Cyanine染料的化学结构最早可追溯至19世纪，是一类具有光谱增感功能的有机染料，英文名称为cyanine dyes，又称多甲川染料或花青染料。但其在生物荧光标记领域始于20世纪末分子生物学的爆发式发展。
1. 设计理念：
其分子结构的核心是一个由奇数个碳原子组成的聚甲炔链（-CH=CH-)_n-CH=，其长度直接决定了染料的光学性质。
* 链长规则：链越长，激发所需能量越低，吸收/发射波长就越长（红移）。
* CY3 : ~550/570 nm (橙黄色)
* CY5 :~650/670 nm (红色)
* CY7 : ~750/770 nm (近红外)
* 例外 - CY2: 其发色团结构与其他成员不同，基于噁唑环而非聚甲炔链，因此发射光为绿色 (~489/506 nm)。因其光谱特性与CY系列互补，被归入此家族。
2. 诞生的驱动力：
科研人员需要一种能共价、稳定地标记生物分子（抗体、核酸、蛋白质等）的荧光探针，并满足以下要求：
* 高摩尔消光系数（非常亮）
* 良好的荧光量子产率（转化效率高）
* 可化学修饰（带有活性基团，如NHS酯、马来酰亚胺）
* 覆盖广的光谱范围（支持多色同时检测）
Cyanine染料能够满足了这些需求，从而被诸多科研试剂公司商业化并推广，成为了生命科学研究的科研工具。
二、升级：自我优化与演进
最初的CY染料并非完美，其在应用中的缺陷推动了其自身的迭代升级。
1. 水溶性与聚集性问题：
* 问题：基础CY染料（尤其是CY5, CY7）疏水性较强，在水溶液中易聚集，导致荧光猝灭和标记效率低。
* 升级：磺化Cyanine染料 (Sulfo-CY系列) 被开发出来。通过在分子上引入带负电荷的磺酸基团(-SO₃⁻)，极大增强了水溶性，减少了分子间聚集，使标记反应温和、均一。
2. 应用形式的革命性升级：串联染料
* 这是CY染料巧妙的“应用升级”。将一个大荧光蛋白（如PE或APC）与CY染料（如CY5或CY7）通过化学键连接，形成串联染料（Tandem Dyes），如PE-Cy5, PE-Cy7, APC-Cy7。
* 原理：基于荧光共振能量转移（FRET）。大蛋白被激发后，将能量非辐射地转移给CY染料，由CY染料发射更长波长的光。
* 意义：允许流式细胞仪用单一激光器（如488nm蓝光激发PE）检测到多个通道的信号（如CY7的近红外信号），极大地突破了流式细胞术多色检测的瓶颈。
三、替代：强大的竞争对手与现状
尽管CY系列适用多，但市场催生了性能更好竞争对手。这些替代品并非简单地复制，而是在CY染料的基础上进行了全面优化。
主要替代品家族：
1. Alexa Fluor系列 ：Alexa Fluor 488, 555, 647, 750 分别直接对标CY2, CY3, CY5, CY7，并在几乎在大多性能上实现超越。
2. 其他专业染料：如ATTO染料等。
总结与现状
CY2, CY3, CY5, CY7 因历史的必然需求而诞生，以其明确的光谱阶梯和可偶联的特性，成为了一个时代的标志。
* 它们通过磺化和串联染料技术实现了自我进化，延续了生命周期。
* 在高端应用市场，它们遇到了以Alexa Fluor为代表的，在光稳定性、水溶性和性能一致性上的替代品的强烈挑战。
当前现状：
* CY染料：其磺化形式（Sulfo-CY） 因其成本效益和足够满足常规实验的性能，至今仍在全球实验室中使用。串联染料形式也是流式细胞术的常用试剂。
* 替代染料：在对成像质量、定量准确性、实验重复性要求极高的前沿研究中（如超分辨显微成像、长时间活细胞动态观测、高通量测序），Alexa Fluor等已成为事实上的新选择。
以上数据均来自文献/科研资料,星戈瑞暂未进行独立验证, 仅供参考！(以上文中所述仅限于科研实验及实验室环境)
