1 引言

近红外（NIR）荧光成像技术利用波长在650–900 nm区间的光对生物组织进行激发与采集，可有效降低组织自发荧光和光散射，显著提升活体成像的信噪比与穿透深度[1]。在众多NIR荧光团中，花菁类染料因其摩尔吸光系数大、荧光量子产率高、光谱可调等特性而成为构建靶向探针的首选报告基团之一。其中，Cy5.5的发射峰位于约700 nm附近，处于远红外窗口，尤其适合活体小动物成像。然而，未修饰的Cy5.5水溶性较差，在生理条件下易发生聚集导致荧光猝灭。通过在染料骨架上引入磺酸基团，可显著提高其水溶性和生物相容性，同时减少非特异性结合。Sulfo-Cy5.5系列染料正是在此背景下发展起来的一类重要衍生物。

本文以磺化Cy5.5染料（以游离羧酸形式为代表，CAS: 2183440-68-6）为核心，从化学结构出发，结合近年文献中该染料在靶向探针、纳米组装体系和抗体偶联物中的应用实例，分析其作为荧光报告基团的设计逻辑与性能瓶颈，并讨论当前研究在染料表征数据方面的不足，为后续探针开发提供方法学参考。

2 Sulfo-Cy5.5的化学特性与光学基础

Sulfo-Cy5.5属于七甲川花菁染料家族，其核心结构为两个含氮杂环通过聚甲川链共轭连接。与普通Cy5.5相比，磺酸基的引入赋予分子高度水溶性，使其无需有机共溶剂即可在生理缓冲液中稳定分散。游离羧酸形式（Free Acid）通常作为染料母体或合成中间体，其羧基可进一步活化为NHS酯、马来酰亚胺等反应性基团，用于共价标记含氨基或巯基的生物分子。

从光学性质看，Sulfo-Cy5.5的激发/发射峰通常位于约675/695 nm附近（具体数值因溶剂环境和偶联形式略有差异），处于远红外窗口，与常见生物组织自发荧光光谱重叠较小。磺化修饰在提高水溶性的同时，一般不会显著改变染料的最大吸收和发射波长，但可改善其荧光量子产率与光稳定性。值得注意的是，游离羧酸形式由于缺乏靶向或偶联基团，在活体成像中通常不能直接使用，需通过化学偶联转化为功能性探针。这一特点决定了文献中Sulfo-Cy5.5多以“被偶联的荧光团”角色出现，而非独立成像剂。

3 作为荧光报告基团在靶向探针中的应用

3.1 双价靶向探针与口服成像

近期一项研究报道了基于Sulfo-Cy5.5的双价碳酸酐酶IX（CA9）靶向探针biAAZ-Cy5.5，用于检测小鼠模型中的缺氧肿瘤[1]。该工作将Sulfo-Cy5.5共价偶联到双价乙酰唑胺配体上，实现了对CA9高表达肿瘤的主动靶向。值得关注的是，该研究探索了口服给药途径的可行性，并采用双通道近红外成像策略提高检测特异性。从探针设计角度看，Sulfo-Cy5.5的磺酸基团在此类应用中不仅提供水溶性，还可能影响探针在胃肠道中的稳定性与吸收行为。然而，该文献的重点在于探针的靶向性能与成像效果，并未系统报道Sulfo-Cy5.5本身的光谱数据、标记效率或光稳定性，这在一定程度上限制了对其构效关系的深入理解。

3.2 抗体偶联与耐药性评估

在肿瘤多药耐药（MDR）研究领域，Cy5.5标记的ABCG2抗体被用于肺癌异种移植模型的活体荧光成像，以无创方式评估ABCG2/BCRP转运蛋白的表达水平[3]。尽管该研究使用的是Cy5.5 NHS酯类染料而非Sulfo-Cy5.5游离酸，但其偶联策略与成像逻辑对磺化Cy5.5的应用具有直接参考价值。抗体偶联物通常要求染料具有良好水溶性和较低聚集倾向，以避免抗体变性或非特异性摄取，这正是磺化染料的优势所在。类似地，在动脉粥样硬化斑块成像中，Cy5.5-Gal3-F(ab')2抗体偶联物被用于离体荧光验证，进一步印证了Cy5.5系列在抗体标记中的通用性[4]。不过，这些研究均未对染料本身的光稳定性或细胞毒性进行系统评价，提示在探针开发流程中，染料层面的表征仍需加强。

