ICG-TCO,吲哚菁绿-反式环辛烯这种新型近红外荧光试剂
ICG-TCO是吲哚菁绿(ICG)修饰反式环辛烯(TCO)后的新型近红外荧光试剂,分子量约为923.2 Da,外观为深绿色粉末,兼具ICG的生物相容性、近红外荧光性能与TCO的生物正交反应活性,属于无铜点击化学试剂,相较于含铜催化的叠氮-炔基反应体系,更适合对铜离子敏感的生物体系(如活细胞、活体组织)的标记。
理化性质方面,ICG-TCO的光学性能与ICG相近,激发波长约为778-782 nm,发射波长约为798-802 nm,摩尔消光系数高,荧光量子产率优异,在近红外光区域具有强穿透力和低背景干扰的优势,可满足深层组织成像和活体检测需求。溶解性方面,其在DMSO、DMF等极性有机溶剂中溶解性良好,在水中溶解度较低,配制储备液时需以有机溶剂为溶剂,稀释至工作浓度时可选用生理盐水、PBS缓冲液等生物相容性溶剂,稀释过程中需轻柔混匀,防止出现团聚现象。光稳定性方面,ICG-TCO在避光条件下稳定性较好,相较于ICG-N3,其抗光漂白能力略有提升,但在强光照射下仍需注意控制时间,避免荧光信号衰减。此外,该试剂在生理pH范围(7.0-7.8)内性能稳定,不会发生明显的荧光淬灭或结构降解,适合生物体内的标记反应。
作用机制基于逆电子需求狄尔斯-阿尔德(IEDDA)反应和近红外荧光发射原理。TCO作为亲双烯体,可与含四嗪(Tetrazine)基团的目标分子发生高度特异性的IEDDA反应,该反应无需金属催化剂,反应速率快(二级反应速率常数可达10⁶ M⁻¹s⁻¹),反应条件温和(常温、生理pH),副产物仅为氮气,无毒性,不会对生物体系造成干扰。ICG基团则作为荧光报告基团,在近红外激发光照射下释放荧光信号,通过检测设备捕获信号,实现对目标分子的定位、追踪及定量分析。这种无铜点击反应体系有效避免了铜离子对细胞的毒性,可在活细胞内、活体组织中实现高效、特异性标记。

应用领域广泛且偏向对生物相容性要求较高的场景,在细胞生物学研究中,可用于活细胞内目标分子(蛋白、核酸、多肽)的动态追踪、相互作用分析,以及细胞增殖、迁移的实时观测;在活体成像领域,可标记靶向分子(如抗体、多肽、纳米载体)构建近红外荧光探针,用于肿瘤、心血管疾病、神经系统疾病等病灶的精准定位、边界识别、动态监测及手术导航,尤其适用于对铜离子敏感的活体模型;在药物研发中,可标记药物分子或载体,评估药物在生物体内的吸收、分布、代谢、排泄过程,以及靶向药物的递送效率和疗效,为药物优化提供数据支持;此外,还可用于免疫分析、病理切片染色、生物传感器构建等领域,在基础医学研究和临床转化中具有重要应用前景。
使用方法:
需遵循IEDDA反应特性和荧光试剂操作规范,首先配制储备液:取适量ICG-TCO粉末,加入无水DMSO溶解,配制成1-5 mM的储备液,分装为小体积(如20 μL、50 μL),置于-20℃避光密封保存,避免反复冻融。标记反应时,将含四嗪基团的目标分子与ICG-TCO储备液按摩尔比1:1.5-1:3加入反应体系,调节pH至7.2-7.6,室温避光孵育15-60分钟(反应速率快,无需长时间孵育)。对于活细胞标记,可将配制好的工作液直接加入细胞培养体系,37℃、5% CO₂培养箱中孵育30-90分钟,孵育结束后用PBS缓冲液洗涤细胞2-3次,去除游离染料,再进行荧光检测。对于活体成像实验,将纯化后的荧光探针通过静脉注射导入动物体内,根据探针代谢特性,在注射后不同时间点用近红外活体成像系统检测荧光信号。
注意事项:
ICG-TCO对光、温度敏感,储存时需避光、密封、低温(-20℃),可加入少量抗氧化剂防止氧化降解;
储备液避免反复冻融,使用后立即放回低温环境,未用完的储备液可在-80℃长期保存;
反应体系中避免存在强氧化剂、还原剂,以免破坏TCO基团或ICG结构,影响反应效率和荧光性能;
活细胞标记时,需控制工作液浓度,避免过高浓度导致细胞毒性;
活体实验中,探针用量需根据动物体重、实验模型优化,确保荧光信号清晰且无明显代谢负担;
检测时需选用近红外专用检测设备,设置对应激发和发射波长,避免与其他荧光信号交叉干扰。
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