ICG-N3,吲哚菁绿叠氮
ICG-N3是吲哚菁绿(ICG)的叠氮基衍生物,是一种兼具近红外荧光性能与生物正交反应活性的试剂,分子量约为835.0 Da,外观为暗绿色粉末。吲哚菁绿作为临床常用的近红外荧光染料,具有无毒、代谢快、生物相容性好等优势,而叠氮基(-N3)的修饰使其可通过点击化学(Click Chemistry)反应与含炔基的目标分子特异性结合,大幅拓展了其在生物标记领域的应用场景,尤其适用于复杂生物体系中的特异性标记与检测。
理化性质上:ICG-N3继承了ICG优异的近红外光学特性,激发波长约为780 nm,发射波长约为800 nm,在近红外光区域具有强荧光强度和高摩尔消光系数,光穿透力远超可见光,可有效穿透皮肤、肌肉等生物组织,适合活体成像和深层组织检测。其溶解性表现为在DMSO、DMF等有机溶剂中易溶,在水中微溶,配制时需先以有机溶剂溶解制成储备液,再用生理盐水或缓冲液稀释至工作浓度,稀释过程中需缓慢搅拌,避免出现沉淀。此外,ICG-N3的光稳定性略优于未修饰的ICG,在避光条件下可保持稳定的荧光性能,但在强光照射下仍可能发生光漂白,需控制实验中的光照时间和强度。
作用机制:主要分为两部分:一是近红外荧光发射机制,ICG-N3在780 nm左右的激发光照射下,分子内电子发生能级跃迁,跃迁至激发态的电子不稳定,迅速返回基态并释放出800 nm左右的近红外荧光,该荧光信号可被专用检测设备捕获;二是生物正交标记机制,叠氮基与炔基在铜离子催化下发生1,3-偶极环加成反应,形成稳定的三氮唑环,该反应具有特异性强、反应条件温和(常温、生理pH)、副产物少、不干扰生物体内生理过程等特点,可在细胞内、活体组织等复杂环境中实现对目标分子的精准标记。
应用领域:集中在生物医学研究和临床转化研究,在细胞生物学中,可用于标记含炔基的蛋白、多肽、核酸等生物分子,实现细胞内目标分子的定位、追踪及相互作用分析;在活体成像研究中,可标记靶向载体(如纳米颗粒、抗体、多肽),构建近红外荧光探针,用于肿瘤、炎症等病灶的精准定位、边界识别及动态监测,为手术导航提供可视化支持;在药物研发中,可标记药物分子或药物载体,追踪药物在生物体内的分布、代谢及靶向效率,助力靶向药物的研发与优化;此外,还可用于免疫分析、病理切片染色等实验,在临床诊断辅助和基础医学研究中具有重要价值。
使用方法:需结合点击化学反应特性操作,首先配制ICG-N3储备液:取适量暗绿色粉末,加入无水DMSO溶解,配制成1-5 mM的储备液,分装后置于-20℃避光密封保存。标记反应时,将含炔基的目标分子与ICG-N3储备液按一定摩尔比(通常目标分子:染料=1:2-1:5)加入反应体系,加入铜离子催化剂(如CuSO4)和还原剂(如抗坏血酸钠),调节体系pH至7.2-7.6,室温避光孵育2-6小时。反应完成后,通过透析、凝胶过滤或高效液相色谱(HPLC)纯化产物,去除游离染料和反应杂质。活体成像实验中,将纯化后的荧光探针通过静脉注射、腹腔注射等方式导入动物体内,待探针分布稳定后,用近红外活体成像系统检测荧光信号。

注意事项包括:ICG-N3对光、温度和氧气敏感,储存时需避光、密封、低温,防止氧化和荧光淬灭;
储备液避免反复冻融,建议分装为50 μL或100 μL小体积,使用后立即放回低温环境;
点击化学反应中,铜离子可能对细胞产生毒性,用于细胞内标记时需控制铜离子浓度,或选用无铜点击化学反应体系;
活体实验中,需严格控制探针用量,避免过量导致荧光信号饱和或代谢负担;
实验过程中全程避光,检测设备需选用近红外专用通道,避免与其他荧光信号干扰。
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