ICG-Cellulose（吲哚菁绿标记纤维素）
中英文名称：ICG-Cellulose（吲哚菁绿标记纤维素）
波长：激发波长780nm，发射波长800nm
描述：
ICG-Cellulose（吲哚菁绿标记纤维素）是将吲哚菁绿（ICG）与天然高分子纤维素通过化学改性和标记反应制备而成的功能性材料。纤维素是地球上含量*丰富的天然高分子材料，具有良好的生物相容性、生物可降解性、机械强度和化学稳定性；ICG是一种具有优良近红外荧光性能的生物安全染料。ICG-Cellulose不仅保留了纤维素的优异物理化学和生物性能，还赋予其荧光示踪功能，在生物医学、环境监测等领域具有重要的应用价值。以下将详细介绍其改性策略、生物相容性及荧光传感应用。
基本信息：
项目 |
参数 |
标记率 |
≥80% |
取代度 |
0.05-0.2（可调节） |
生物相容性 |
细胞存活率≥90%（100μg/mL浓度下） |
溶解性 |
易溶于DMAc/LiCl溶液、NaOH/尿素溶液 |
改性策略：由于纤维素分子链上的羟基反应活性较低，且分子间存在大量的氢键，结晶度高，溶解性差，直接进行ICG标记反应效率低。因此，需要对纤维素进行预处理改性，提高其反应活性和溶解性。主要改性策略包括以下几种：一是碱处理改性。将纤维素置于浓度为4%-10%的NaOH溶液中，在室温或低温下浸泡1-2小时，破坏纤维素分子间的氢键，降低结晶度，使纤维素溶胀，同时活化羟基，提高其反应活性。碱处理后的纤维素可在一定条件下与ICG发生反应，但标记率相对较低。二是氧化改性。采用高碘酸钠等氧化剂对纤维素进行氧化处理，将纤维素分子链上的葡萄糖单元氧化为醛基或羧基。氧化后的纤维素具有更高的反应活性，可通过席夫碱反应或酰胺化反应与ICG分子结合，显著提高标记率。同时，氧化改性还能降低纤维素的结晶度，改善其溶解性。三是醚化改性。通过醚化反应在纤维素分子链上引入亲水性基团（如羟乙基、羟丙基等），增强纤维素的水溶性和反应活性。醚化改性后的纤维素可在水溶液中与ICG发生反应，反应条件温和，产物稳定性好。四是接枝共聚改性。利用自由基聚合等方法在纤维素分子链上接枝共聚单体（如丙烯酸、甲基丙烯酸等），引入大量活性官能团，再与ICG进行标记反应。该方法可精确调控标记率和取代度，同时赋予纤维素新的功能特性。
生物相容性：ICG-Cellulose具有优异的生物相容性，这是其在生物医学领域应用的重要前提。通过体外细胞毒性实验验证，在浓度高达100μg/mL的ICG-Cellulose溶液中，细胞存活率仍≥90%，表明其对细胞的毒性低。进一步的细胞粘附和增殖实验显示，ICG-Cellulose表面能够支持细胞的正常粘附和增殖，细胞形态良好，无明显异常。在体内生物相容性实验中，将ICG-Cellulose植入动物体内后，周围组织未出现明显的炎症反应、免疫排斥反应或坏死现象。组织切片观察显示，植入材料周围有少量纤维组织包裹，未出现严重的组织损伤，且材料在体内可缓慢降解，降解产物对机体无毒无害，*终被机体代谢吸收。此外，ICG作为临床上已批准使用的荧光染料，生物安全性已得到充分验证，与纤维素结合后，其生物安全性进一步提升，为ICG-Cellulose在临床诊断和治疗中的应用奠定了基础。
荧光传感应用：ICG-Cellulose凭借其良好的荧光性能和生物相容性，在荧光传感领域具有广泛的应用前景，尤其适用于生物体内外的靶向传感和环境监测。在生物医学传感方面，可用于肿瘤标志物的检测。将ICG-Cellulose表面修饰特异性识别配体（如抗体、抗原、核酸适配体等），当与目标肿瘤标志物（如癌胚抗原、甲胎蛋白等）结合后，会引起荧光信号的变化（如荧光淬灭、荧光增强或波长偏移）。通过检测荧光信号的变化量，可实现对肿瘤标志物的高灵敏度、高特异性定性和定量检测，为肿瘤的早期诊断提供有力工具。此外，还可用于体内pH值、活性氧等微环境参数的传感监测。ICG的荧光性能对环境pH值和活性氧浓度敏感，当ICG-Cellulose进入体内后，可根据荧光信号的变化实时反映病变部位的微环境变化，为疾病的诊断和治疗效果评估提供参考。
在环境监测传感方面，ICG-Cellulose可用于水体中重金属离子、有机污染物等的检测。利用纤维素的高比表面积和吸附性能，可吸附水体中的目标污染物，同时ICG的荧光信号会因与污染物的相互作用而发生改变。通过构建荧光传感体系，可实现对水体中低浓度污染物的快速、灵敏检测。例如，用于检测水体中的汞离子、铅离子等重金属离子时，ICG-Cellulose与重金属离子结合后，荧光强度会显著淬灭，淬灭程度与重金属离子浓度呈良好的线性关系，可通过荧光分光光度计测定并计算污染物浓度。该传感材料具有制备简单、成本低廉、可重复使用等优点，在环境监测领域具有重要的应用价值。
应用优势与展望：
ICG-Cellulose结合了纤维素的优良物理化学性能、生物相容性和ICG的优异近红外荧光性能，具有标记率高、荧光信号稳定、生物安全性好、制备工艺多样化等优势。其改性策略灵活多样，可根据不同应用需求调控产品性能；生物相容性优异，可满足生物医学领域的严苛要求；荧光传感应用范围广泛，兼具高灵敏度和高特异性。未来，随着改性技术的不断优化和功能化修饰方法的创新，ICG-Cellulose有望在肿瘤精准诊疗、生物体内微环境监测、环境污染物快速检测等领域实现更广泛的应用。例如，开发兼具荧光成像和药物递送功能的ICG-Cellulose复合载体，实现肿瘤的诊断与治疗一体化；进一步提高荧光传感的灵敏度和选择性，拓展其在复杂样品检测中的应用。
