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花菁類染料的分類介紹及選用指南
閱讀：4212 發(fā)布時間：2019-1-12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100000 Lmol-1cm-1消光系數(shù)。不同的取代基具有控制發(fā)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(fā)射波長可達到近紅外區(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和他的同事們在1990年代早期發(fā)現(xiàn)的。該花菁染料是經(jīng)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(shù)，而且他們都包含兩個假吲哚環(huán)側(cè)翼(CH)n鏈。發(fā)現(xiàn)此類染料對生物分子表現(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)，比如用于點擊化學(xué)的NHS酯、馬來酰亞胺、疊氮化物的衍生品和其他衍生物。
供應(yīng)商：陜西新研博美生物科技有限公司
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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：
吲哚菁綠直接標記在磷脂上:
DSPE-ICG
DPPE-ICG
DMPE-ICG
DLPE-ICG
DOPE-ICG
吲哚菁綠通過一個小分子PEG偶連到磷脂上,PEG重復(fù)單元從2-5個不等:
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
吲哚菁綠標記PEG末端帶活性基團產(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，對于許多的應(yīng)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(zhì)等生物分子的標記。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(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(dāng)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(yīng)所必需的?；ㄝ既玖蠎?yīng)先溶解在有機溶劑中，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(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(xiàn)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(dāng)?shù)乃芫彌_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(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，必須使用sulfo-Cy以實現(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)可以通過凝膠過濾，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記以下類別目標時是可互換的:
1.可溶性蛋白，其對額外添加的有機助溶劑具有耐受性
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：
在有機相中發(fā)生的反應(yīng)（二氯甲烷，腈化甲烷）