熒光染料的作用過程吸收激發(fā)光:當(dāng)熒光染料暴露在特定波長(zhǎng)的激發(fā)光下時(shí),染料分子中的電子吸收光子的能量,從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。這個(gè)過程非常迅速,通常在飛秒到皮秒的時(shí)間尺度內(nèi)完成25。激發(fā)態(tài)的電子弛豫:處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定,會(huì)通過各種方式釋放能量,回到基態(tài)。這個(gè)過程包括內(nèi)部轉(zhuǎn)換和振動(dòng)弛豫等。內(nèi)部轉(zhuǎn)換是指激發(fā)態(tài)的電子通過無輻射躍遷的方式回到能量較低的激發(fā)態(tài),而振動(dòng)弛豫則是指激發(fā)態(tài)的電子通過與周圍分子的碰撞等方式,將多余的能量轉(zhuǎn)化為分子的振動(dòng)能,從而使電子處于激發(fā)態(tài)的比較低振動(dòng)能級(jí)35。發(fā)射熒光:當(dāng)激發(fā)態(tài)的電子回到基態(tài)時(shí),會(huì)發(fā)射出熒光。熒光的波長(zhǎng)通常比激發(fā)光的波長(zhǎng)更長(zhǎng),這是因?yàn)樵诎l(fā)射熒光的過程中,電子釋放的能量一部分以熱能的形式散失,導(dǎo)致發(fā)射的光子能量較低,波長(zhǎng)較長(zhǎng)。不同類型熒光染料的穩(wěn)定性直接關(guān)系到成像質(zhì)量。中國(guó)澳門水溶熒光染料
神經(jīng)特異性熒光染料:噁嗪類熒光染料YQN-3能夠精細(xì)定位并識(shí)別出動(dòng)物(大鼠)的喉返神經(jīng),從而在術(shù)中保留這些神經(jīng)的完整性8。這表明該類熒光染料對(duì)特定的神經(jīng)組織具有較高的特異性。良好的穩(wěn)定性可以確保在動(dòng)物成像過程中始終保持對(duì)特定神經(jīng)部位的準(zhǔn)確識(shí)別和定位,為手術(shù)操作提供可靠的指導(dǎo)。如果穩(wěn)定性不佳,可能會(huì)導(dǎo)致成像部位的特異性降低,出現(xiàn)錯(cuò)誤定位或無法清晰顯示目標(biāo)神經(jīng)的情況。熒光染料標(biāo)記的氧化鐵磁性納米顆粒(MNP):使用雙重?zé)晒馊玖蠘?biāo)記的MNP,其中附著在**(DY-730)上的染料在小鼠施用后的一天,其熒光在肝臟和脾臟中較為突出,但此后的時(shí)間點(diǎn)不明顯。相反,在體內(nèi)粘附到PEG涂層上的染料Dy-555的熒光較為穩(wěn)定14。這說明不同部位的熒光染料穩(wěn)定性差異會(huì)影響對(duì)特定***(如肝臟和脾臟)的成像特異性。穩(wěn)定性好的染料能夠更準(zhǔn)確地反映目標(biāo)***的情況,而穩(wěn)定性差的染料可能會(huì)導(dǎo)致成像結(jié)果的不確定性,影響對(duì)動(dòng)物體內(nèi)特定部位的準(zhǔn)確判斷??贵w熒光染料脂質(zhì)通過將大腸桿菌與有機(jī)熒光染料尼羅紅共孵育,在超分辨率顯微鏡下實(shí)現(xiàn)了大腸桿菌細(xì)胞壁的熒光標(biāo)記。
化學(xué)穩(wěn)定性方面的差異芳香環(huán)融合BOPHYs:具有6,5,6,6,5,6-六環(huán)稠合環(huán)的新型紅色α-苯并稠合BOPHY和具有5,5,6,6,5,5-六環(huán)稠合環(huán)的β-噻吩稠合BOPHY,與母體BOPHY相比,具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性1116。這些染料通過多種表征手段,如NMR光譜、HRMS、X射線結(jié)構(gòu)分析、循環(huán)伏安法和光學(xué)測(cè)量等,證實(shí)了其化學(xué)穩(wěn)定性。芳環(huán)稠合導(dǎo)致HOMO能級(jí)顯著提高,有效擴(kuò)展了π共軛,賦予了這些染料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和吸引人的光物理性質(zhì),同時(shí)也提高了其化學(xué)穩(wěn)定性。對(duì)稱雙偶氮苯紅色染料:兩種新型對(duì)稱雙偶氮苯紅色染料末端帶有吸電子或給電子基團(tuán),具有良好的溶解性、優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。在溶液和固態(tài)下均具有熒光性13。這表明特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使熒光染料具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。