4 纳米组装体系中的Sulfo-Cy5.5

4.1 自组装肽纳米颗粒

多模态成像引导的诊疗一体化是纳米医学的重要方向。一项研究利用Cy5.5 NHS酯通过共组装方式制备了多功能自组装肽纳米颗粒，用于胶质母细胞瘤的近红外荧光成像与治疗[2]。该工作展示了Cy5.5染料在纳米组装体中的荧光报告功能，其激发/发射波长为650/701 nm，与Sulfo-Cy5.5的光学窗口基本一致。虽然该研究使用的是NHS酯形式而非游离酸，但纳米组装策略对染料形式的选择具有包容性：游离酸可通过物理包埋或静电作用掺入纳米载体，而反应性酯则适合共价连接。对于Sulfo-Cy5.5而言，其磺酸基团在纳米颗粒表面可能提供额外的亲水性和电荷排斥，有助于提高胶体稳定性。然而，文献中缺乏对染料泄漏、光漂白行为以及纳米颗粒长期稳定性的定量数据，这是该领域普遍存在的表征缺口。

4.2 诊疗一体化纳米系统

另一项研究明确使用Sulfo-Cy5.5对mPEG-PCL纳米系统进行功能化，构建了环状RGDfK肽和Sulfo-Cy5.5双功能化的肝癌靶向诊疗纳米平台[6]。该工作将Sulfo-Cy5.5作为近红外荧光示踪基团，同时利用RGDfK肽实现肿瘤血管靶向，体现了“靶向-成像-治疗”一体化设计思路。从化学角度看，Sulfo-Cy5.5的游离羧酸形式可通过酯键或酰胺键与聚合物链连接，也可在纳米沉淀过程中物理包封。该研究的关键创新在于将磺化染料与靶向配体共组装于同一纳米载体，但同样未在摘要中提供染料的标记效率、光稳定性或细胞毒性数据，方法学严谨性有待补充。

5 其他相关应用与交叉领域

除荧光成像外，Cy5.5染料在表面增强拉曼散射（SERS）检测中也有作为报告分子的报道。例如，在MoS2/Au异质结构SERS平台检测乳腺癌相关miRNA的研究中，Cy5.5被用作拉曼报告分子[5]。尽管该应用与荧光成像的物理机制不同，但染料的水溶性和稳定性同样关键。需要指出的是，该文献并未明确使用Sulfo-Cy5.5游离酸（CAS: 2183440-68-6），也未提供其光谱或标记表征数据，因此只能作为Cy5.5系列染料在生物检测中广泛适用性的旁证，不能直接等同于目标化合物的应用证据。

6 现状评述与未来方向

综合上述文献可以看出，Sulfo-Cy5.5在近红外荧光成像领域主要扮演“荧光报告基团”的角色，其应用形式包括共价偶联（如双价靶向探针、抗体偶联物）和纳米组装（如自组装肽、聚合物纳米系统）。磺酸基团带来的水溶性优势使其在生理条件下具有较好的分散性，有利于降低非特异性背景。然而，当前研究存在几个共性问题：其一，多数文献聚焦于探针整体的成像效果，对染料本身的光谱数据、荧光量子产率、光稳定性和细胞毒性缺乏系统表征；其二，不同偶联形式（游离酸、NHS酯、纳米包封）对探针性能的影响尚未见对照研究；其三，活体成像中的染料泄漏、代谢清除和长期毒性数据较为有限。

未来研究可从以下方向推进：第一，建立Sulfo-Cy5.5系列染料的标准表征数据集，包括不同溶剂中的光谱参数、光漂白动力学和聚集行为，为探针设计提供基础参数；第二，发展可控的偶联化学，比较游离酸直接偶联与反应性酯偶联对探针靶向性和药代动力学的影响；第三，在纳米组装体系中引入染料泄漏监测机制，结合荧光寿命成像等技术区分完整探针与游离染料信号；第四，拓展Sulfo-Cy5.5在多模态成像中的应用，如与PET/MRI示踪剂联合使用，实现优势互补[4]。

