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近幾十年來(lái)，熒光染料及其衍生物在材料、生物、醫(yī)學(xué)、太陽(yáng)能利用等方面取得了很多突破性進(jìn)展，引起了科學(xué)界的持續(xù)關(guān)注。有機(jī)小分子熒光染料作為應(yīng)用最廣泛的熒光染料之一，被應(yīng)用于細(xì)胞成像、分子探針和藥物輸送系統(tǒng)等領(lǐng)域。

從今年開(kāi)始，先豐納米在以往熒光納米材料（量子點(diǎn)、金銀銅納米簇、近紅外二區(qū)熒光染料等）的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充了有機(jī)熒光染料系列產(chǎn)品，為生物醫(yī)學(xué)研究提供更有力支撐。

本期小豐整理了熒光染料的相關(guān)信息以及上新的產(chǎn)品類(lèi)型，一起看下吧~

一、熒光染料發(fā)光原理

熒光染料是指在可見(jiàn)光范圍內(nèi)能強(qiáng)烈吸收，并輻射出熒光的染料。它是一種光致發(fā)光現(xiàn)象，當(dāng)紫外光或某種光照射到熒光物質(zhì)上時(shí)，該物質(zhì)就會(huì)吸收與其特征頻率相一致的能量，從基態(tài)躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)，隨后通過(guò)輻射躍遷釋放能量（熒光），且發(fā)射光波長(zhǎng)大于吸收光波長(zhǎng)（斯托克斯位移）。

二、熒光染料分類(lèi)

熒光染料根據(jù)其發(fā)光-構(gòu)效關(guān)系可以分為“電子離域型”和“電荷轉(zhuǎn)移型”兩類(lèi)。

常見(jiàn)的“電子離域型”染料包括羅丹明、熒光素、菁染料和Bodipy等，“電荷轉(zhuǎn)移型”染料包括1,8-萘酰亞胺、香豆素、NBD和??嗪類(lèi)染料等。

這些染料在結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)上存在明顯差異。例如，“電子離域型”染料具有窄的吸收和發(fā)射峰、小的斯托克斯位移、高的摩爾消光系數(shù)和量子產(chǎn)率，且對(duì)溶劑極性不敏感；而“電荷轉(zhuǎn)移型”染料則展示出與“電子離域型”染料不同的特性。

正是這些性質(zhì)的差異，使得各種染料能夠適用于不同的熒光成像研究目的，并在各自的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮其特有的優(yōu)勢(shì)。

三、常用的有機(jī)熒光染料

目前常用有機(jī)熒光染料主要包括花菁染料、熒光素、羅丹明熒光染料、香豆素類(lèi)等。

花菁類(lèi)

花菁類(lèi)染料(Cyanine，簡(jiǎn)寫(xiě)Cy)是一類(lèi)常見(jiàn)的熒光染料。花菁染料可以與特定的蛋白質(zhì)/抗體結(jié)合，生成靶向重組熒光探針，在不同的動(dòng)物模型中結(jié)合并追蹤蛋白質(zhì)/細(xì)胞，此外，它們也常用于生物篩選、蛋白免疫印跡、生物醫(yī)學(xué)顯影、小動(dòng)物體內(nèi)成像等。

花菁染料存在一個(gè)強(qiáng)的共振結(jié)構(gòu)，電荷位于發(fā)色團(tuán)的尾端，改變兩個(gè)氮原子之間共軛鏈的長(zhǎng)度可以顯著改變花菁的吸收和光射光譜。研究發(fā)現(xiàn)，橋鏈長(zhǎng)度和兩端的發(fā)色團(tuán)直接控制著染料的吸收峰和發(fā)射峰值，從而讓Cy系列染料可以覆蓋從紫外到遠(yuǎn)紅外的幾乎所有常用熒光譜帶。

目前最為常用的花菁染料是吲哚菁綠 (ICG)，該染料具有近紅外吸收和發(fā)射的性質(zhì)。此外花菁類(lèi)染料也包括Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7和Cy7.5，這些染料大多具有低水溶性。它們?cè)谶M(jìn)行生物分子標(biāo)記時(shí)，通常先溶解在有機(jī)溶劑中，然后再加入含有生物分子的溶液中。

熒光素

熒光素類(lèi)（Fluorescein）是人類(lèi)合成的第一批熒光染料，研究得非常充分，1871年Adolf von Baeyer就化學(xué)合成制備出了熒光素。

熒光素具有極強(qiáng)的熒光和鮮艷的顏色，在分析領(lǐng)域，熒光素是一種重要的熒光試劑。熒光素雖然易溶于水，但是與細(xì)胞膜脂也有很好的親和性，易于滲透到細(xì)胞中，用于生物成像。

熒光素在熒光探針領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)熒光素作為熒光探針連接到蛋白質(zhì)上時(shí)，蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化將引起熒光素所處微環(huán)境的變化，從而使得其光譜性質(zhì)發(fā)生變化，因此可利用熒光素光譜位置、強(qiáng)度和熒光壽命的變化來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)的構(gòu)型變化。

常見(jiàn)的熒光素衍生物包括異硫氰酸熒光素（FITC）、羧基熒光素、5/6-羧基熒光素琥珀酰亞胺酯、脒基熒光素（FAM）和二乙酸熒光素。 

羅丹明

熒光素和羅丹明都屬于氧雜蒽染料，自首次合成以來(lái)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

相對(duì)于熒光素染料，羅丹明的熒光具有更好的pH穩(wěn)定性，并且胺化染料更容易結(jié)構(gòu)多樣化，從而得到更多不同激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)的熒光染料，因此羅丹明類(lèi)染料有更多的選擇，很多染料有比熒光素波長(zhǎng)更長(zhǎng)的熒光，是熒光素類(lèi)染料的有力補(bǔ)充。

和熒光素類(lèi)似，羅丹明在水溶液中具有較高的熒光量子產(chǎn)率，結(jié)構(gòu)易于修飾，可制備合成多種類(lèi)型的熒光探針，用于檢測(cè)離子、生物小分子和酶等。羅丹明的吸收和發(fā)射波長(zhǎng)均在530nm以上，通過(guò)分子修飾可將吸收和發(fā)射光譜進(jìn)一步紅移至近紅外區(qū)，并且水溶性和生物兼容性較好，廣泛應(yīng)用于生物成像。

羅丹明6G、110、123以及羅丹明B是使用最廣泛的羅丹明染料的類(lèi)型，近幾年也發(fā)展出各種新型的羅丹明衍生材料，均得到了廣泛的研究。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，熒光染料在生命科學(xué)研究中具有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用前景，醫(yī)學(xué)界“熒光調(diào)色盤(pán)”中的色彩也逐漸豐富了起來(lái)。

迄今為止，研究者已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多種類(lèi)的熒光材料，包括有機(jī)染料、熒光蛋白、半導(dǎo)體量子點(diǎn)、金屬絡(luò)合物、納米熒光材料（碳納米熒光材料，金納米熒光材料，硅納米熒光材料等）、熒光聚合物（熒光超分子聚合物材料）等。

先豐納米將根據(jù)客戶(hù)需求不斷研發(fā)各類(lèi)熒光材料，深耕細(xì)作，開(kāi)拓創(chuàng)新，為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域點(diǎn)亮“璀璨星光”。

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