FITC,CAS#: 3326-32-7,英文全称 Fluorescein Isothiocyanate,中文名称异硫氰酸荧光素,和FAM (fluorescein amidite)同属于荧光素(fluorescein)系列,是生物学中应用最为广泛的一种绿色荧光素衍生物。FITC 具有高吸收率和优良的荧光量子产率等特点。FITC 的异硫氰酸基团可与蛋白质上的氨基、巯基、咪唑、酪氨酰、羰基等基团相结合,从而实现包括抗体、凝集素在内的蛋白标记。FITC 除了用作蛋白质标记物,还可用作蛋白质荧光示踪剂,通过标记抗体而快速鉴定病原体,或用于蛋白质和多肽(HPLC)的微量测序。FITC 的最大激发波长为 495 nm。一旦激发,在最大发射波长 521 nm 处呈黄-绿色荧光。此外,FITC 也是一种能诱发接触超敏反应 (CHS) 的半抗原,并诱导特应性皮炎模型。FITC 弱点是光稳定性欠佳,长时间照射荧光易淬灭,另外它的荧光对pH敏感,在偏酸性条件下荧光变弱。
FAM,英文全称Carboxyfluorescein,中文名称羧基荧光素,和FITC同属于荧光素(fluorescein)系列,有5-FAM,6-FAM,5(6)-FAM三种,其中5-FAM的CAS#: 76823-03-5; FAM是一种绿色荧光探针,用于标记肽,蛋白质和核苷酸。5-FAM中含有羧酸,可通过羧酸和氨基的反应标记到多肽或者蛋白上。5-FAM是标记生物分子最常见的荧光衍生试剂。除了其相对高的吸收率、优异的荧光量子产率和良好的水溶性之外,5-FAM荧光素还具有与氩离子激光器的488 nm谱线紧密匹配的激发最大值。FAM 弱点是光稳定性欠佳,长时间照射荧光易淬灭,另外它的荧光对pH敏感,在偏酸性条件下荧光变弱。
罗丹明B(Rhodamine B),即四乙基罗丹明(Tetraethylrhodamine),是四甲基罗丹明(TARMA)的类似物,波谱性质也相似,这个染料只有罗丹明B异硫氰酸酯(Rhodamine B isothiocyanate, RBITC)较常用。Rhodamine B 英文别名Basic Violet 10,Brilliant Pink B,Rhodamine O,Tetraethylrhodamine,CAS#: 81-88-9, 是一种具有鲜桃红色的人工合成的染料,水溶液为蓝红色,稀释后有强烈荧光,醇溶液有红色荧光。常用作实验室中细胞荧光染色剂、染色纺织品、纸张、肥皂、皮革和药品。Rhodamine B 也是通过结构上的羧基和蛋白或者多肽的氨基反应形成酰胺键而连接,所以通过标记在多肽的N端氨基或者Lys的侧链氨基。
TAMRA,英文全称Carboxytetramethylrhodamine,有5-TAMRA,6-TAMRA,5(6)-TAMRA三种,其中5(6)-TAMRA的CAS#: 98181-63-6; 5(6)-TAMRA是一广泛地被用作多肽和蛋白质的标记的荧光染料分子。四甲基罗丹明(TMR、TRITC)已成为广泛使用的荧光基团,用来制备生物偶联物,特别是免疫化学中使用的荧光抗体与亲和素衍生物。以 TAMRA 为名,5-TAMRA 羧酸还作为寡核苷酸标记和自动 DNA 测序应用的染料而被熟知。5-TAMRA (5-Carboxytetramethylrhodamine) 能够产生明亮的、pH 不敏感的橙红色荧光 (λex=543 nm,λem=572 nm),有良好的光稳定性。激发后,四甲基罗丹明发橙红色荧光(575nm),和Alexa Fluor 555, Cy3, BODIPY TMR相似。
        四甲基罗丹明,包括四甲基罗丹明异硫氰酸酯(Tetramethylrhodamine isothiocyanate, TRITC),比较疏水,使用时需有机助溶剂,标记蛋白时也需考虑蛋白稳定性等问题。