7 结语

磺化Cy5.5染料凭借其远红外发射和水溶性优势，已成为活体近红外荧光成像中不可或缺的工具分子。从双价靶向探针到诊疗一体化纳米系统，Sulfo-Cy5.5的化学可修饰性为探针构建提供了灵活的平台。然而，染料层面的系统表征仍是当前研究的薄弱环节，未来需在方法学上加强染料稳定性、偶联效率与生物安全性的定量评价，以推动该领域从“可用”向“可控、可预测”发展。

参考文献

• Oral Administration of a Bivalent Carbonic Anhydrase IX Near-Infrared Imaging Agent Detects Hypoxic Tumors in a Mouse Model.

Haolong Huang, Matthew Proefke, Eshita Khera, Greg M Thurber · ACS sensors · 2026

DOI: 10.1021/acssensors.5c03644

产品相关性评分: 54/100

关联性分析: 文献设计了一种基于sulfo-Cy5.5的双价CA9靶向探针（biAAZ-Cy5.5），其中sulfo-Cy5.5作为荧光团被共价偶联到靶向分子上，属于目标化合物的直接衍生物应用，而非仅使用同类染料，因此化合物匹配度给8分。应用场景为活体肿瘤近红外荧光成像，与Cy5.5系列远红外成像剂的应用领域相关，但产品本身为游离羧酸形式，文献中为偶联探针，且重点在口服给药与双通道成像，与产品分类描述的直接契合度中等，给12分。实验模型为HT29和HCT116荷瘤小鼠，属于肿瘤活体成像模型，与产品预期生物应用领域基本一致，给14分。文献未提供sulfo-Cy5.5本身的光谱数据、标记效率、细胞毒性或光稳定性等关键表征数据，方法学严谨性针对目标化合物而言不足，给7分。期刊ACS Sensors属较高影响力期刊，研究涉及口服双价探针与双通道成像创新，但尚未见引用数据，综合给13分。总分54分。

• Multifunctional self-assembled peptide nanoparticles for multimodal imaging-guided enhanced theranostic applications against glioblastoma multiforme.

Syed Faheem Askari Rizvi, Azam Ali, Munir Ahmad, Shuai Mu, Haixia Zhang · Nanoscale advances · 2021

DOI: 10.1039/d1na00597a

产品相关性评分: 57/100

关联性分析: 文献使用Cy5.5 N-琥珀酰亚胺酯（Cy5.5 NHS ester）通过共组装制备荧光纳米颗粒，而非目标产品Sulfo-Cy5.5-M Free Acid。两者同属Cy5.5系列，但化学形式不同（NHS酯 vs 游离酸），且目标产品为磺化水溶性染料，文献未使用或研究该具体化合物，仅使用同类染料。应用场景为近红外荧光成像（NIRF）及多模态成像，与产品分类（远红外荧光染料）高度相关。实验模型包括U87MG胶质母细胞瘤细胞和荷瘤小鼠，与荧光染料典型生物应用领域一致。方法学上提供了荧光光谱（Ex/Em=650/701 nm）和TEM形貌表征，但缺乏目标化合物的标记效率、光稳定性或细胞毒性等关键表征数据。期刊为Nanoscale Advances，影响力和创新性中等。总体相关性中等偏低，主要因化合物不匹配。

• Noninvasive Evaluation of Multidrug Resistance via Imaging of ABCG2/BCRP Multidrug Transporter in Lung Cancer Xenograft Models.

Cuicui Li, Qi Yang, Zhao Chen, Yongkang Qiu, Yujing Du, Rongfu Wang, Qihua He, Jigang Yang, Hongying Zhen, Lei Kang · Molecular pharmaceutics · 2022

DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.1c00939

产品相关性评分: 57/100

关联性分析: 文献使用Cy5.5标记的ABCG2抗体（Cy5.5-ABCG2）进行活体荧光成像，应用场景（肿瘤成像、抗体标记）与远红外荧光染料相关，但未明确使用目标化合物Sulfo-Cy5.5-M Free Acid或其直接衍生物，仅使用Cy5.5 NHS酯类标记抗体，属于同类染料而非目标化合物。实验模型（肺癌细胞系和异种移植模型）与产品预期生物应用领域一致。方法学上提供了成像数据，但缺乏针对Cy5.5染料本身的光谱、稳定性或细胞毒性等关键表征。期刊影响力中等，研究具有一定创新性。

• Imaging atherosclerotic plaques by targeting Galectin-3 and activated macrophages using (89Zr)-DFO- Galectin3-F(ab')2 mAb.

