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发布日期:2026/10/29 12:00:07

引言

近红外荧光成像因组织穿透深、背景自荧光低,已成为活体生物成像的重要工具。花菁染料Cy5.5(激发/发射约675/695 nm)是应用最广泛的NIR荧光团之一,但传统Cy5.5水溶性较差,易在生理条件下聚集淬灭。磺酸基修饰可提高水溶性和生物相容性、减少非特异性结合。Sulfo-Cy5.5-E Free Acid(货号PR01321,CAS 210892-23-2)是一种带磺酸基和乙基羧酸活性基团的远红外染料,其羧酸基团可与含氨基分子共价偶联,在抗体标记、多肽偶联及纳米颗粒示踪中具有潜力。

目前直接使用该染料进行活体成像的公开文献较少,所引文献多使用未磺化Cy5.5或其衍生物,相关结论需谨慎外推。

磺酸基修饰对实验设计的影响

磺酸基赋予染料较高水溶性,在实验设计中有三方面意义:可直接在水相缓冲液中高浓度溶解,避免有机助溶剂毒性,适用于眼内注射、静脉注射等途径;降低脂溶性,减少非特异性膜吸附和肝脏快速清除;负电荷减少与细胞膜表面的静电吸附,降低背景信号。

这些优势需实验验证。羧酸基团需在EDC/NHS等缩合剂存在下与氨基形成酰胺键,应优化染料/配体摩尔比、反应pH(偏弱碱性以保持氨基去质子化)和反应时间,并通过紫外-可见光谱与荧光光谱评估偶联效率。磺酸基可能影响羧酸反应活性,需预实验确定最佳条件。花菁染料在持续光照下易光漂白和光异构化,活体成像应控制激发功率与曝光时间,通过时间序列成像评估信号衰减。目前该染料光稳定性的直接数据有限,建议在实际条件下预实验评估。

应用场景一:眼内示踪与视网膜递送

文献[1]用Cy5.5标记透明质酸-曲安奈德偶联物(HATA-360),大鼠眼内注射后经活体成像监测分布,用于内毒素诱导葡萄膜炎研究。其设计提供了眼内成像参考框架:玻璃体腔注射、多时间点采集荧光信号、评估眼内滞留与分布。该研究未使用Sulfo-Cy5.5-E Free Acid,但偶联原理(羧酸与氨基成酰胺键)一致。

使用该染料时需注意:眼内注射体积通常不超过5 μL,标记物浓度需足够高以保证信噪比;磺酸基降低非特异性吸附,可能减少背景荧光,但需以游离染料作对照验证;滤光片组应避开眼内自发荧光(如视黄醛衍生物)。文献[4]用Cy5.5标记PLGA纳米颗粒经尾静脉注射研究视网膜递送,提示该染料也可用于纳米颗粒表面标记,但标记后需纯化去除游离染料,并以动态光散射和Zeta电位验证颗粒稳定性。

应用场景二:生物分布与靶向递送

文献[2]用Cy5.5-COOH标记聚丙烯微塑料,经IVIS Spectrum CT监测口服后ICR小鼠体内分布;文献[3]将Cy5.5与阿仑膦酸偶联,用于骨形成性前列腺癌的靶向递送与NIR成像,涉及细胞、成骨细胞及小鼠活体实验。磺酸基修饰可能带来额外优势:水溶性高使血液循环中不易聚集,负电荷减少与血管内皮的非特异性结合,从而降低背景。

实验设计要点:标记物应经尺寸排阻色谱或透析纯化去除游离染料;设置游离染料对照组以区分信号来源;活体成像应结合离体器官成像定量评估分布。上述两文献均未提供所用染料的光谱、标记效率或光稳定性表征,方法学严谨性有限。使用该染料时建议补充偶联物的吸收与荧光光谱、染料/配体摩尔比测定,以及血清孵育后的荧光保持率。

应用场景三:靶向探针与表观遗传检测

文献[5]将Cy5.5偶联至环状缩肽抑制剂,构建选择性I类HDAC近红外探针(20-Cy5.5),在MDA-MB-231细胞及异种移植瘤模型中验证亲和力、选择性和体内成像。若以Sulfo-Cy5.5-E Free Acid构建类似探针,需优化羧酸与抑制剂氨基的酰胺化条件以避免染料聚集;开展体外竞争结合与亚型选择性验证;选择皮下异种移植瘤模型,经尾静脉注射后多时间点成像,评估肿瘤摄取与背景比。磺酸基可能改善药代动力学、减少肝肾非特异性摄取,但需以磺化与非磺化染料对比验证。该文献缺乏染料本身光谱与稳定性表征,建议补充量子产率(以ICG或Cy5.5为参照)和光稳定性评估。

