1 引言

近红外（NIR）荧光成像技术因其在活体生物组织中具有较深的穿透能力、较低的自身荧光背景以及较小的光毒性，已成为基础生物学研究和临床前药物开发中不可或缺的工具。尤其在活体小动物成像领域，NIR荧光探针能够实现对肿瘤、炎症、血管生成等生理病理过程的实时、动态监测。近年来，随着荧光染料化学的不断发展，多种性能优异的近红外荧光团被开发出来，其中花菁类染料因其摩尔消光系数高、荧光量子产率可调、吸收和发射波长可覆盖近红外窗口而备受关注。

磺酸基-Cy7-乙基羧酸（Sulfo-Cy7-E free acid，货号PR01323，CAS号943298-08-6）是一种含有游离羧酸官能团的水溶性近红外荧光染料。该染料在花菁母核上引入了磺酸基团，显著提高了水溶性和生物相容性，同时减少了非特异性结合。其吸收和发射波长位于近红外区，适用于活体深层组织成像。此外，该染料具有高荧光强度和优异的稳定性，可通过羧酸基团与含氨基的生物分子进行共价偶联，实现对蛋白质、抗体、多肽等的荧光标记。

本文旨在综述近红外荧光成像技术的最新研究进展，重点围绕Sulfo-Cy7-E free acid的理化性质、生物标记策略及其在活体成像中的应用展开论述，并结合近期文献报道，探讨该染料在多模态成像、药物递送监测和靶向探针开发中的潜在价值与局限。

2 近红外荧光成像技术的最新进展

近红外荧光成像利用波长在650–900 nm范围内的光激发荧光团，该波段的光在生物组织中的散射和吸收较低，因此能够实现较深的组织穿透（可达数厘米）和较高的信噪比。近年来，随着成像设备和探针化学的进步，NIR荧光成像已从简单的二维平面成像发展到三维断层成像和实时动态成像。例如，多模态成像策略将荧光成像与核素成像、磁共振成像等结合，能够同时提供高灵敏度和高空间分辨率的信息[2]。

在探针开发方面，研究者致力于提高染料的亮度、光稳定性和靶向特异性。花菁类染料（如Cy5、Cy7及其磺化衍生物）是NIR成像中最常用的一类荧光团。磺化修饰不仅改善了染料的水溶性，还降低了其在体内的非特异性分布，从而提高了成像对比度。Sulfo-Cy7-E free acid正是在这一设计思路下产生的代表性染料之一。

此外，荧光成像在药物递送研究中的应用日益广泛。通过将荧光染料标记于纳米载体或药物分子上，可实时追踪其在体内的分布、释放和代谢过程。例如，一项研究开发了木兰精油纳米乳剂，并评估其作为鼻-脑递送增强剂的潜力[1]。虽然该研究未直接使用Sulfo-Cy7-E free acid，但其涉及的纳米递送系统与荧光标记策略具有方法学上的相通性，提示NIR染料在递送监测中的潜在应用。

3 Sulfo-Cy7-E Free Acid的理化特性与标记策略

Sulfo-Cy7-E free acid是一种七甲川花菁染料，其结构中含有两个磺酸基团，赋予其优异的水溶性。该染料的游离羧酸基团可用于与伯氨基反应，形成稳定的酰胺键。常见的标记策略包括：

• NHS酯活化法：将羧酸转化为N-羟基琥珀酰亚胺酯，再与蛋白质、抗体或多肽的赖氨酸残基偶联。这是最常用的生物标记方法，反应条件温和，偶联效率高。
• 碳二亚胺法：利用EDC/NHS催化羧酸与氨基的缩合反应，适用于对NHS酯敏感的体系。
• 点击化学法：通过引入叠氮或炔基修饰，实现与相应互补基团的特异性偶联，但需对染料进行额外衍生化。

该染料的高量子产率和光稳定性使其在长时间成像中具有优势。然而，需要注意的是，花菁染料在体内可能发生聚集或与血清蛋白结合，影响其荧光性能和药代动力学行为。磺化修饰可在一定程度上减少聚集，但具体应用时仍需优化标记比例和给药方案。

