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AkaLumine盐酸盐:近红外生物发光底物

AkaLumine hydrochloride is a synthetic, red-shifted analogue of firefly D-luciferin that enables near-infrared bioluminescence imaging with enhanced tissue penetration, making it a powerful tool for non-invasive in vivo studies in living animals.

化学名称
AkaLumine盐酸盐(又称TokeOni·HCl)
发射波长
近红外范围(与Fluc结合约675–700 nm),相对天然D-荧光素(约560 nm)红移
主要应用
活体动物深组织非侵入性生物发光成像
兼容酶
萤火虫荧光素酶(Fluc)及工程化荧光素酶变体
溶解性
可溶于水性缓冲液和DMSO;盐酸盐形式相比游离碱提高了水溶性
供应商参考编号
Aladdin货号T487470;对应Sigma编号808350

AkaLumine盐酸盐是什么?

AkaLumine盐酸盐(也以TokeOni·HCl的名称销售)是一种合成荧光素类似物,专为克服经典萤火虫生物发光系统的关键局限性而设计:天然D-荧光素的发射波长较短(约560 nm),处于生物组织对光有强烈吸收和散射的光谱区域。

通过延伸荧光素骨架的π共轭体系,AkaLumine将生物发光发射移至近红外(NIR)窗口(与萤火虫荧光素酶Fluc结合使用时约675–700 nm)。该波段的光子受血红蛋白和水的吸收大幅降低,组织散射也显著减少,使信号能够穿透数厘米的活体组织并以高灵敏度从体外检测。

该化合物以盐酸盐形式供应,以提高水溶性,便于在生理缓冲液或DMSO中轻松配制储液用于体内给药。

作用机制

与所有萤火虫荧光素类似物一样,AkaLumine在萤火虫荧光素酶(Fluc)催化下发生依赖ATP和Mg²⁺的氧化反应,分两步进行:

  1. 腺苷酰化:荧光素酶通过形成AkaLumine-AMP中间体活化AkaLumine,消耗一分子ATP。
  2. 氧化脱羧:分子氧攻击活化底物,生成电子激发态的氧化荧光素类似物。该激发态弛豫释放近红外范围的光子,同时产生CO₂和AMP。

相对于天然D-荧光素的红移发射源于AkaLumine发色团的延伸共轭,降低了产物氧化荧光素类似物激发态与基态之间的能量差。

重要的是,AkaLumine对野生型Fluc保留足够的亲和力,可产生可检测的生物发光信号,同时对某些针对红移底物优化的工程化荧光素酶变体表现出更优的性能,进一步提升NIR光子输出。

主要研究应用

AkaLumine盐酸盐广泛应用于生物医学和生命科学研究的多个领域,尤其在传统D-荧光素因组织穿透不足而受限的场景:

  • 深组织活体生物发光成像(BLI):小鼠和大鼠的肿瘤异种移植研究、转移追踪和细胞示踪实验,通过NIR发射实现更高的信噪比。
  • 神经科学:透过完整颅骨或覆盖组织监测表达荧光素酶的神经元或胶质细胞,实现无需手术干预的纵向研究。
  • 传染病模型:在肺、肝、淋巴结等深层器官追踪荧光素酶标记的病原体(细菌、病毒、寄生虫)。
  • 干细胞与基因治疗研究:无创、定量监测细胞移植、增殖及转基因表达的时间进程。
  • 药物疗效研究:利用生物发光报告细胞系纵向评估肿瘤对治疗的响应,减少每个时间点所需的动物数量。

由于NIR光子穿透组织效率更高,研究人员可检测到使用标准D-荧光素无法观察到的更弱或更深处的信号,从而提高灵敏度,并降低对高细胞数量或强启动子的依赖。

操作、溶解性与储存

溶解性与储液配制:AkaLumine盐酸盐可溶于水性缓冲液(如PBS,pH 7.4)和DMSO。在弱光条件下配制储液,以减少光降解。体内使用时,优先选用无菌生理盐水或PBS的水性制剂;基于DMSO的储液应稀释至与动物模型相容的终DMSO浓度。

