荧光染料或标记物特征介绍

荧光染料或标记物特征介绍

我们提供多种以花菁素系列及Fluor系列染料为代表的小分子荧光染料(一般是指分子量1000D左右的荧光染料),适合于各种检测仪器大部分的检测通道/滤光片,而且有许多小分子荧光染料可用于多重检测。这一系列荧光染料涵盖近紫外、可见光和近红外光谱,且与常见激发光源和仪器兼容。如下提供部分染料的详细介绍,可为用户选择荧光染料抗体蛋白标记试剂盒或荧光二抗、流式抗体等作为参考。

荧光染料特性对照表

发射光名称染料名称常用场景Ex max/Em max等同/近似光谱染料
蓝色Fluor350IF成像346nm/445nmAMCA, 香豆素
蓝紫色Fluor405FC,IF成像400nm/424nm
绿色Cyanine2IF成像490nm/510nm
FITCFC,IF成像495nm/520nm
Fluorescein-XFC495nm/519nm
Fluor488FC,IF成像490nm/513nmCy2, Fluorescein-X,FITC (荧光素)
黄绿色Fluor430IF成像430nm/545nm
Fluor532IF成像530nm/555nm
黄色Cyanine3IF成像548nm/563nm
Fluor555IF成像555nm/572nmCy3, TRITC (罗丹明)
橙色Fluor568IF成像,FC578nm/602nm罗丹明红
Fluor590IF成像590nm/620nm
Fluor594IF成像,FRET590nm/617nmTexas Red
远红Fluor647FC,IF成像651nm/668nmCy5,APC
Cyanine5IF成像646nm/662nm
Cyanine5.5IF成像,FRET675nm/694nm
近红Fluor680IF成像680nm/702nmCy5.5, IR680
Fluor700FC702nm/723nm
Fluor750IF成像747nm/770nmCy7
Cyanine7IF成像,FRET750nm/773nm
Fluor770WB荧光770nm/790nm

荧光染料或标记物特性介绍

Fluor350

Fluor350是一种优异的蓝色荧光染料,是在香豆素染料7-AMCA骨架上进行改造后的染料,可作为AMCA的优异替代染料,常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。Fluor350的激发和发射光图谱与DAPI比较接近,可以直接用DAPI的滤片组来成像。

Fluor350SE化学结构
图1: Fluor350SE化学结构示意图,显示其分子组成和键合方式
Fluor350光谱图1
图2: Fluor350激发和发射光谱图,显示其在346nm激发和445nm发射的特性
Fluor350光谱图2
图3:Fluor350及近似染料光谱(AMCA,DAPI)对比
Fluor350与AMCA对比
图4: Fluor350与AMCA相对荧光强度比较,显示标记蛋白后Fluor350的优异性能
应用参考文献:
  1. Rothschild, K. J.; Gite, S.; Olejnik, J. Methods for the detection, analysis and isolation of nascent proteins. U.S. Pat. Appl. Publ. US 20110250609,2011.
  2. Zauner, G.; Lonardi, E.; Bubacco, L.; Aartsma,T. J.; Canters, G. W.; Tepper, A. W. J. W.Tryptophan-to-dye fluorescence energy transferapplied to oxygen sensing by using type-3 copper proteins. Chem.- Eur. J. 2007, 13, 7085--7090.
  3. Gee, K. R.; Hart, C. CR.; Haugland, R.; Patton,W. F.; Whitney, S. Site-specific labeling of affinitytags in fusion proteins. U.S. Pat. Appl. Publ. US.20060141554, 2006.
Fluor405

Fluor405蓝色荧光染料的激发/发射最大值为400/424nm,与目前在荧光显微镜和流式细胞术中广泛使用的405nm紫光激光器的光谱线近乎完美匹配,且激发和发射光谱和BV421染料的重合度很高。Fluor405是Cascade Blue染料的衍生物,但是经过结构改造后荧光特性更优。Fluor405染料与绿色荧光团的光谱重叠极小,使其成为多色应用的理想选择。

Fluor405SE化学结构
图1: Fluor405SE化学结构示意图,显示其分子组成和键合方式
Fluor405光谱图1
图2: Fluor405激发和发射光谱图
Fluor405光谱图2
图3: Fluor405及近似染料光谱(DyLight 405,BV421)对比
应用参考文献:
  1. Jones SA, Shim SH, He J, Zhuang .Fast, three-dimensional super-resolution imaging of live cells.Nat Methods. 2011 Jun;8(6):499-508.
  2. Camila van Zanten , Dzmitry Melnikau , Alan G Ryder.Effects of Viscosity and Refractive Index on the Emission and Diffusion Properties of Alexa Fluor 405 Using Fluorescence Correlation and Lifetime Spectroscopies.J Fluoresc. 2021 May;31(3):835-845.
Fluor430

