引言

近红外（NIR）荧光成像技术因其在组织中的低自发荧光背景和较深的穿透能力，已成为小动物活体成像和临床前研究的重要工具。在众多近红外荧光探针中，花菁类染料（Cyanine）因其摩尔吸光系数高、荧光量子产率可调以及化学修饰灵活性而备受关注。Cy5.5作为花菁染料家族的重要成员，其发射波长位于约700 nm的近红外组织光学窗口，特别适合活体深层组织成像。然而，传统Cy5.5染料缺乏与生物分子高效偶联的活性基团，限制了其在生物正交标记中的应用。Cy5.5-炔烃（CAS: 1628790-37-3）通过在染料骨架上引入炔基，使其能够与叠氮化物发生铜催化环加成反应（CuAAC），从而高效、选择性地标记蛋白质、抗体、多肽、核酸及纳米颗粒等生物分子。这一化学修饰策略不仅保留了Cy5.5的光学优势，还赋予了其生物正交偶联的能力，为活体示踪和靶向成像提供了有力工具。本文围绕Cy5.5-炔烃的化学基础、生物正交标记策略及其在感染与肿瘤模型中的最新应用进展进行综述，并讨论当前研究的局限与未来方向。

Cy5.5-炔烃的化学特性与光学优势

Cy5.5-炔烃是一种深蓝色固体，可溶于氯仿、甲醇、乙腈、DMF等有机溶剂，微溶于水。其化学结构以七甲川花菁骨架为核心，两端为吲哚啉环，通过炔基修饰引入点击化学反应位点。炔基的引入不显著改变染料的光学性质，Cy5.5的最大吸收和发射波长分别位于约680 nm和700 nm附近，处于近红外组织光学窗口内。该波长区域的组织自发荧光较低，且光子在组织中的散射和吸收相对较少，因而能够实现较深组织的荧光信号采集。此外，Cy5.5具有较高的摩尔吸光系数和适中的荧光量子产率，使其在低浓度标记条件下仍可提供足够的检测灵敏度。炔基的引入使得该染料能够通过CuAAC反应与叠氮修饰的生物分子形成稳定的三唑连接，反应条件温和、选择性高，适用于复杂生物体系中的标记。需要注意的是，CuAAC反应中使用的铜催化剂可能对某些活细胞或蛋白质活性产生影响，因此在实际应用中需优化铜浓度和反应时间，或考虑使用无铜点击化学策略作为替代。

生物正交标记策略与CuAAC反应

生物正交化学是指在生物体系中不发生干扰的化学反应，能够在温和条件下高效、选择性地连接两个分子。CuAAC反应是生物正交化学中最经典的点击反应之一，由叠氮化物和末端炔烃在铜(I)催化下生成1,2,3-三唑环。Cy5.5-炔烃作为炔基供体，可与叠氮修饰的蛋白质、抗体、多肽、核酸或纳米颗粒发生反应，实现荧光标记。该反应具有以下优势：反应速率快、产率高、副产物少，且三唑环在生理条件下稳定。对于蛋白质和抗体标记，通常先将叠氮基团通过化学修饰引入目标分子（如利用叠氮-PEG-NHS酯与赖氨酸残基反应），再与Cy5.5-炔烃进行CuAAC偶联。对于核酸标记，可通过叠氮修饰的核苷酸或固相合成引入叠氮基团，随后进行荧光标记。在纳米颗粒标记中，叠氮修饰的聚合物或脂质层可与Cy5.5-炔烃反应，实现颗粒表面的荧光功能化。值得注意的是，CuAAC反应中铜离子可能诱导活性氧生成，对活细胞或敏感蛋白造成损伤，因此近年来研究者也在探索无铜的应变促进叠氮-炔环加成反应（SPAAC）作为补充策略，但Cy5.5-炔烃作为CuAAC底物在固定化标记和体外标记中仍具有广泛适用性。

在感染性疾病与活体成像中的应用

近红外荧光成像在感染性疾病的诊断和治疗监测中展现出重要潜力。细菌感染特别是耐药菌生物膜相关感染，常导致慢性炎症和愈合延迟。近期研究将Cy5.5修饰的透明质酸（Cyanine5.5-HA）用于感染伤口的治疗，通过光热治疗、光动力治疗和酶样活性协同作用加速伤口愈合[1]。该研究表明，Cy5.5不仅作为荧光示踪剂，还可作为光热/光动力治疗的活性组分，体现了花菁染料在诊疗一体化中的多功能性。尽管该研究未直接使用Cy5.5-炔烃，但其Cy5.5修饰策略与点击化学标记思路相通，为Cy5.5-炔烃在感染微环境示踪中的应用提供了参考。此外，针对胞内金黄色葡萄球菌的诊疗探针研究也展示了近红外荧光成像在关节感染模型中的价值[3]。该探针利用微球菌核酸酶激活机制实现特异性成像和光热清除，虽然其荧光团并非Cy5.5-炔烃，但所涉及的生物正交标记和靶向修饰策略与Cy5.5-炔烃的应用逻辑一致。可以预见，将Cy5.5-炔烃通过CuAAC反应标记到抗菌肽、抗体或纳米载体上，可实现对感染灶的靶向荧光示踪，并结合光热治疗实现诊疗一体化。

