熒光探針簡介

更新時間：2025-03-28 點擊次數：1645

熒光是發光的一種形式，是由吸收光或電磁輻射的物質產生的光的發射。熒光分子響應吸收的輻射，以重新發射波長更長、能量更低的光。由于其特性，熒光技術廣泛用于熒光成像和光譜學，利用熒光探針，染料和其他生物活性試劑。

細胞和細胞器染色
脫氧核糖核酸染色
熒光酶底物
離子指示劑和傳感器
pH指示劑

熒光團是單獨使用或與分子結合以產生熒光探針的熒光化合物。熒光團一般分為四種類型：有機染料、熒光蛋白、量子點（發光納米晶體）和適用于無標記成像的生物結構。大多數熒光團是低分子量（0.2-1 kDa）的小分子染料，有些是相對較大的蛋白質，如GFP（綠色），YFP（黃色）和RFP（紅色）。熒光基團的廣泛選擇在生命科學和基礎研究中提供了廣泛的應用，具體取決于其物理性質，如尺寸、生物相容性、激發和發射波長、強度、量子產率、熒光壽命以及與物質的相互作用。

熒光探針是單個熒光團或與生物分子共價偶聯的熒光團。中銀科技網站上提供了幾種類型的熒光探針，如下所示：

細胞和細胞器染色：熒光帶來了一種可視化細胞和細胞器結構以及細胞追蹤的新方法。綠色熒光蛋白是一種238個氨基酸的蛋白質，于1961年從水母維多利亞水母中分離出來，促進了熒光蛋白在細胞生物學中的應用。不久之后，更多來自其他物種的熒光蛋白被發現并分離出來。隨著熒光蛋白技術的快速發展，除了簡單追蹤活細胞中標記的生物分子之外，利用基因編碼的熒光團進行廣泛的應用最近得到了充分認識。

其他非蛋白質熒光探針可以對活細胞或固定細胞中的膜、細胞器、核酸和蛋白質進行染色，以研究細胞和細胞成分。細胞染色技術用于顯微鏡，流式細胞術，并且在疾病診斷中的應用一直在發展，從癌癥到細菌感染。據報道，Epicocconone是一種從黑真菌中代謝的長斯托克斯位移熒光染料，用于染色人結腸癌細胞系HCT-116，在590nm處顯示出最大發射峰。Epicocconone適用于活細胞成像，因為它不會影響哺乳動物細胞的生長，其濃度與用于染色的濃度相似。

脫氧核糖核酸染色： DNA染色劑是超靈敏的染料，使研究人員能夠可視化DNA片段和數量。菁染料、菲和吖啶、吲哚和咪唑類以及其他一些核酸染料通常包含在DNA染色劑中。在流式細胞術和顯微鏡中，Cy3和Cy5是常用的花青染料，通常帶有N-羥基琥珀酰亞胺酯（NHS-酯）反應性基團，用于標記DNA。此外，TOTO系列、TO-PRO系列、SYTO系列和SYBR系列染料是針對不同用途優化的花青染料。SYBR Green I優先與雙鏈DNA結合，形成發射超過1000倍熒光的復合物。SYBR Green I已用于PCR、凝膠電泳、流式細胞術和顯微鏡中的DNA檢測。

赫斯特染料是雙苯甲酰亞胺，被 350 nm 的紫外光激發，在 460 nm 處發出熒光藍光。相對較大的斯托克斯位移使赫斯特染料適用于多色標記實驗。Hoechst染料通過選擇性地結合到富含AT的雙鏈DNA的微小凹槽來染色DNA。Hoechst 33258、Hoechst 33342 和 Hoechst 34580 是該家族中的相關污漬。

熒光酶底物：多種酶的熒光底物用于酶活性測定。它們通常由熒光化合物和特定的酶底物組成。在酶裂解時，熒光底物釋放熒光部分并產生熒光，其比率或強度可用于量化酶活性。一些底物是為活細胞酶測定開發的，能夠原位研究各種酶的生理功能。

離子指示劑和傳感器：人體體內鈣、鈉、鉀、鋅等金屬離子的濃度應保持在適當范圍內，以保證其正常的生物功能。離子指示劑通常有膜不透鹽形式和膜滲透性AM酯形式。進入細胞后，離子指示劑通過水解釋放，并與離子結合。鈣指示劑分為化學指示劑和遺傳編碼的鈣指示劑。化學指示劑是與鈣螯合劑偶聯的BAPTA結構的熒光團，如吲哚-1、呋喃-2、氟-3、氟-4。鈣離子結合產生的熒光量子產率、激發/發射波長和光譜偏移用于定量。基因編碼的鈣指示劑是來源于綠色熒光蛋白的熒光蛋白。

卟啉類似物被設計為金屬離子或陰離子化學傳感器，用于檢測環境系統和生物過程。傳感器的框架可分為2種類型：類型1由報告器和識別單元組成。一旦識別單元被合并以與目標分析物相互作用，就會從報告器報告光物理信號。第2類僅由一個組成部分組成，同時充當識別和報告單元。根據各種光物理過程開發不同類型的化學傳感器。

pH指示劑：細胞內pH值對細胞、組織和酶活性非常重要，異常的pH值通常與不適當的細胞功能和生長有關，這可以在癌癥等某些疾病中觀察到。細胞內pH值的測量為研究細胞中的生理過程提供了關鍵信息。由于定性測量容易受到光程長度、溫度、激發強度變化和發射收集效率變化的影響，因此采用比例光譜法來檢測pH值。測量方法要求熒光探針對分析物具有差異敏感性，至少有兩個激發或發射波長。BCECF是活細胞中使用廣泛的比例激發pH指示劑。