在400-450nm波长范围内吸收光的活性染料中,500nm波长以上通常不会产生明显的荧光。而Fluor430染料填补了这一波长范围的空白。该染料在430nm的吸收峰值附近进行激发时,会伴随着极大的斯托克斯位移和强烈的黄绿色荧光。

Fluor430SE化学结构
图1: Fluor430SE化学结构示意图,显示其分子组成和键合方式
Fluor光谱图1
图2: Fluor430激发和发射光谱图
应用参考文献:
  1. Tsilivakos, V.; Gritzapis, A. Method of intracellular infectious agent detection in sperm cells. PCT Int.Appl. WO 2013144662, 2013.
  2. Arcangeli, A.; Becchetti, A.; Pillozzi, S.; Masselli,M.; De Lorenzo, E. Method and kit for the prevention and/or the monitoring of chemoresistance of leukemia forms. PCT Int. Appl. WO 2011058509,2011.
  3. Lewis B, Rathman S, McMahon RJ.Detection and quantification of biotinylated proteins using the Storm 840 Optical Scanner.J Nutr Biochem.2003 Apr;14(4):196-202.
Fluor488

Fluor488是磺化后的罗丹明绿。通过引入两个磺酸根离子,Fluor488的水溶性大大增强,pH稳定性,光稳定性也提高。和荧光素类染料不同,Fluor488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,Fluor488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。Fluor488是荧光素(FITC或FAM)及CY2的优异替代品,用于生物偶联物单分子检测、荧光相关光谱和荧光偏振测量表现极为突出。在荧光显微镜和流式细胞术也得到广泛应用,Fluor488是目前极佳的水溶性小分子绿色荧光染料之一。

Fluor488SE化学结构
图1: Fluor488SE化学结构示意图,显示其分子组成和键合方式
Fluor光谱图1
图2: Fluor488激发和发射光谱图
Fluor光谱图2
图3: Fluor488近似染料光谱(Cy2, FITC)对比
Fluor488与FITC对比
图4: 对用Fluor 488染料和异硫氰酸荧光素(FITC)制备的山羊抗小鼠IgG结合物的相对荧光强度进行比较。使用相同抗体量, 结果显示Fluor 488标记的抗体具有更高的荧光亮度。
Fluor488与cy2对比
图5: Fluor488 标记兔抗小鼠 IgG 抗体与 Cy2 标记的兔抗小鼠 IgG 抗体的亮度对比。人血细胞样本先用正常兔血清进行封闭处理,然后与抗 CD3 小鼠单克隆抗体一起孵育,细胞经过洗涤、重悬后,分别与相同浓度的Fluor 488 或 Cy2 标记的兔抗小鼠IgG 二抗一起孵育,红细胞裂解后,流式检测,显示Fluor488 标记的二抗效果更优。
Fluor488与cy2对比
图6: 使用Fluor488和FITC直接标记anti Mouse CD4单抗,使用相同抗体量,流式检测信号强度,Fluor488标记的anti Mouse CD4具有更强的荧光信号强度。
应用参考文献:
  1. Karver, M. R.; Weissleder, R.; Hilderbrand, S. A.Bioorthogonal reaction pairs enable simultaneous,selective, multi-target imaging. Angew. Chem., Int.Ed. 2012, 51, 920--922.
  2. Lundberg, E.; Sundberg, M.; Graeslund, T.; Uhlen,M.; Svahn, H. A. A novel method for reproducible fluorescent labeling of small amounts of antibodies on solid phase. J. Immunol. Methods 2007, 322,40--49.
  3. Comparison between photostability of Alexa Fluor 448 and Alexa Fluor 647 with conventional dyes FITC and APC by flow cytometry.Int J Lab Hematol. 2018 Jun;40(3):e52-e54.
Fluor555

Fluor555是一种橘黄色-橙红色荧光染料,是Cyanine3的类似物,常用于代替Cyanine3、TAMRA染料使用。Fluor555染料的极性很大,水溶性强,荧光亮度和荧光稳定性也极好,是蛋白/抗体标记的良好染料。从化学结构上看,Fluor555的母核是花菁素Cyanine3,但是母核上带有多达4个磺酸根基团,四磺酸结构让其具有极度亲水性,染料标记到蛋白表面后,不会改变蛋白表面极性,降低了蛋白疏水化聚集沉淀的风险,同时极大降低了染料局部靠近而荧光淬灭的概率,因此Fluor555标记后的蛋白往往发出更强的荧光。但因为目前市面上使用的流式细胞仪大部分是传统流式细胞仪(非光谱流式细胞仪),激光器的适配度不是最佳,Fluor555染料更多是用在荧光成像领域。