在肿瘤靶向成像与诊疗一体化中的应用

肿瘤靶向近红外荧光成像依赖于特异性分子探针的开发。近年来，多种靶向肽和纳米探针被用于肿瘤成像。例如，针对胶质瘤的GRPR靶向肽研究[4]和针对肺癌的Nectin-4靶向肽光学探针研究[5]均展示了靶向肽在肿瘤荧光成像中的潜力。这些研究通常将荧光染料与靶向肽偶联，通过静脉注射后利用近红外成像系统观察肿瘤部位的信号富集。Cy5.5-炔烃可通过CuAAC反应与叠氮修饰的靶向肽高效偶联，形成稳定的荧光探针，其炔基修饰不影响肽的靶向结合活性。此外，多功能纳米诊疗平台的发展也为Cy5.5-炔烃提供了应用场景。例如，结直肠癌模型中基于磁性纳米诊疗剂的研究整合了定量MRI、生物发光、化学磁热疗和近红外光学成像[6]，其中近红外光学成像部分需要高效的荧光标记。Cy5.5-炔烃可通过点击化学标记到纳米颗粒表面，实现活体示踪。类似地，乳糖修饰的酶敏感支化聚合物作为肝癌靶向MRI对比剂的研究[2]也体现了多功能成像探针的设计思路，尽管其成像模式为MRI，但荧光标记与MRI造影剂的结合可实现多模态成像，Cy5.5-炔烃在此类多模态探针的构建中具有潜在应用价值。需要指出的是，目前直接使用Cy5.5-炔烃进行肿瘤靶向成像的公开文献仍有限，上述研究更多提供了方法学参考和策略启示，而非Cy5.5-炔烃的直接实验证据。

局限性与未来展望

尽管Cy5.5-炔烃在生物正交标记和近红外成像中具有明显优势，但其应用仍面临一些局限。首先，CuAAC反应中的铜催化剂对活细胞和某些蛋白质可能产生毒性或活性损伤，限制了其在活细胞标记中的直接应用。未来可探索铜螯合剂辅助的温和反应条件，或开发基于Cy5.5-炔烃的无铜点击化学衍生物。其次，Cy5.5染料在体内的稳定性、清除动力学和背景信号控制仍需系统评估。此外，目前直接以Cy5.5-炔烃为标记工具的活体成像研究报道较少，多数相关文献使用的是Cy5.5修饰的其他衍生物或不同荧光团，因此需要更多针对Cy5.5-炔烃本身的实验验证。未来研究方向包括：开发靶向感染灶或肿瘤微环境的Cy5.5-炔烃标记探针，结合光热/光动力治疗实现诊疗一体化；利用Cy5.5-炔烃标记外泌体或细胞膜囊泡，实现活体示踪；以及将Cy5.5-炔烃与多模态成像造影剂结合，构建近红外荧光-MRI-PET多模态探针。随着生物正交化学和近红外成像技术的不断发展，Cy5.5-炔烃有望在基础研究和临床前转化中发挥更重要的作用。

结论

Cy5.5-炔烃作为一种近红外花菁染料衍生物，通过炔基修饰实现了与叠氮化物的CuAAC生物正交偶联，为蛋白质、核酸、抗体和纳米颗粒的荧光标记提供了高效工具。其近红外发射特性使其适用于小动物活体成像，在感染性疾病和肿瘤靶向成像中展现出应用潜力。尽管当前直接使用Cy5.5-炔烃的文献证据有限，但相关花菁染料和点击化学标记策略的研究为其应用提供了坚实基础。未来通过优化反应条件、拓展靶向偶联策略和构建多模态探针，Cy5.5-炔烃有望在精准成像和诊疗一体化中发挥更大价值。

参考文献

• Cyanine5.5 Modified Hyaluronic Acid: Accelerate Infected Wound Healing via Photothermal Therapy, Photodynamic Therapy, and Enzyme-Like Activities.

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关联性分析: 尚未完成有效分析。

• Lactose-modified enzyme-sensitive branched polymers as a nanoscale liver cancer-targeting MRI contrast agent.

Xiaoqin Zhang, Xiaoming Wang, Zhiqian Li, Jun Du, Xueyang Xiao, Dayi Pan, Hu Zhang, Xiaohe Tian, Qiyong Gong, Zhongwei Gu, Kui Luo · Nanoscale · 2023

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关联性分析: 尚未完成有效分析。

• Micrococcal Nuclease-Activated Theranostic Probe for Specific Imaging and Targeting Photothermal Eradication of Intracellular Staphylococcus aureus in Joints in vivo.

Mingrong Wu, Fengqiong Gao, Yaqing Zhang, Zhenping Gao, Danna Cao, Hong Xiao, Erqun Song · Biosensors & bioelectronics · 2026

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• A Novel d-Amino Acid-Composed GRPR-Targeted Peptide in Glioma.

Xueyuan Ling, Jiyun Shi, Yutong Zhao, Ziyang Li, Liangpeng Chen, Yangyang Liu, Liao Wang, Hongbin Li, Xin Wang, Di Fan, Deling Li · Molecular pharmaceutics · 2026

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• Synthesis of a novel specific nectin-4 tumor-targeted peptide optical molecular probe and its preliminary study in lung cancer.

Ting Jiang, Ke Dong, Jianfei Fu, Yong Zheng, Bilian Zhu, Qianqian Zhang, Binjing Jiang, Zhijian Zheng, Mengjie Dong · Scientific reports · 2025

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• Harnessing for quantitative MRI, bioluminescence, chemo-magnetic hyperthermia, and near-infrared optical imaging of a magnetic nanotheranostic for in vivo passive targeted monitoring in colorectal cancer models.

Ke Son Phan, Bich Thuy Doan, Yiqian Wang, Thi Thu Huong Le, Thi Thu Trang Mai, Hong Nam Pham, Ha Bao Hung Bui, Le Hang Dang, Ngoc Quyen Tran, Phuong Thu Ha · Biomaterials science · 2025

DOI: 10.1039/d5bm00659g

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