Cy3 (Cyanine 3) 是一种发橘黄色荧光的花青素荧光染料。它的荧光很亮,并且对pH不敏感,一般可以用530nm-561nm的激光束激发然后用 TRITC (tetramethylrhodamine) 的滤片观察,所以在绝大部分荧光仪器上都可以使用。标记后,Cy3的背景荧光一般认为比TAMRA等TRITC系列的染料低。 Cy3可以用来标记蛋白,抗体,多肽等,它最常见的使用是标记核酸分子(DNA和RNA)。
        Cy3一般偏脂溶性,较难溶于水,水相标记需有机溶剂共溶。磺化Cy3水溶性好,并且亮度更高,荧光稳定性也提高。
Cy3.5 (Cyanine 3.5) 是一种发红色荧光的花青素类荧光染料,根据水溶性不同可分为普通Cy3.5和磺化Cy3.5(Sulfo-Cy3.5)。Cy3.5的荧光激发峰和发射峰分别在590 nm和605 nm左右,在显影时可以用561nm或者594nm的激光束激发然后用 Texas Red® 相似的滤片观察,它是一种非常常用的标记染料。Cy3.5标记染料可以用来标记蛋白,抗体,多肽,核酸分子等。和它具有相似荧光特性的染料包括Texas Red,Alexa Fluor 594, BODIPY TR, DyLight® 594等。
Cy5是明亮的红色荧光染料,根据水溶性不同可分为普通Cy5和磺化Cy5(Sulfo-Cy5)。由于它的激发和发射峰都在长波长红光区,而在这个区域生物样品的自身荧光较弱,因此,相对于Cy3,Cy5具有明显的灵敏度优势。另外,它的荧光(ex:667nm)处在大多数仪器的检测范围内,所以它也是非常常见的荧光标记化合物。需要注意的是对像Cy5这样的长波长荧光,肉眼不是很敏感,荧光显微镜目镜一般不可见,除非强标记的样品。
Cy5.5的发射光谱略大于700nm,处于红光/近红外交界区,它也恰好处于第一个体内成像窗口(in vivo imaging window 1)边缘,可用于小动物体内成像。另外由于红外区生物样品包括组织的背景荧光很弱,它也常常适用于对背景荧光较忌讳的实验。根据水溶性不同可分为普通Cy5.5和磺化Cy5.5(Sulfo-Cy5.5)。
Cy7 属近红外荧光染料,它发射的荧光肉眼不可见但是可以被大多数荧光仪器识别。它是非常常用的小动物成像染料,常常用来标记核酸,蛋白,多肽,纳米粒,多聚物等。由于它的发射波长比Cy5.5长,Cy7在小动物成像实验中一般比Cy5.5更灵敏,背景更弱。根据水溶性不同可分为普通Cy7和磺化Cy7(Sulfo-Cy7)。
Cy7.5是和ICG(Indocyanine Green)类似的近红外荧光染料。它的荧光波长非常长,处于第一个体内成像窗口(in vivo imaging window 1)的前半段,处于该区域的荧光染料在体内成像中最灵敏。荧光穿透强,背景低,常常用于小动物体内分布追踪等体内成像实验。根据水溶性不同可分为普通Cy7.5和磺化Cy7.5(Sulfo-Cy7.5)。
ICG(Indocyanine Green),即吲哚菁绿,是一种非常知名的Cy类染料,也是第一种被批准用于临床手术导航的近红外荧光染料。吲哚菁绿的体内药理学性质非常明确,具有良好的安全性,是常用近红外染料,被广泛运用于生物诊疗。吲哚菁绿的荧光母核和Cy7.5接近,因此具有类似的荧光属性,吲哚菁绿水溶性比普通Cy7.5要好,这是因为它自带两个磺酸根离子,但是相对于sulfo-Cy7.5来说,它的水溶性又逊色很多。
        吲哚菁绿本身不带羧酸基团,所以不能用于生物标记实验,通过将吲哚菁绿中的一个磺酸根基团替换成羧酸基团,如下图母核所示,可以制备各种活化的吲哚菁绿,这是目前通用的吲哚菁绿染料标记方式。
AF350 是磺酸化的香豆素染料7-AMCC,是一种优异的蓝色荧光染料。Alexa Fluor 350 染料用于荧光成像和流式细胞分析中,具有良好的水溶性和 pH 值不敏感性。AF350的激发和发射图谱与DAPI比较接近,可以直接用DAPI的滤片组来成像,由于DAPI染料的使用广泛性,绝大部分荧光显微镜都可以使用AF350。另外,AF350的Stoke位移达到近100nm,比大部分染料都大,具有抗干扰优势。