Fluor光谱图1
图2: Fluor555激发和发射光谱图
Fluor光谱图2
图3: Fluor555及近似染料(Cy3,TRITC)对比
Fluor555与cy3对比1
图4: 通过将等摩尔浓度的游离荧光素555(Fluor 555)和Cy3持续进行光照,每隔五秒采集一次数据点。荧光强度已被归一化至相同的初始强度。结果显示Fluor 555具有更优异的耐光漂白性能。
Fluor555与cy3对比2
图5:不同染料与蛋白质结合比例下,Fluor555 和 Cy3 两种染料偶联山羊抗兔 IgG 抗体的相对荧光强度比较。显示Fluor555 具更高的相对荧光强度,结合摩尔比(DOL)高达8以上信号不衰减。
应用参考文献:
  1. Arcangeli, A.; Becchetti, A.; Pillozzi, S.; Masselli,M.; De Lorenzo, E. Method and kit for the prevention and/or the monitoring of chemo resistance of leukemia forms. PCT Int. Appl. WO 2011058509,2011.
  2. Lundberg, E.; Sundberg, M.; Graeslund, T.; Uhlen,M.; Svahn, H. A. A novel method for reproducible fluorescent labeling of small amounts of antibodies on solid phase. J. Immunol. Methods 2007, 322,40--49.
Fluor568

Fluor568荧光染料与561nm激光器完美匹配,该红橙色荧光染料激发/发射最大值约为578/602nm,在许多共聚焦激光扫描显微镜中使用的561nm二极管激光器中能获得最佳激发效果。Fluor568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,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,是优异的水溶性小分子荧光标记染料。

Fluor光谱图1
图2: Fluor568激发和发射光谱图
Fluor568光谱图2
图3: Fluor568及近似染料光谱(Rhodamine Red)对比
应用参考文献:
  1. Jafar Mahmoudian, Reza Hadavi, Mahmood Jeddi-Tehrani.Comparison of the Photobleaching and Photostability Traits of Alexa Fluor 568- and Fluorescein Isothiocyanate-conjugated Antibody.Cell J. 2011 Fall;13(3):169-72.
  2. Seyed Nasser Ostad, Sepideh Babaei , Ali Ahmad Bayat. Photobleaching Comparison of R-Phycoerythrin-Streptavidin and Streptavidin-Alexa Fluor 568 in a Breast Cancer Cell Line. Monoclon Antib Immunodiagn Immunother. 2019 Feb;38(1):25-29.
  3. Tamás Gajdos , Béla Hopp.Hot-Band Anti-Stokes Fluorescence Properties of Alexa Fluor 568.J Fluoresc.2020 May;30(3):437-443.
Fluor594

Fluor594是在Fluor568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。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。Fluor594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。用Fluor594染料制备的结合物在光谱红色区域发出荧光,因此特别适用于与绿色荧光探针结合用于多重标记实验。Fluor594的光谱特征和Cyanine3.5、Texas Red光谱特征相似,但是荧光强度更强,是Texas Red的优异替代物。

Fluor594SE化学结构
图1: Fluor594SE化学结构示意图,显示其分子组成和键合方式
Fluor594光谱图1
图2: Fluor594激发和发射光谱图
Fluor光谱图2
图3: Fluor594及近似染料光谱(DyLight 594,Texas Red)对比
Fluo594与Texas Red对比
图4: 不同染料与蛋白质比例下,Fluor 594 和 Texas Red-X 标记的兔抗小鼠 IgG 抗体相对荧光强度比较。显示Fluor 594的荧光强度更强。
应用参考文献:
  1. Arcangeli, A.; Becchetti, A.; Pillozzi, S.; Masselli,M.; De Lorenzo, E. Method and kit for the prevention and/or the monitoring of chemo resistance of leukemia forms. PCT Int. Appl. WO 2011058509,2011.
  2. Green, D. P. L.; Rawle, C. B. Analysis system and method. PCT Int. Appl. WO 2009082242, 2009.
  3. N Panchuk-Voloshina , R P Haugland, J Bishop-Stewart. Alexa dyes, a series of new fluorescent dyes that yield exceptionally bright, photostable conjugates. J Histochem Cytochem. 1999 Sep;47(9):1179-88.
Fluor647