储存:冻干或固体物料应在−20°C、避光防潮条件下储存。复溶后,分装于−20°C保存;避免反复冻融,以防活性下降。工作液应在实验当天新鲜配制。

操作注意事项:按照标准实验室安全规程操作。穿戴适当的个人防护装备(手套、实验服、护目镜)。使用前请查阅安全数据表(SDS)以了解完整危害信息。

光敏性:与其他荧光素类似物一样,AkaLumine具有光敏性。操作和孵育步骤中请用铝箔包裹瓶子或使用棕色管。

订购信息与规格

AkaLumine盐酸盐可通过Aladdin Scientific购买,货号为T487470。该产品对应Sigma目录编号808350。研究人员在订购时应向Aladdin Scientific确认纯度、批次特定分析证书(CoA)及可用包装规格,以确保材料满足特定检测需求。

下单时,请根据计划实验规模考量用量:啮齿动物生物发光成像研究每批次通常需要毫克级别的用量。如需适当用量、定制配方或批量定价方面的指导,请联系Aladdin Scientific技术支持团队。

所有产品均附带确认身份和纯度的CoA。如有法规或质量保证需求,可索取SDS文件。

常见问题

AkaLumine盐酸盐与标准D-荧光素有何区别?

AkaLumine盐酸盐是D-荧光素的合成类似物,其扩展的发色团将生物发光发射移至近红外范围(与Fluc结合约675–700 nm),而D-荧光素约为560 nm。这种红移发射改善了活体动物中的组织穿透性和信号检测深度。盐酸盐形式也比游离碱具有更高的水溶性。

AkaLumine盐酸盐与野生型萤火虫荧光素酶兼容吗?

是的,AkaLumine盐酸盐与野生型萤火虫荧光素酶(Fluc)兼容,可产生可检测的生物发光信号。但与针对红移底物优化的工程化荧光素酶变体配对使用时,性能可能更佳。研究人员应根据其特定荧光素酶构建体和成像系统对底物浓度进行实验优化。

AkaLumine盐酸盐的推荐储存条件是什么?

固体或冻干物料应在−20°C、避光防潮条件下储存。复溶后的溶液应分装并在−20°C保存,以避免反复冻融。工作液应在使用当天新鲜配制,并在整个实验过程中避光保存。

AkaLumine盐酸盐可以体内给药吗?给药途径有哪些?

AkaLumine盐酸盐已用于啮齿动物模型的活体生物发光成像。常见给药途径包括腹腔注射(i.p.)和静脉注射(i.v.)生理盐水或PBS水性制剂。最佳剂量和给药途径应针对每种模型进行实验确定;研究人员应参考原始文献和机构动物使用指南以获取具体给药参数。

如何配制AkaLumine盐酸盐的工作液?

将AkaLumine盐酸盐溶于无菌PBS或生理盐水(pH 7.4)配制水性储液,或使用DMSO配制高浓度储液,使用前稀释。在弱光条件下配制溶液,如需体内使用则进行滤膜除菌,并在实验当天使用新鲜溶液以确保最大活性。

参考文献

  1. Iwano S, Obata R, Miura C, et al. Development of simple firefly luciferin analogs emitting blue, green, red, and near-infrared biological window light. Tetrahedron. 2013;69(14):3976-3984. doi:10.1016/j.tet.2013.03.050
  2. Mofford DM, Reddy GR, Miller SC. Aminoluciferins extend firefly luciferase bioluminescence into the near-infrared and can be preferred substrates over D-luciferin. J Am Chem Soc. 2014;136(38):13277-13282. doi:10.1021/ja505795s
  3. Sigma-Aldrich product page for AkaLumine hydrochloride, catalogue number 808350. Merck KGaA, Darmstadt, Germany.

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

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Da — 若无特别说明,分子量单位默认为道尔顿。   Mw — 重均分子量。   Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《AkaLumine盐酸盐:近红外生物发光底物》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月23日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/akalumine-hydrochloride-near-ir-bioluminescence-substrate.html
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