ICG-Sucrose,吲哚菁绿标记蔗糖
ICG-Sucrose(吲哚菁绿标记蔗糖)是一种将近红外荧光染料吲哚菁绿(ICG)与天然糖类分子蔗糖通过共价偶联形成的功能化荧光标记试剂,融合了ICG的近红外成像优势和蔗糖的良好生物相容性、水溶性,是一种适用于体内外示踪、药物递送监测、糖代谢研究的新型荧光探针,在生物医学科研领域具有独特的应用价值,尤其适合体内深层组织成像和糖相关生物过程的可视化研究。
化学结构上:
ICG-Sucrose由两个核心部分共价连接而成:一是吲哚菁绿(ICG)荧光基团,作为FDA批准的近红外荧光染料,其分子结构由两个苯并吲哚杂环通过长链多亚甲基桥连接构成,含两个带负电荷的磺酸基团,兼具疏水性芳环骨架和亲水性磺酸侧链,能够在近红外区域(700-850nm)产生强吸收和发射;二是蔗糖分子,作为天然二糖,由葡萄糖和果糖通过糖苷键连接形成,分子结构中含有多个羟基,具有良好的水溶性、生物相容性和生物可降解性,无毒性,且能够被细胞正常摄取和代谢,同时为ICG的偶联提供了稳定的反应位点。二者通过酰胺化反应或醚键连接实现共价偶联,偶联过程中不破坏ICG的荧光性能和蔗糖的生物活性,形成稳定的ICG-Sucrose复合物。
理化特性:
ICG-Sucrose继承了ICG的近红外光学优势,吸收峰约为780-800nm,发射峰约为810-830nm,处于生物组织的“近红外窗口”,该波段光线在生物组织中的穿透深度大(可达数厘米),且生物样品自身荧光干扰很低,能够实现深层组织的高清晰度成像。水溶性上,得益于蔗糖分子的多个羟基和ICG的磺酸基团,ICG-Sucrose具有优良的水溶性,可在水、PBS缓冲液等水相体系中均匀溶解,无需有机共溶剂,避免了有机溶剂对生物样品的损伤。此外,该试剂荧光量子产率高、光稳定性良好,在体内环境中能够保持稳定的荧光信号,不易发生光漂白和降解,且生物相容性优良,对细胞和生物体毒性很低,无明显免疫原性,适合体内长期示踪实验。

制备方法:
采用温和的共价偶联策略,核心步骤如下:首先对蔗糖进行活化处理,通过化学反应在蔗糖分子的羟基上引入氨基或羧基活性位点,便于与ICG偶联;其次,将ICG与活化后的蔗糖在缓冲体系(pH 7.0-8.0)中混合,室温避光搅拌反应2-8小时,通过酰胺化反应形成稳定的共价键;反应结束后,通过透析(分子量截留3-5kDa)去除未反应的游离ICG和小分子副产物,再经高效液相色谱(HPLC)进一步纯化,得到高纯度的ICG-Sucrose产品,纯度可达95%以上。制备过程中需严格控制反应条件,避免高温、强光和强酸碱,防止ICG降解和蔗糖水解,确保产物的结构完整性和性能稳定性。
应用领域:
主要集中在糖代谢研究、体内成像和药物递送监测:在糖代谢研究中,可作为葡萄糖代谢的模拟探针,用于追踪细胞对糖类的摄取、转运和代谢过程,探究糖代谢异常与糖尿病、肿瘤等疾病的关联;在体内近红外成像中,可用于小动物体内器官成像、血管造影、淋巴系统示踪等,尤其适合肿瘤组织的成像,因为肿瘤细胞对糖类的摄取量显著高于正常细胞,ICG-Sucrose可在肿瘤部位富集,实现肿瘤的精准定位;在药物递送系统中,可作为荧光示踪剂,标记基于蔗糖的药物载体,实时监测载体在体内的分布、转运和药物释放过程,为药物递送系统的优化提供实验依据;此外,还可用于生物传感器制备,实现对体内糖类浓度的实时检测,以及组织工程中支架材料的示踪研究。保存时需在-20℃、避光、干燥环境下密封保存,避免光照和潮湿导致荧光性能下降,水相母液配制后应在4℃避光保存,尽快使用。
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