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。

基于其結構，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）用于生命科學領域，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)。但是在生命科學研究領域受歡迎的花菁染料是由卡內(nèi)基梅隆大學的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，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， 作為各種反應衍生物用于科研和商業(yè)，比如用于點擊化學的NHS酯、馬來酰亞胺、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，對于許多的應用，他們是可以互相替換的，因為他們的光譜屬性幾乎相同?；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。結構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)是有效的反應所必需的?；ㄝ既玖蠎热芙庠谟袡C溶劑中，之后在適當?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。

非磺化的花菁染料的熒光性質(zhì)對溶劑和反應環(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?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)境中應用。關于花菁染料在純化方面的差異：當使用與水或水溶緩沖溶液相關的透析純化染料時，必須使用sulfo-Cy以實現(xiàn)除去未反應的染料材料。與磺化和非磺化花菁染料的反應可以通過凝膠過濾，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（二氯甲烷，腈化甲烷）

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