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干货分享 ¦ 多姿多彩的“工具人”——荧光染料,点亮你的科研之路

作者:北京索莱宝科技有限公司 2025-09-30T00:00 (访问量:1627)

荧光染料是指吸收某一波长的光波后能发射出另一波长大于吸收光的光波的物质。它们大多是含有苯环或杂环并带有共轭双键的化合物。荧光染料是生物医学实验中常用的工具由于灵敏度高,操作方便,逐渐取代了放射性同位素作为检测标记,其广泛应用于荧光免疫,荧光探针,细胞染色等。包括特异性的DNA染色,用于染色体分析、细胞周期、细胞凋亡等相关研究。另有很多核酸染料在多色染色系统中是非常有用的复染剂,可作为背景对照,标记细胞核使细胞内结构的空间关系一目了然。

Solarbio小分子系列包含了多种具有高灵敏度、高品质、高稳定性的荧光染料,覆盖众多热门研究领域,其产品的安全性和有效性已经被大量文献证实,充分满足您的实验需求,为您的实验保驾护航。

 

荧光染料发光原理

荧光染料大部分都是带多个芳香环的有机分子,可以吸收特定波长的光,这个光即染料的激发光。吸收激发光后,染料分子的分子能量增加,处于激发态。激发态能级高,并不是一个稳定状态,因此有机分子一般通过化学键旋转或者震动释放能量回到基态,但是染料分子结构特殊,在通过机械运动释放部分能量到达某个特定能级后,直接跳到基态,同时将剩余的能量以光子的方式释放出来,即发出荧光。

 

Ex/Em

激发光谱(Excitation Spectrum),就是反映物质受到激发以后的情况,反映出该物质对于外来激发光的响应,反映其自身辐射波长随激发波长的变化关系。激发光谱中的最高吸收峰(Excitation Maiximum)简称Ex;物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱(Emission Spectrum),而发射光谱的最高峰(Emission Maximum)简称Em。

染料可以被一定宽度波长范围内的光激发,染料激发时最高吸收峰波长就是激发峰,同样发出的荧光也是一个宽泛范围的荧光,最强的荧光波长即是发射峰。染料用激发峰波长的光照射时荧光最强,同样,在发射峰左右检测光信号时,最明亮最灵敏。每种染料都有特定的Ex/Em值,但是在不同溶剂(水溶剂 vs 有机溶剂)中,测得的Ex/Em值可能会不一样,另外不同仪器上测量可能会有轻微偏差。

 

注:以上信息仅供参考交流使用,具体信息建议参考对应产品说明书。

 

斯托克斯位移

(Stokes Shift)

 

Stokes位移是相同电子跃迁在吸收光谱和发射光谱中最强波长间的差值。荧光光谱与激发光谱相比,将向能量较低的方向偏移(红移),Stokes位移反应的实际上是两个光子能量的差值,能量的差值主要是由于化学键旋转振动的热损耗。

染料Stokes位移的大小对我们荧光实验是激发光波长和发射光波长选择会有一些影响,如果Stoke位移比较小,我们不能使用Ex/Em波长进行激发和检测,避免它们太近发生干扰。

 

消光系数

(Extinction Coefficient,常用ε表示)

 

消光系数也称摩尔吸光系数(Molar Extinction Coefficient),是指浓度为1摩尔/升时的吸光系数。当浓度用克/升表示,比色皿的光程为1cm时,摩尔吸光系数在数值上等于吸光系数与物质的分子量(M)之积,ε=αM。ε是指染料分子吸收激发光的能力有多强。

 

荧光量子产率

(Fluorescence Quantum Yield,常用Φ表示)

 

荧光量子产率是指荧光物质吸光后所发射的荧光的光子数与所吸收的激发光的光子数之比值,即量子产率=(生成产物的分子数)/(吸收的量子数)。它的数值在通常情况下总是小于1。Φ是指将这些吸收的激发光能力转化为荧光的效率有多高。Φ越大,发射的荧光越强。

 

荧光淬灭

(Fluorescence Quenching)

 

荧光淬灭又称荧光熄灭或萃灭,是指荧光分子由于和其它分子发生作用而出现的光度降低、发光时间缩短乃至停止发光。淬灭受压力和温度的影响很大,许多过程都可导致淬灭,例如激发态反应,能量转移,复合物形成和碰撞淬灭。氧分子,碘离子和丙烯酰胺是常见的化学猝灭剂。在标记实验时需要考虑荧光淬灭现象。标记时需要控制被标记物和染料的比例,不要过度的标记,被标记物表面标记过多染料会使染料分子之间的距离过近,从而引发荧光淬灭。

 

光漂白

(Photobleaching)

 