应用场景四:流式细胞术与细胞标记

文献[6]用PerCP/Cy5.5标记抗体经流式鉴定与大鼠外周血循环细胞结合的整合素α4β1配体肽。该染料可用于直接标记抗体或肽段:应优化染料/抗体摩尔比(DOL),纯化去除游离染料,设置未标记抗体与游离染料对照以确定特异性信号。磺酸基提高水溶性,可能减少标记抗体聚集、保持抗体活性。但流式对亮度要求较高,其量子产率与消光系数需实测以评估低丰度抗原检测的适用性,目前缺乏该染料在流式中的直接数据。

关键参数与局限性

综合上述场景,实验设计应关注:光谱表征(确认最大激发/发射波长及磺酸基对光谱的影响);量子产率与亮度(以已知染料为参照);光稳定性(模拟成像条件下监测荧光衰减);标记效率与纯化(光谱法测定DOL);生物相容性(MTT或CCK-8评估预期浓度下的细胞毒性);成像参数(滤光片组、曝光时间与binning)。

当前文献的主要局限在于:所引研究均未直接使用Sulfo-Cy5.5-E Free Acid,磺酸基修饰的具体优势缺乏直接实验证据;多数文献未提供染料的关键表征数据,方法学严谨性不足。未来应针对该染料开展系统的理化表征与活体成像验证。

结语

Sulfo-Cy5.5-E Free Acid作为一种磺酸基修饰的远红外染料,在眼内成像、生物分布研究和靶向探针构建等场景中具有潜在价值。实验设计应围绕光谱特性、标记效率、光稳定性和生物相容性展开系统表征,并结合具体场景优化给药途径、成像参数与对照设置。当前直接研究尚属空白,未来工作需为磺酸基花菁染料的规范化活体应用提供数据支持。

参考文献

  • Development of hyaluronic acid-triamcinolone acetonide transparent formulation for efficient endotoxin-induced uveitis therapy.

Yuan-Shao Cheng, Tzu-Yang Chen, Zhong-Cheng Shen, Yihenew Simegniew Birhan, Wan-Yun Hsu, Chih-An Lin, Ping-Shan Lai · International journal of biological macromolecules · 2026

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2026.154375

产品相关性评分: 52/100

关联性分析: 文献使用Cy5.5标记透明质酸-曲安奈德偶联物(HATA-360)进行眼内示踪,但未明确使用目标产品磺酸基-Cy5.5-乙基羧酸,仅可能作为标记试剂或同类染料,化合物匹配度较低。应用场景为活体眼内分布成像,与Cy5.5远红外成像应用有一定相关性,但非产品典型应用(如细胞标记、流式等)。实验模型为大鼠眼内注射及视网膜上皮细胞,与产品预期生物应用领域部分一致。文献未提供Cy5.5的光谱数据、标记效率、光稳定性等关键表征,方法学严谨性不足。期刊影响力较高,但研究主题为药物制剂而非荧光探针,创新性有限。

  • Toxicity and Biodistribution of Fragmented Polypropylene Microplastics in ICR Mice.

Sijoon Lee, Dongseon Kim, Kyung-Ku Kang, Soo-Eun Sung, Joo-Hee Choi, Minkyoung Sung, Chang-Hoon Shin, Eunyoung Jeon, Dongkyu Kim, Dongmin Kim, Sunjong Lee, Hee-Kyung Kim, Kilsoo Kim · International journal of molecular sciences · 2023

DOI: 10.3390/ijms24108463

产品相关性评分: 46/100

关联性分析: 文献使用Cy5.5-COOH(羧酸形式)标记聚丙烯微塑料,而目标产品为磺酸基-Cy5.5-乙基羧酸(Sulfo-Cy5.5-E Free Acid),两者虽同属Cy5.5系列但化学结构不同(磺酸基修饰与未修饰羧酸),因此并非直接使用目标化合物或其直接衍生物,仅为同类染料。应用场景为活体成像(IVIS Spectrum CT)监测微塑料生物分布,与Cy5.5系列常见的活体成像应用有一定契合,但非产品典型应用(如细胞标记、免疫荧光等)。实验模型为ICR小鼠口服给药,与产品预期应用领域(生物成像)部分一致。方法学上仅提及Cy5.5-COOH标记,未提供该染料的光谱数据、标记效率、细胞毒性或光稳定性等关键表征,严谨性不足。期刊为International Journal of Molecular Sciences(H-index较高),但研究主题为毒理学而非荧光探针,创新性一般。总体相关性较低。

  • Alendronate conjugate for targeted delivery to bone-forming prostate cancer.

Jossana A Damasco, Guoyu Yu, Ajay Kumar, Joy Perez, Rio Carlo M Lirag, Elizabeth M Whitley, Sue-Hwa Lin, Marites P Melancon · Talanta · 2023

DOI: 10.1016/j.talanta.2023.124308

产品相关性评分: 48/100

关联性分析: 文献使用Cy5.5染料(而非目标产品磺酸基-Cy5.5-乙基羧酸)与阿仑膦酸偶联,未明确使用或研究目标化合物或其直接衍生物,因此化合物匹配度较低。应用场景为近红外光学成像和骨靶向递送,与Cy5.5系列染料的生物成像应用有一定相关性,但非直接匹配。实验模型涉及前列腺癌细胞、成骨细胞及小鼠活体成像,与产品预期应用领域部分重叠。方法学上提供了偶联物表征、结合实验和活体成像数据,但缺乏目标化合物的光谱、标记效率、细胞毒性或光稳定性等关键表征。期刊Talanta影响力中等,研究具有一定创新性。总体相关性中等偏低。

  • Exploring the systemic delivery of a poorly water-soluble model drug to the retina using PLGA nanoparticles.

