

Sulfo-Cyanine5.5-NHS ester 

Sulfo-CY5.5-NH2

Sulfo- Cyanine5.5-azide

Sulfo-CY5.5-alkyne

Sulfo-CY5.5-MAL

Sulfo-CY5.5-hydrazide

Sulfo-CY5.5-SH

2850/10mg 5500/25mg 9500/50mg

CY7-COOH

CY7-NHS ester 

Cyanine7-NH2

CY7-azide

CY7-alkyne

Cyanine7-MAL

CY7-hydrazide

CY7-SH

2050/10mg 3850/25mg 6500/50mg

Sulfo-CY7-COOH

Sulfo- Cyanine7-NHS ester 

Sulfo- Cyanine7-NH2

Sulfo- Cyanine7-azide

Sulfo- Cyanine7-alkyne

Sulfo-CY7-MAL

Sulfo-CY7-hydrazide

Sulfo-CY7-SH

2850/10mg 5500/25mg 9500/50mg

CY7.5-COOH

CY7.5-NHS ester 

Cyanine7.5-NH2

CY7.5-azide

CY7.5-alkyne

Cyanine7.5-MAL

CY7.5-hydrazide

Cyanine7.5-SH

2050/10mg 3850/25mg 6500/50mg

Sulfo-CY7.5-COOH

Sulfo-CY7.5-NHS ester 

Sulfo-CY7.5-NH2

Sulfo- Cyanine7.5-azide

Sulfo- Cyanine7.5-alkyne

Sulfo-CY7.5-MAL

Sulfo-CY7.5-hydrazide

Sulfo-CY7.5-SH

2850/10mg 5500/25mg 9500/50mg

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磺化和非磺化花菁染料在標(biāo)記以下類別目標(biāo)時(shí)是可互換的:

1.可溶性蛋白，其對(duì)額外添加的有機(jī)助溶劑具有耐受性

2.抗體(使用5 - 10% DMSO / DMF)

3.DNA和寡核苷酸

4.肽

5.許多小分子

注：用類似磺化和非磺化的試劑標(biāo)記的共軛物（例如：sulfo-Cy5 和Cy5）的熒光性質(zhì)是非常相似的，可用于各種熒光儀器。

以下情況必須選用磺化花菁染料：

1.遇DMF 或 DMSO變性的敏感蛋白質(zhì)

2.通過(guò)透析純化的蛋白質(zhì)偶聯(lián)物

3.在水溶液中有納米粒子

4.不溶于水或疏水的蛋白

以下情況必須選用非磺化花菁染料：

在有機(jī)相中發(fā)生的反應(yīng)（二氯甲烷，腈化甲烷）

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