4 在活体成像中的应用

4.1 肿瘤靶向成像

Sulfo-Cy7-E free acid可通过标记靶向配体（如抗体、多肽）实现对肿瘤的特异性成像。例如，将抗HER2抗体与NIR染料偶联，可实现对HER2过表达肿瘤的活体检测。近红外光对组织的穿透能力使得该方法能够识别深部肿瘤病灶。尽管目前尚未有直接使用Sulfo-Cy7-E free acid的公开研究报道，但基于同类染料的临床前研究已广泛验证了该策略的可行性。

4.2 多模态成像

多模态成像结合了荧光成像的高灵敏度和核素成像的定量能力。一项研究报道了177Lu标记的金属有机框架纳米药物，并利用荧光成像与核素成像相结合的策略进行癌症治疗评估[2]。在该类研究中，NIR染料可用于标记纳米载体，实现对其体内分布的荧光追踪，而核素成像则提供更准确的定量信息。Sulfo-Cy7-E free acid因其水溶性和稳定性，适合作为此类多模态探针的荧光组分。

4.3 药物递送监测

荧光标记的纳米载体可用于实时监测药物在体内的递送过程。例如，木兰精油纳米乳剂的研究中，研究者关注鼻-脑递送效率[1]。若将Sulfo-Cy7-E free acid标记于纳米乳剂表面，可通过活体成像评估其在鼻腔给药后的脑部富集情况。类似策略也适用于其他递送系统，如脂质体、聚合物胶束等。

4.4 受体靶向探针

荧光标记的受体拮抗剂可用于流式细胞术和成像研究。一项研究开发了荧光A2A和A3腺苷受体拮抗剂作为流式细胞术探针[3]。虽然该研究使用的荧光团未明确为Sulfo-Cy7-E free acid，但其思路——将NIR染料与受体配体偶联以构建靶向探针——具有借鉴意义。Sulfo-Cy7-E free acid的羧酸基团可方便地与配体上的氨基偶联，形成荧光探针，用于受体表达水平的检测和成像。

5 局限性与挑战

尽管Sulfo-Cy7-E free acid具有诸多优点，但其在活体应用中仍面临一些挑战：

• 光稳定性：虽然花菁染料的光稳定性较好，但在长时间高强度光照下仍可能发生光漂白，影响定量分析。
• 体内清除：游离染料可能通过肾脏快速清除，导致成像窗口有限。通过标记到大分子载体上可延长循环时间，但也可能增加非特异性摄取。
• 背景信号：尽管近红外区自身荧光较低，但染料与血浆蛋白结合或聚集可能导致假阳性信号。
• 缺乏直接实验数据：目前公开文献中尚未见以Sulfo-Cy7-E free acid为对象的系统性活体成像研究，其体内行为多基于同类染料的推断，需进一步实验验证。

6 未来展望

未来，Sulfo-Cy7-E free acid的研究和应用可从以下方向拓展：

• 开发靶向探针：将该染料与多种靶向配体（如抗体片段、多肽、适配体）偶联，构建针对不同生物标志物的NIR探针，并系统评估其体内成像性能。
• 多模态整合：将Sulfo-Cy7-E free acid与磁性纳米颗粒或放射性核素结合，发展多模态成像探针，实现优势互补。
• 递送系统监测：利用该染料标记纳米药物载体，研究其在肿瘤、脑部等靶部位的富集和释放动力学。
• 稳定性优化：通过结构修饰或制剂策略提高染料在体内的稳定性，减少聚集和蛋白结合。

总之，Sulfo-Cy7-E free acid作为一种性能优异的近红外荧光染料，在活体成像和生物标记领域具有广阔的应用前景。随着相关研究的深入，其有望成为近红外荧光探针工具箱中的重要成员。

参考文献

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• Multimodal Imaging-Guided Strategy for Developing 177Lu-Labeled Metal-Organic Framework Nanomedicine with Potential in Cancer Therapy.

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