Enqi Zhang, Nadezhda Osipova, Maxim Sokolov, Olga Maksimenko, Aleksey Semyonkin, MinHui Wang, Lisa Grigartzik, Svetlana Gelperina, Bernhard A Sabel, Petra Henrich-Noack · European journal of pharmaceutical sciences : official journal of the European Federation for Pharmaceutical Sciences · 2021

DOI: 10.1016/j.ejps.2021.105905

产品相关性评分: 30/100

关联性分析: 文献仅将Cy5.5作为PLGA纳米颗粒的共价标记荧光团,未明确使用目标化合物磺酸基-Cy5.5-乙基羧酸(CAS 210892-23-2),也未提供其光谱或表征数据。研究聚焦于视网膜药物递送,应用场景(活体成像)与Cy5.5系列远红外成像有一定关联,但非直接针对该染料。大鼠模型与产品生物应用领域部分匹配,但方法学上未涉及目标化合物的关键表征(如标记效率、光稳定性等)。期刊影响力中等,整体相关性较低。

  • Structure-Based Design of a Selective Class I Histone Deacetylase (HDAC) Near-Infrared (NIR) Probe for Epigenetic Regulation Detection in Triple-Negative Breast Cancer (TNBC).

Kuojun Zhang, Zhiyi Liu, Yiwu Yao, Yatao Qiu, Feng Li, Dong Chen, Dale J Hamilton, Zheng Li, Sheng Jiang · Journal of medicinal chemistry · 2021

DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c02161

产品相关性评分: 71/100

关联性分析: 文献将Cy5.5偶联至环状缩肽抑制剂形成探针20-Cy5.5,但未明确使用目标化合物Sulfo-Cy5.5-E Free Acid或其直接衍生物,仅使用同类Cy5.5染料,故化合物匹配度较低(8分)。应用场景为近红外活体成像及表观遗传调控检测,与产品远红外成像应用高度契合(16分)。实验模型采用TNBC细胞系MDA-MB-231及异种移植瘤模型,与产品预期生物应用领域一致(18分)。文献提供了探针的亲和力、选择性及体内成像数据,但缺乏目标化合物的光谱、标记效率、细胞毒性或光稳定性等关键表征,方法学严谨性中等(12分)。发表于Journal of Medicinal Chemistry(h-index 366),研究创新性强,影响力较高(17分)。

  • Identification of circulating cells interacted with integrin α4β1 ligand peptides REDV or HGGVRLY.

Yu-I Hsu, Atsushi Mahara, Tetsuji Yamaoka · Peptides · 2021

DOI: 10.1016/j.peptides.2020.170470

产品相关性评分: 26/100

关联性分析: 该文献主要研究整合素α4β1配体肽REDV和HGGVRLY与循环细胞的结合,使用5/6-FAM标记肽段,并通过PE、PerCP/Cy5.5或APC标记的抗体进行共染色鉴定细胞类型。文献中仅使用PerCP/Cy5.5作为流式抗体偶联染料,属于Cy5.5同类染料,但并未使用或研究目标化合物磺酸基-Cy5.5-乙基羧酸(CAS 210892-23-2)或其直接衍生物,因此化合物匹配度极低。应用场景为流式细胞术细胞鉴定,与Cy5.5系列荧光染料在流式中的应用有部分相关性。实验模型为大鼠外周血循环细胞,与产品预期应用领域(如细胞标记、流式分析)有一定一致性但非直接匹配。文献未提供目标化合物的光谱、标记效率、细胞毒性或光稳定性等关键表征数据,方法学严谨性评分低。期刊Peptides影响力中等,研究创新性一般,综合评分较低。

参考文献

  1. Development of hyaluronic acid-triamcinolone acetonide transparent formulation for efficient endotoxin-induced uveitis therapy.
  2. Toxicity and Biodistribution of Fragmented Polypropylene Microplastics in ICR Mice.
  3. Alendronate conjugate for targeted delivery to bone-forming prostate cancer.
  4. Exploring the systemic delivery of a poorly water-soluble model drug to the retina using PLGA nanoparticles.
  5. Structure-Based Design of a Selective Class I Histone Deacetylase (HDAC) Near-Infrared (NIR) Probe for Epigenetic Regulation Detection in Triple-Negative Breast Cancer (TNBC).
  6. Identification of circulating cells interacted with integrin α4β1 ligand peptides REDV or HGGVRLY.
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