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近幾十年來，熒光染料及其衍生物在材料、生物、醫(yī)學、太陽能利用等方面取得了很多突破性進展，引起了科學界的持續(xù)關注。有機小分子熒光染料作為應用最廣泛的熒光染料之一，被應用于細胞成像、分子探針和藥物輸送系統(tǒng)等領域。

從今年開始，先豐納米在以往熒光納米材料（量子點、金銀銅納米簇、近紅外二區(qū)熒光染料等）的基礎上，擴充了有機熒光染料系列產品，為生物醫(yī)學研究提供更有力支撐。

本期小豐整理了熒光染料的相關信息以及上新的產品類型，一起看下吧~

一、熒光染料發(fā)光原理

熒光染料是指在可見光范圍內能強烈吸收，并輻射出熒光的染料。它是一種光致發(fā)光現象，當紫外光或某種光照射到熒光物質上時，該物質就會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)，隨后通過輻射躍遷釋放能量（熒光），且發(fā)射光波長大于吸收光波長（斯托克斯位移）。

二、熒光染料分類

熒光染料根據其發(fā)光-構效關系可以分為“電子離域型”和“電荷轉移型”兩類。

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

這些染料在結構和光學性質上存在明顯差異。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、高的摩爾消光系數和量子產率，且對溶劑極性不敏感；而“電荷轉移型”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，并在各自的應用領域內發(fā)揮其特有的優(yōu)勢。

三、常用的有機熒光染料

目前常用有機熒光染料主要包括花菁染料、熒光素、羅丹明熒光染料、香豆素類等。

花菁類

花菁類染料(Cyanine，簡寫Cy)是一類常見的熒光染料?；ㄝ既玖峡梢耘c特定的蛋白質/抗體結合，生成靶向重組熒光探針，在不同的動物模型中結合并追蹤蛋白質/細胞，此外，它們也常用于生物篩選、蛋白免疫印跡、生物醫(yī)學顯影、小動物體內成像等。

花菁染料存在一個強的共振結構，電荷位于發(fā)色團的尾端，改變兩個氮原子之間共軛鏈的長度可以顯著改變花菁的吸收和光射光譜。研究發(fā)現，橋鏈長度和兩端的發(fā)色團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。此外花菁類染料也包括Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7和Cy7.5，這些染料大多具有低水溶性。它們在進行生物分子標記時，通常先溶解在有機溶劑中，然后再加入含有生物分子的溶液中。

熒光素

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

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

熒光素在熒光探針領域有著廣泛的應用。當熒光素作為熒光探針連接到蛋白質上時，蛋白質構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發(fā)生變化，因此可利用熒光素光譜位置、強度和熒光壽命的變化來檢測蛋白質的構型變化。

常見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，自首次合成以來在各個領域得到了廣泛應用。

相對于熒光素染料，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構多樣化，從而得到更多不同激發(fā)/發(fā)射波長的熒光染料，因此羅丹明類染料有更多的選擇，很多染料有比熒光素波長更長的熒光，是熒光素類染料的有力補充。

和熒光素類似，羅丹明在水溶液中具有較高的熒光量子產率，結構易于修飾，可制備合成多種類型的熒光探針，用于檢測離子、生物小分子和酶等。羅丹明的吸收和發(fā)射波長均在530nm以上，通過分子修飾可將吸收和發(fā)射光譜進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。

隨著科學技術的快速發(fā)展，熒光染料在生命科學研究中具有越來越廣泛的應用前景，醫(yī)學界“熒光調色盤”中的色彩也逐漸豐富了起來。

迄今為止，研究者已經開發(fā)了許多種類的熒光材料，包括有機染料、熒光蛋白、半導體量子點、金屬絡合物、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。

先豐納米將根據客戶需求不斷研發(fā)各類熒光材料，深耕細作，開拓創(chuàng)新，為生物醫(yī)學領域點亮“璀璨星光”。

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