荧光成像的质量很大程度上依赖于荧光信号强度,提高激发光强度固然可以提高信号强度,但激发光的强度不是可以无限提高的,当激发光的强度超过一定限度时,光吸收就趋于饱和,并不可逆地破坏激发态分子,这就是光漂白现象。在激发态高能量下,染料母核化学键部分断裂,使母核发荧光的结构破坏,无法再发出荧光。荧光漂白对荧光实验的干扰性很大,特别是那些间歇性拍摄实验,拍摄完成后应立即将激发光源从样品上面移除,避免过度照射。

 

背景荧光

背景荧光是荧光实验时的噪声,可能来自于样品没有洗脱掉非特异性吸附的染料、干扰性物质或样品自带的荧光。一般情况下,蓝光或者绿光的背景荧光比较明显,随着荧光波长红移,生物样品的背景荧光越来越弱,所以,对于背景荧光干扰大的样品,选择红色荧光或者近红外荧光染料会更好一些。另外,也可利用特殊试剂处理样品,降低背景荧光。

 

常用荧光染料分享

DiI 

细胞膜橙色荧光探针

CAT

ID3750

CAS

41085-99-8

纯度

≥98%

溶解度

Soluble in DMSO(Need ultrasonic)

生物

活性

DiI是用于标记细胞膜的荧光探针,DiA,DiI,DiO,DiD和DiR染料是用于标记细胞膜和其他疏水结构的亲脂荧光染料家族。当掺入膜中或与亲脂性生物分子如蛋白质结合时,这些对环境敏感的染料的荧光大大增强,尽管它们在水中是弱荧光的。它们具有高消光系数,极性依赖性荧光和短激发态寿命。一旦应用于细胞,这些染料在细胞质膜内横向扩散,导致整个细胞在其浓度下均匀染色。 DiI(橙色荧光),DiO(绿色荧光),DiD(红色荧光)和DiR(深红色荧光)的独特荧光颜色为活细胞的多色成像和流式细胞分析提供了便利的工具。 DiO和DiI可分别与标准FITC和TRITC过滤器一起使用。

应用案例

Fang G, et al. Journal of Functional Foods, 

2021, 82(9):104501.

 

 

2

Nile Red 

尼罗红

CAT

IL2330

CAS

115144-35-9

纯度

≥98%

溶解度

Soluble in DMSO

生物

活性

是一种亲脂性的恶嗪类荧光染料,与脂类物质结合并发出荧光,在激发波长530nm激发下,显示强烈桔红色荧光。Ex/Em=530nm/635nm。常用于检测细胞内脂滴。

应用案例

He F, et al. R Soc Open Sci. 

2023 Jan 4;10(1):220607.

 

 

3

Dihydroethidium

ROS荧光探针-DHE

CAT

ID3560

CAS

104821-25-2

纯度

≥98%

溶解度

Soluble in DMSO

生物

活性

DHE是一种最常用的细胞膜渗透性的超氧化物阴离子(O2-)荧光检测探针。可以直接用于活细胞的氧化活性检测,包括ROS(活性氧)和超氧化物的检测。DHE进入活细胞后,在超氧化物阴离子作用下脱氢,氧化生成Ethidium。Ethidium可以和DNA结合,产生红色荧光。当细胞内的超氧化物阴离子水平较高时,产生的乙锭较多,红色荧光就较强,反之则较弱。DHE本身呈蓝色荧光(λEx/λEm:355/420nm),直至被氧化为Ethidium,然后嵌入DNA内,使细胞核呈明亮的红色荧光(λEx/λEm:518/605 nm),可用荧光显微镜和流式细胞仪等仪器检测。

应用案例

Wei JJ, et al. Int J Mol Sci. 

2023 Mar 20;24(6):5881. 

 

 

4

Thioflavin T

硫黄素T

CAT

IT3780

CAS

2390-54-7

纯度

≥98%

溶解度

Soluble in Water/DMSO(Need ultrasonic)

生物

活性

当Thioflavin T与β片层结合时,例如淀粉样蛋白寡聚体中的那些,染料经历其激发光谱的特征性的120nm红移,其可以在450nm处被选择性激发,产生482nm的荧光信号。Thioflavin T快速且特异性结合由合成β-淀粉样蛋白(1-40)形成的反平行β-折叠原纤维,但不结合单体或寡聚中间体。Thioflavin T的结合不会干扰β-淀粉样肽聚集成淀粉样蛋白原纤维。该染料常用于可视化由阿尔茨海默病患者脑中发现的β-淀粉样蛋白组成的斑块。

应用案例

Lv, Z, et al. Nano Res. 

2020, 13, 2556–2563.

 

 

Solarbio作为一家小分子化合物供应商,不仅拥有数千种可以满足体内外实验的纯度要求的小分子抑制剂&激活剂&拮抗剂系列;同时,还包含高活性的多肽&蛋白&抗原抗体系列,高效价的抗生素系列,高纯度的染料&探针和高品质的辅料系列(助溶剂&增溶剂、氨基酸&维生素&糖类、反应底物&理化检测),旨在搭建科研试剂一站式平台,以满足不同科研党的实验需求。

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