AF488,等同于Alexa Fluor 488。从化学结构上看,AF488是磺化后的罗丹明绿(Rhodamine Green)。通过引入两个磺酸根离子,AF488的水溶性大大增强,荧光强度增加,pH稳定性,光稳定性也提高,但是它的激发和发射谱图基本保持不变。不像荧光素类染料,AF488的荧光在较宽的pH范围内(4 – 10)保持不变。由于带多个负电荷,AF488不易分子间聚集,多个染料分子标记同一蛋白时,不易荧光自淬灭(self quenching),或引起蛋白聚集。从各方面评价,AF488仍然是目前最好,最灵敏的水溶性小分子绿色荧光标记染料之一,荧光寿命(τ) 4.1 ns。
AF555,等同于Alexa Fluor 555。AF555是Sulfo-Cy3的类似物,荧光属性和它近似,但是AF555的母核多了两个磺酸根离子。相对于二磺酸的sulfo-Cy3, 四磺酸根的AF555标记的蛋白更稳定。
同时由于其极度水溶性和多电荷,极大降低了染料在蛋白表面聚集引发荧光淬灭的可能性,标记后的AF555往往发出更强的荧光,亮度比sulfo-Cy3强20%左右。
AF568,等同于Alexa Fluor 568。AF568也具有罗丹明类化合物的母核,通过引入两个磺酸根离子来优化染料的水溶性和光学性质。AF568在被激发时发明亮的橘红色荧光,荧光非常灵敏,稳定,可用于检测低丰度靶标。AF568是优异的水溶性小分子荧光标记染料。
AF594,等同于Alexa Fluor 594。AF594是在AF568结构基础上甲基化修饰的罗丹明类化合物。两个磺酸根离子也起到优化染料性质的作用。AF594在被激发时发明亮的红色荧光,荧光非常灵敏,稳定,可用于检测低丰度靶标。AF594是优异的水溶性小分子荧光标记染料,适用于标记各种目标分子,广泛应用于各种生物实验。
BODIPY 493/503染料为明亮的绿色荧光染料,荧光性质和BODIPY FL非常接近,它们两者的区别是BODIPY 493/503是对称性BODIPY染料,BODIPY FL是不对称染料。BODIPY 493/503具有较高消光系数和荧光量子产率,对溶剂极性和 pH 值的变化不敏感,是非常优异的脂溶性透膜探针染料。
BODIPY FL是最简单的硼二吡咯染料,FL出自于Fluorecein(荧光素)的首二字母,意思为荧光类似荧光素。BODIPY FL激发后发明亮的绿色荧光,与荧光素,罗丹明绿,AF488等染料类似。它量子产率和消光系数很好,并且荧光属性对溶剂的极性,pH及溶剂种类不敏感,属荧光属性极稳定的一类绿色染料。BODIPY FL分子结构中性,不带电荷,整个染料分子较疏水,可透过细胞膜,常用于透膜性荧光探针(比如LysoTracker Green)。BODIPY FL的荧光寿命较长(≥ 5 ns),可用于荧光极化类(fluorescence polarization)检查实验。
BODIPY R6G发黄色荧光,类似于罗丹明6G(简称R6G),故得此名。和其它硼二吡咯染料一样,BODIPY R6G量子产率,消光系数,荧光稳定性很好,并且荧光属性对溶剂的极性,pH及溶剂种类不敏感。BODIPY R6G分子中性,不带电荷,分子量较小,较疏水,可透过细胞膜,常用于透膜性荧光探针,标记细胞膜,磷脂等。BODIPY R6G也可以用来标记蛋白,多肽,纳米粒等生物材料,用于荧光显影,荧光极化(fluorescence polarization)检查,双光子实验等。
BODIPY TMR,顾名思义为荧光类似于四甲基罗丹明(TMR)的硼二吡咯染料。BODIPY TMR激发后发明亮的橘黄色荧光,并且荧光属性很好,明亮,稳定,对溶剂的极性,pH及溶剂种类不敏感。BODIPY TMR分子结构中性,也不带电荷,整个染料分子较疏水,可透过细胞膜,常用于透膜性荧光探针。BODIPY TMR可标记有机分子,高分子,蛋白,多肽,纳米粒等生物材料,用于荧光显影,荧光极化(fluorescence polarization)检查,双光子实验等。