Super Fluor 680 / 750 近红外染料在小动物活体荧光成像中的应用指南
Super Fluor 680 / 750 近红外染料在小动物活体荧光成像中的应用指南
在细胞成像、流式和组织切片里,我们最熟悉的可能还是488、555、647这些“可见光”染料。但一旦走到小动物整体成像(in vivo),情况就有点不一样了:要穿透皮肤和组织、要看全身分布,这时候680/750 nm近红外通道就非常有优势。
Super Fluor 680 / 750 是与 Alexa Fluor 680 / 750 通道相当的国产近红外染料系列,适合做抗体、小分子药物、蛋白的标记,用于小鼠、裸鼠等小动物活体荧光成像。
本文围绕一个问题:“如果我手上有 Super Fluor 680 / 750,想做小动物活体荧光成像,需要重点关注哪些要点?”
为什么选680 / 750近红外通道?
1. 接近“组织透明窗”,背景低、穿透深
在650–900 nm的近红外窗口(NIR-I),组织对光的散射和吸收相比可见光明显减弱,自发荧光也大幅降低,因此信噪比和有效穿透深度更好,非常适合用来做小动物整体成像。
(1) Super Fluor 680:激发/发射大致在680/702 nm,光谱类似Alexa Fluor 680、Cy5.5。
(2) Super Fluor 750:激发/发射大致在750/775 nm,光谱类似Alexa Fluor 750、Cy7。
这两个通道都处在近红外窗口内,组织自发荧光低、背底干净,尤其适合肿瘤、血管、深部组织成像。
2. 与常见成像系统和激光线兼容
大多数小动物成像系统都支持 Cy5.5 / Cy7 或 Alexa Fluor 680 / 750 通道,对应的激发/发射滤光片大致为:
(1) 680 通道:Ex ~ 670–690 nm,Em ~ 700–720 nm
(2) 750 通道:Ex ~ 730–770 nm,Em ~ 780–800 nm(或 790 nm 长通)
Super Fluor 680 / 750 的光谱与这些染料高度重叠,可以直接“对号入座”到现成的Cy5.5 / Cy7通道里,不需要为染料专门定制滤光片。
3. pH 范围宽、亮度高、适合in vivo使用
Super Fluor 系列通常具备:
(1) pH 4–10 范围内荧光基本稳定;
(2) 摩尔消光系数高(ε ~1.8×10⁵–2.4×10⁵ L·mol⁻¹·cm⁻¹),亮度好;
(3) 光稳定性较好,适合多时间点成像;
(4) 以NHS酯形式提供,可以方便地与抗体、蛋白、肽、多糖、小分子药物上的伯胺反应,制成“专一性探针”。
常见探针形式:不仅仅是“把染料打进鼠体里”
在活体成像里,Super Fluor 680 / 750可以有不同“载体”:
1. 自由染料(未偶联)
(1) 水溶性近红外染料直接溶于缓冲液后注射;
(2) 优点:操作简单,可用于验证仪器通道;
(3) 特点:对于亲水性的小分子 Super Fluor 染料,通常极易通过肾脏排泄,短时间内在膀胱聚集,常用来做肾清除或血管造影的快速示踪。
2. 标记 BSA、白蛋白等“血池探针”
(1) 例如文献中常用的BSA–Alexa Fluor 680/750造影剂,用于血管成像和血池成像;
(2) Super Fluor 680 / 750同样可以标记BSA,作为“长循环”的血管造影剂。
3. 标记抗体、受体配体或小分子药物
(1) 最常见的做法:Super Fluor 750标记肿瘤靶向抗体或多肽,用于肿瘤成像、靶向药物分布监测;
(2) 这类探针的体内分布由靶点表达、血药动力学和探针大小共同决定,信号通常在数小时到数天范围内变化。
实战上,一般会用680通道做血管/背景参考,750通道做靶向探针,用于双通道成像和比对。
小动物实验的一般流程:从给药到成像
下面用“Super Fluor 750标记抗体做肿瘤成像”举一个简化流程示意。具体的动物麻醉、剂量等必须遵守各实验单位的动物伦理规范,这里只给出思路级别的步骤。
1. 动物准备
(a) 推荐使用裸鼠或无毛小鼠:毛少,光散射少,成像效果更好;
(b) 一般体重在18–25 g的雌性或雄性裸鼠;
(c) 实验前保持自由进食饮水即可,如需禁食请按动物中心要求执行。
2. 探针配制与注射
(1) 探针配制
(a) Super Fluor 680 / 750通常以粉末形式提供,-20 ℃干燥避光保存;
(b) 标记好的抗体或蛋白建议:
(i) 溶于生理盐水或PBS,必要时加入少量可耐受比例的有机溶剂(如少量乙醇、PEG、少量DMSO等);
(ii) 必要时可加入少量DMSO等有机溶剂帮助溶解,终浓度建议尽量< 10%(对于裸鼠或体弱动物建议 < 2%),具体上限严格遵守单位SOP和伦理要求,避免高比例 DMSO 带来的静脉注射毒性风险。
(2)注射途径与体积
(a) 小动物近红外成像中最常见的是尾静脉注射;
(b) 常见单次注射体积约为5–10 mL/kg体重(20 g 小鼠约 100–200 μL),具体上限需遵守动物中心建议。
(c) 具体剂量(mg/kg)需要根据:
(i) 探针的毒性;
(ii) 预期靶向程度;
(iii) 仪器灵敏度:进行小范围探索,一般会先做 2–3 个剂量梯度的预实验。
3. 麻醉与成像时间点
(a) 麻醉方式:可选用吸入异氟烷或单位推荐的注射麻醉方案,不建议照抄他人mg/kg剂量,请遵守动物伦理和SOP。
(b) 常见成像时间点:
(i) 自由染料或血管造影剂:注射后几分钟内信号即遍布全身,随后快速向肾脏/膀胱聚集,可在0、5、15、30、60 min等时间点成像;
(ii) 抗体或靶向探针:一般需要数小时甚至24–48小时才能在靶点富集,可在1、4、8、24 h甚至更久的时间点进行观察。
成像时将小鼠俯卧或仰卧平放在成像箱中,保持体温和呼吸稳定,避免体位改变带来的信号差异。
成像系统与参数设置:如何“把通道用对”
不同品牌的小动物成像系统菜单界面不一样,但几个核心参数是一致的。
1. 通道设置(以 Super Fluor 750 / Cy7 通道为例)
参考常见Cy7 / Alexa Fluor 750成像参数:
(a) 激发滤光片(Excitation):700–770 nm带通(或中心 ~740–750 nm)
(b) 发射滤光片(Emission):约790 nm长通或780–820 nm带通
(c) 若同时使用680通道:
(i) Ex ~ 660–690 nm
(ii) Em ~ 700–720 nm
选择参数时,只要找到与Alexa Fluor 680 / 750 或 Cy5.5 / Cy7对应的预设通道,将Super Fluor 680 / 750 探针映射上去即可。
2. 曝光时间与灵敏度
(a) 曝光时间:从几百毫秒到几秒不等,先用短时间预览,避免强信号区域饱和,再适当延长曝光;
(b) 增益/灵敏度:在不引入明显噪声的前提下尽量提高;
(c) 如做多时间点或多动物对比,尽量保持相同的成像参数,便于后续定量分析。
信号变化与结果解读:你会看到什么?