Fluor647荧光染料的光谱几乎与Cyanine5光谱完全一致,因此为Cyanine5设计的光学滤光片的匹配度也可达到最佳。然而,Fluor647抗体偶联物总荧光强度通常会明显高于Cyanine5偶联物。并且Fluor647与大多数蛋白质、寡核苷酸和核酸偶联时,其吸光度或荧光光谱几乎没有变化,因此在相同的取代程度下,总荧光强度更高,是Cyanine5的优良替代物。

Fluor647光谱
图2: Fluor647激发和发射光谱图
Fluor647光谱图2
图3: Fluor647及近似染料光谱(APC, Cy5)对比
Fluor647与CY5对比
图4: 对Fluor647和Cy5荧光染料抗体偶联物亮度的比较。显示Fluor 647偶联物的亮度远高于使用Cy5偶联物的亮度。
应用参考文献:
  1. Liming Ou, Qingyu Lv, Canjun Wu, Huaijie Hao. Development of a lateral flow immunochromatographic assay for rapid detection of Mycoplasma pneumoniae-specific IgM in human serum specimens.J Microbiol Methods. 2016 May:124:35-40.
  2. N Panchuk-Voloshina , R P Haugland, J Bishop-Stewart. Alexa dyes, a series of new fluorescent dyes that yield exceptionally bright, photostable conjugates. J Histochem Cytochem. 1999 Sep;47(9):1179-88.
  3. Ryo Tsumura , Ryuta Sato , Fumiaki Furuya.Feasibility study of the Fab fragment of a monoclonal antibody against tissue factor as a diagnostic tool.Int J Oncol. 2015 Dec;47(6):2107-14.
  4. Comparison between photostability of Alexa Fluor 448 and Alexa Fluor 647 with conventional dyes FITC and APC by flow cytometry.Int J Lab Hematol. 2018 Jun;40(3):e52-e54.
Fluor680

Fluor680染料的峰值激发波长为680nm,最大发射波长为702nm,其光谱特征与Cyanine5.5染料相似。Fluor680染料的荧光与常用的其他红色荧光染料(如四甲基罗丹明、R-藻红蛋白、Fluor594和Fluor647)的发射光信号明显分离,因此非常适合进行多色标记。

Fluor680光谱图1
图2: Fluor680激发和发射光谱图
Fluor680光谱图2
图3: Fluor680和Cy5.5的荧光光谱对比。显示两者光谱基本一致。
应用参考文献
  1. Ogawa, M.; Regino, C. A.; Choyke, P. L.; Kobayashi,H. In vivo target-specific activatable near-infrared optical labeling of humanized monoclonal antibodies.Mol. Cancer Ther. 2009, 8, 232--239.
  2. N Panchuk-Voloshina , R P Haugland, J Bishop-Stewart. Alexa dyes, a series of new fluorescent dyes that yield exceptionally bright, photostable conjugates. J Histochem Cytochem. 1999 Sep;47(9):1179-88.
Fluor750

Fluor750与Cyanine7染料在光谱上极为相似,是Cyanine7的优异替代物,荧光发射最大波长为770nm,与常用的远红荧光物质(Fluor647或APC)最大发射光波长相比,相隔较远,因此便于进行多色分析。

Fluor750光谱图1
图2: Fluor750激发和发射光谱图
Fluor750光谱图2
图3: Fluor750及近似染料光谱(Cy7)对比
应用参考文献:
  1. Paris-Robidas, S.; Emond, V.; Tremblay, C.; Soulet,D.; Calon, F. In vivo labeling of brain capillary endothelial cells after intravenous injection ofmonoclonal antibodies targeting the transferrin receptor. Mol. Pharmacol. 2011, 80, 32--39.
  2. Paudyal, P.; Paudyal, B.; Iida, Y.; Oriuchi, N.;Hanaoka, H.; Tominaga, H.; Ishikita, T.; Yoshioka,H.; Higuchi, T.; Endo, K. Dual functional molecular imaging probe targeting CD20 with PET and optical imaging. Oncol. Rep. 2009, 22, 115--119.
  3. Moinuddin Hassan 1, Victor Chernomordik, Rafal Zielinski.In vivo method to monitor changes in HER2 expression using near-infrared fluorescence imaging.Mol Imaging.2012 Jun;11(3):177-86.

Hansun 

Hansun是EnkiLife的蛋白标记专家,精通免疫学、各种标记技术和流式检测,致力于蛋白的精准标记,赋能科技突破。每一个蛋白,都值得被“看见”。


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