在近紅外二區(qū)的應(yīng)用潛力動(dòng)態(tài)成像:通過擴(kuò)展π共軛和增強(qiáng)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng),開發(fā)了一系列新的基于氧雜蒽的近紅外二區(qū)染料,如VIXs。其中,VIX-4具有在1210nm的熒光發(fā)射和高亮度,可用于動(dòng)態(tài)成像小鼠的血液循環(huán),具有高時(shí)空分辨率,能夠區(qū)分動(dòng)脈和靜脈,并測(cè)量血流體積22。***成像研究:設(shè)計(jì)構(gòu)建了若干基于氧雜蒽骨架的近紅外二區(qū)熒光團(tuán)(命名為VIX),開展了其在***成像中的應(yīng)用研究。例如,探針VIX-S在水和固體形式都能發(fā)出近紅外二區(qū)熒光(約1057nm),且展現(xiàn)了較好的抗淬滅效果、化學(xué)穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,成為推薦的生物成像探針?;谔结榁IX-S的小鼠***成像研究表明,該探針具有特異性地在脾臟中積累的特點(diǎn),能夠?qū)?**小鼠的脾臟進(jìn)行成像,為動(dòng)物***的脾臟研究提供新的工具25。綜上所述,新型近紅外氧雜蒽熒光染料在細(xì)胞熒光成像中具有避免生物組織自發(fā)熒光干擾、良好的細(xì)胞靶向熒光標(biāo)記效果、用于特定細(xì)胞和疾病的檢測(cè)與成像、支持超分辨率成像以及在近紅外二區(qū)的應(yīng)用潛力等廣闊的應(yīng)用前景。使用雙重?zé)晒馊玖蠘?biāo)記的氧化鐵磁性納米顆粒(MNP),研究熒光檢測(cè)在程度上可以反映其在生物動(dòng)物中的命運(yùn)。
新型近紅外氧雜蒽熒光染料優(yōu)勢(shì):具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高和實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn),且近紅外熒光成像能夠有效避免生物組織自發(fā)熒光干擾。例如,設(shè)計(jì)和合成的新型近紅外氧雜蒽熒光染料NXD-1~NXD-3,其中NXD-3的光譜更為紅移,比較大吸收波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)分別為611nm和759nm,具有良好的細(xì)胞線粒體靶向熒光標(biāo)記效果2。應(yīng)用場(chǎng)景:細(xì)胞熒光成像,特別是細(xì)胞線粒體的熒光標(biāo)記。綜上所述,不同類型的熒光染料在生物成像領(lǐng)域各有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用場(chǎng)景。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體的研究需求選擇合適的熒光染料,以優(yōu)化生物醫(yī)學(xué)成像的靈敏度和準(zhǔn)確性。引入 “醛功能化” 策略,以同時(shí)增強(qiáng)近紅外熒光團(tuán)的光穩(wěn)定性和線粒體固定化。蛋白質(zhì)熒光染料發(fā)射
不同結(jié)構(gòu)修飾的噁嗪衍生物熒光染料在神經(jīng)與其他組織的對(duì)比度上也存在差異。中國(guó)澳門水溶熒光染料
不同類型熒光染料的穩(wěn)定性直接關(guān)系到成像質(zhì)量:穩(wěn)定性好的熒光染料能夠在動(dòng)物成像過程中保持較強(qiáng)的熒光信號(hào),減少信號(hào)的波動(dòng)和衰減,從而提高成像的質(zhì)量和清晰度。例如,神經(jīng)特異性熒光染料YQN-3在特定時(shí)間內(nèi)能夠?qū)?dòng)物的神經(jīng)組織進(jìn)行高特異性成像,其良好的穩(wěn)定性有助于獲得準(zhǔn)確的神經(jīng)結(jié)構(gòu)圖像,為手術(shù)操作提供可靠的依據(jù)8。而穩(wěn)定性差的熒光染料可能會(huì)導(dǎo)致成像模糊、信號(hào)不穩(wěn)定,影響對(duì)動(dòng)物體內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能的準(zhǔn)確判斷。對(duì)成像準(zhǔn)確性的影響:熒光染料的穩(wěn)定性差異還會(huì)影響成像的準(zhǔn)確性。穩(wěn)定性好的染料能夠在不同的實(shí)驗(yàn)條件下保持相對(duì)穩(wěn)定的性能,減少因染料自身變化而帶來的誤差。例如,在對(duì)動(dòng)物特定***或組織進(jìn)行成像時(shí),穩(wěn)定性高的熒光染料能夠更準(zhǔn)確地反映目標(biāo)部位的真實(shí)情況,避免因染料的不穩(wěn)定而導(dǎo)致錯(cuò)誤的成像結(jié)果。相反,穩(wěn)定性差的染料可能會(huì)使成像結(jié)果出現(xiàn)偏差,影響對(duì)動(dòng)物體內(nèi)生理和病理過程的準(zhǔn)確理解。中國(guó)澳門水溶熒光染料