Введение

использование и теория флуоресценции
Вещества, излучающие свет после возбуждения светом

Флуорофор (или флуорохром, аналогично хромофору) – это флуоресцентное химическое соединение, способное переизлучать свет после светового возбуждения. Флуорофоры обычно содержат несколько объединенных ароматических групп или плоские или циклические молекулы с множеством π-связей. Флуорофоры иногда используются самостоятельно, в качестве трассера в жидкостях, красителя для окрашивания определенных структур, субстрата ферментов или зонда/индикатора (когда на его флуоресценцию влияют факторы окружающей среды, такие как полярность или ионы). В более общем случае они ковалентно связаны с макромолекулами, служа маркерами (или красителями, или метками, или репортерами) для аффинных или биоактивных реагентов (антител, пептидов, нуклеиновых кислот). Флуорофоры широко используются для окрашивания тканей, клеток или материалов в различных аналитических методах, таких как флуоресцентная визуализация и спектроскопия. Флуоресцеин, посредством своего аминореактивного производного изотиоцианата флуоресцеина (FITC), был одним из самых популярных флуорофоров. От мечения антител область применения расширилась на нуклеиновые кислоты благодаря карбоксифлуоресцеину. Другими исторически распространенными флуорофорами являются производные родамина (TRITC), кумарина и цианина. Новые поколения флуорофоров, многие из которых являются запатентованными, часто демонстрируют лучшие характеристики, будучи более фотостабильными, яркими или менее чувствительными к pH, чем традиционные красители с сопоставимыми характеристиками возбуждения и эмиссии.

Размер (молекулярная масса)

Большинство флюорофоров — это органические малые молекулы, состоящие из 20–100 атомов (200–1000 Дальтон; молекулярная масса может быть выше в зависимости от присоединенных модификаций и конъюгированных молекул), но существуют и гораздо более крупные природные флюорофоры, которые являются белками: зеленый флуоресцентный белок (GFP) имеет массу 27 кДа, а несколько фикобилипротеинов (PE, APC) — около 240 кДа. По состоянию на 2020 год, самым маленьким известным флюорофором считался 3-гидроксиизоникотинальдегид, соединение из 14 атомов и всего 123 Да. Флуоресцентные частицы, такие как квантовые точки (диаметром 2–10 нм, состоящие из 100–100 000 атомов), также рассматриваются как флюорофоры. Размер флюорофора может стерически затруднять доступ к меченной молекуле и влиять на полярность флуоресценции.

Цветы нуклеиновой кислоты

Краситель Ex (nm) Em (nm) MW Примечания Hoechst 33342 343 483 616 AT селективный DAPI 345 455 AT селективный Hoechst 33258 345 478 624 AT селективный SYTOX Blue 431 480 ~400 ДНК Chromomycin A3 445 575 CG селективный Mithramycin 445 575 YOYO 1 491 509 1271 Ethidium Bromide 210;285 605 394 в водном растворе GelRed 290;520 595 1239 Нетоксичный заменитель этидиумбромида Acridine Orange 503 530/640 ДНК/РНК SYTOX Green 504 523 ~600 ДНК TOTO 1, TO-PRO 1 509 533 Витальный краситель, TOTO: Цианин Димер, TO-PRO: Цианин Мономер Thiazole Orange 510 530 CyTRAK Orange 520 615 (Biostatus) (возбуждение красного спектра) Propidium Iodide (PI) 536 617 668.4 LDS 751 543;590 712;607 472 ДНК (543ex/712em), РНК (590ex/607em) 7-AAD 546 647 7-аминоактиномицин D, CG селективный SYTOX Orange 547 570 ~500 ДНК TOTO 3, TO-PRO 3 642 661 DRAQ5 600/647 697 413 (Biostatus) (применимо возбуждение от 488 нм) DRAQ7 599/644 694 ~700 (Biostatus) (применимо возбуждение от 488 нм)

Цветочные функции

Краситель Ex (nm) Em (nm) MW Примечания Индо 1 361/330 490/405 1010 Эстер AM, низкий/высокий кальций (Ca2+) Fluo 3 506 526 855 Эстер AM. pH > 6 Fluo 4 491/494 516 1097 Эстер AM. pH 7.2 DCFH 505 535 529 2'7'-Дихлордигидрофлуоресцеин, окисленная форма DHR 505 534 346 Дигидрородамин 123, окисленная форма, свет катализирует окисление SNARF 548/579 587/635 pH 6/9

Приложения

Флуорофоры имеют особое значение в области биохимии и изучения белков, например, в иммунофлуоресценции, анализе клеток, иммуногистохимии и сенсорах малых молекул.