Zohreh Varasteh, Francesco De Rose, Sarajo Mohanta, Yuanfang Li, Xi Zhang, Benedikt Miritsch, Giorgia Scafetta, Changjun Yin, Hendrik B Sager, Sarah Glasl, Dimitris Gorpas, Andreas J R Habenicht, Vasilis Ntziachristos, Wolfgang A Weber, Armando Bartolazzi, Markus Schwaiger, Calogero D'Alessandria · Theranostics · 2021

DOI: 10.7150/thno.50247

产品相关性评分: 44/100

关联性分析: 文献主要使用89Zr-DFO和AlexaFluor 488标记的Galectin-3 F(ab')2抗体进行动脉粥样硬化斑块的PET/CT和荧光成像，仅提及使用Cy5.5-Gal3-F(ab')2 mAb进行离体荧光成像验证，但未明确使用目标化合物Sulfo-Cy5.5-M Free Acid或其直接衍生物（Cy5.5是通用染料名称，可能为不同衍生物）。应用场景为活体成像和离体荧光成像，与Cy5.5系列远红外荧光染料的应用领域部分相关，但文献重点在PET示踪剂，荧光仅辅助。实验模型为ApoE-KO小鼠动脉粥样硬化模型和巨噬细胞，与产品预期应用领域（如细胞标记、活体成像）有一定匹配。方法学上未提供Cy5.5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，数据严谨性一般。期刊Theranostics影响力较高，但研究创新性主要在于PET探针，与目标化合物直接相关性低。

• In-situ growth of heterogeneous Au on MoS2 nanosheets for SERS detection of breast cancer-derived miR-210-3p and miR-9-3p.

Faith Mokobi Zablon, Gayani Pathiraja, Kristen Dellinger, Shyam Aravamudhan · Scientific reports · 2026

DOI: 10.1038/s41598-026-41084-3

产品相关性评分: 39/100

关联性分析: 文献仅提及使用Cy5.5作为拉曼报告分子，但未明确使用目标化合物磺酸基-Cy5.5-甲基羧酸（CAS: 2183440-68-6），也未提供其光谱或标记表征数据，因此化合物匹配度较低。应用场景为SERS检测miRNA，与荧光染料典型应用（如细胞成像、流式细胞术）差异较大，但同属生物标记检测范畴，故应用相关性中等偏低。实验模型涉及乳腺癌细胞来源的miRNA检测，与产品预期生物应用领域有一定关联，但非直接匹配。方法学上缺乏对目标化合物的关键表征数据。期刊为Scientific Reports，影响力中等，创新性一般。总体相关性较弱。

• Cyclic RGDfK- and Sulfo-Cy5.5-functionalized mPEG-PCL theranostic nanosystems for hepatocellular carcinoma

Jee Yoon Park, Su Jung You, Kyeongsoon Park, Yeong Jun Song, Ji Sun Park, Dae Hyeok Yang, Jae‐Kwang Kim, Heung Jae Chun, Gilson Khang · Journal of Industrial and Engineering Chemistry · 2021

DOI: 10.1016/j.jiec.2021.04.023

产品相关性评分: 74/100

关联性分析: 文献标题明确使用Sulfo-Cy5.5对mPEG-PCL纳米系统进行功能化，目标产品为Sulfo-Cy5.5-M Free Acid，属于同一染料母体但非完全一致（可能为衍生物或不同盐形式），故化合物匹配度较高但非满分。应用场景为近红外荧光成像引导的肝癌诊疗纳米系统，与Cy5.5远红外成像产品分类高度契合。模型为肝细胞癌相关细胞/动物模型，与产品生物成像预期应用一致。但摘要缺失，无法确认是否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，方法严谨性评分较低。期刊为Journal of Industrial and Engineering Chemistry（中等级别），研究创新性一般，影响力中等。