BOC Sciences 荧光探针简介

荧光是发光的一种形式，是由吸收光或电磁辐射的物质产生的光的发射。荧光分子响应吸收的辐射，以重新发射波长更长、能量更低的光。由于其特性，荧光技术广泛用于荧光成像和光谱学，利用荧光探针，染料和其他生物活性试剂。

• 细胞和细胞器染色

• 脱氧核糖核酸染色

• 荧光酶底物

• 离子指示剂和传感器

• pH指示剂

荧光团是单独使用或与分子结合以产生荧光探针的荧光化合物。荧光团一般分为四种类型：有机染料、荧光蛋白、量子点（发光纳米晶体）和适用于无标记成像的生物结构。大多数荧光团是低分子量（0.2-1 kDa）的小分子染料，有些是相对较大的蛋白质，如GFP（绿色），YFP（黄色）和RFP（红色）。荧光基团的广泛选择在生命科学和基础研究中提供了广泛的应用，具体取决于其物理性质，如尺寸、生物相容性、激发和发射波长、强度、量子产率、荧光寿命以及与物质的相互作用。

荧光探针是单个荧光团或与生物分子共价偶联的荧光团。中银科技网站上提供了几种类型的荧光探针，如下所示：

细胞和细胞器染色： 荧光带来了一种可视化细胞和细胞器结构以及细胞追踪的新方法。绿色荧光蛋白是一种516个氨基酸的蛋白质，于1961年从水母维多利亚水母中分离出来，促进了荧光蛋白在细胞生物学中的应用。不久之后，更多来自其他物种的荧光蛋白被发现并分离出来。随着荧光蛋白技术的快速发展，除了简单追踪活细胞中标记的生物分子之外，利用基因编码的荧光团进行广泛的应用最近得到了充分认识。

其他非蛋白质荧光探针可以对活细胞或固定细胞中的膜、细胞器、核酸和蛋白质进行染色，以研究细胞和细胞成分。细胞染色技术用于显微镜，流式细胞术，并且在疾病诊断中的应用一直在发展，从癌症到细菌感染。据报道，Epicocconone是一种从黑真菌中代谢的长斯托克斯位移荧光染料，用于染色人结肠癌细胞系HCT-116，在590nm处显示出最大发射峰。Epicocconone适用于活细胞成像，因为它不会影响哺乳动物细胞的生长，其浓度与用于染色的浓度相似。

脱氧核糖核酸染色： DNA染色剂是超灵敏的染料，使研究人员能够可视化DNA片段和数量。菁染料、菲和吖啶、吲哚和咪唑类以及其他一些核酸染料通常包含在DNA染色剂中。在流式细胞术和显微镜中，Cy3和Cy5是常用的花青染料，通常带有N-羟基琥珀酰亚胺酯（NHS-酯）反应性基团，用于标记DNA。此外，TOTO系列、TO-PRO系列、SYTO系列和SYBR系列染料是针对不同用途优化的花青染料。SYBR Green I优先与双链DNA结合，形成发射超过1000倍荧光的复合物。SYBR Green I已用于PCR、凝胶电泳、流式细胞术和显微镜中的DNA检测。

赫斯特染料是双苯甲酰亚胺，被 350 nm 的紫外光激发，在 460 nm 处发出荧光蓝光。相对较大的斯托克斯位移使赫斯特染料适用于多色标记实验。Hoechst染料通过选择性地结合到富含AT的双链DNA的微小凹槽来染色DNA。Hoechst 33258、Hoechst 33342 和 Hoechst 34580 是该家族中的相关污渍。

荧光酶底物： 多种酶的荧光底物用于酶活性测定。它们通常由荧光化合物和特定的酶底物组成。在酶裂解时，荧光底物释放荧光部分并产生荧光，其比率或强度可用于量化酶活性。一些底物是为活细胞酶测定开发的，能够原位研究各种酶的生理功能。

离子指示剂和传感器： 人体体内钙、钠、钾、锌等金属离子的浓度应保持在适当范围内，以保证其正常的生物功能。离子指示剂通常有膜不透盐形式和膜渗透性AM酯形式。进入细胞后，离子指示剂通过水解释放，并与离子结合。钙指示剂分为化学指示剂和遗传编码的钙指示剂。化学指示剂是与钙螯合剂偶联的BAPTA结构的荧光团，如吲哚-1、呋喃-2、氟-3、氟-4。钙离子结合产生的荧光量子产率、激发/发射波长和光谱偏移用于定量。 基因编码的钙指示剂是来源于绿色荧光蛋白的荧光蛋白。

卟啉类似物被设计为金属离子或阴离子化学传感器，用于检测环境系统和生物过程。传感器的框架可分为2种类型：类型1由报告器和识别单元组成。一旦识别单元被合并以与目标分析物相互作用，就会从报告器报告光物理信号。第2类仅由一个组成部分组成，同时充当识别和报告单元。根据各种光物理过程开发不同类型的化学传感器。

pH指示剂： 细胞内pH值对细胞、组织和酶活性非常重要，异常的pH值通常与不适当的细胞功能和生长有关，这可以在癌症等某些疾病中观察到。细胞内pH值的测量为研究细胞中的生理过程提供了关键信息。由于定性测量容易受到光程长度、温度、激发强度变化和发射收集效率变化的影响，因此采用比例光谱法来检测pH值。测量方法要求荧光探针对分析物具有差异敏感性，至少有两个激发或发射波长。BCECF是活细胞中使用广泛的比例激发pH指示剂。