结合Super Fluor 680 / 750与类似Alexa Fluor染料的公开资料,一般会观察到:
1. 自由染料 / 小分子探针
(a) 注射后几分钟内,全身血池和主要脏器出现近红外信号;
(b) 随时间推移,信号逐渐从全身淡出,向肾区和膀胱集中,呈明显肾排泄特征;
(c) 可用于评价肾功能、血流灌注等。
2. BSA 或大分子“血池造影剂”
(a) 长时间停留在血管和高血流组织(心、肺、肿瘤血管等);
(b) 适合做血管示踪、肿瘤血管渗漏(EPR 效应)等。
3. Super Fluor 750 标记抗体/靶向分子
(a) 早期以血池信号为主;
(b) 几小时至1–2天内,在表达靶分子的肿瘤或组织中出现持续增强的信号;
(c) 非靶组织中信号逐渐降低,靶/非靶比提高。
常见问答(FAQ)
1)什么类型的小鼠更适合活体荧光成像?
优先选择裸鼠或无毛小鼠,毛发对光有明显散射和遮挡,尤其对近红外波段的皮肤反射有影响。
2) 注射体积和溶剂该怎么选?
(a) 对20 g左右小鼠,尾静脉单次注射体积建议控制在百微升级别(例如 100–200 μL 范围),具体上限遵照动物中心规范;
(b) 尽量使用生理盐水或PBS作为主溶剂,有机溶剂(如DMSO)的体积分数尽可能低;
(c) 若探针难溶,可先在少量DMSO中溶解,再用缓冲液稀释至可接受比例。
3) 标记抗体的 DOL(F/P 值)需要控制在多少?
(a) 对于NIR染料标记抗体,很多经验推荐的DOL大致在2–5之间;若用于体内成像,往往更偏向1.5–3这样相对保守的范围,以兼顾亮度和体内行为。;
(b) 过低会导致信号太弱,过高可能引起:
(i) 抗体亲和力下降;
(ii) 非特异结合增多;
(iii) 染料自猝灭、荧光反而变暗。
因此建议在一个较宽的范围内做 2–3 个 DOL 条件进行比较,选出信噪比最好的一档。
4) 游离染料去不干净会有什么影响?
(a) 会在成像早期出现全身高背景和强烈膀胱信号;
(b) 容易误判“全身都发光”,但实际上大部分只是未结合染料;
(c) 建议使用G-25 / P-30脱盐柱或透析仔细去除游离染料,必要时重复一次。
5)可以把 Super Fluor 680 / 750与生物发光成像一起用吗?
可以。许多系统支持荧光 + 生物发光双模态成像,例如将Super Fluor 750 标记探针与 D-luciferin / luciferase系统结合,用不同通道分别观察结构和功能信号。
安全和合规提醒
(a) Super Fluor 680 / 750 及其标记探针仅限科研使用,不得用于人体或临床诊断治疗;
(b) 所有动物实验必须通过本单位动物伦理委员会审批,麻醉、给药、安乐死方案需执行本单位的官方SOP;
(c) 操作染料和有机溶剂时注意佩戴手套、护目镜,避免皮肤和眼睛接触;
(d) 废液和动物尸体需要按生物危废规范处理。
阿拉丁近红外荧光染料及生物发光系统D-Luciferin / Luciferase
分类 | 品名(中/英) | 阿拉丁货号 | 规格或纯度 | CAS | 主要作用 / 场景 |
NIR 染料 | Super Fluor 680 琥珀酰亚胺酯 / Super Fluor 680, SE (NHS Ester) | ≥90% | - | 近红外荧光染料,Ex ≈ 680 nm / Em ≈ 702 nm,ε≈1.84×10⁵,用于标记抗体、蛋白、小分子,适合小动物 NIR 成像、替代 Cy5.5 / AF680。 | |
NIR 染料 | Super Fluor 750 琥珀酰亚胺酯 / Super Fluor 750, SE (NHS Ester) | Ex:752nm Em:776nm ≥95%(HPLC) | - | 近红外染料,Ex ≈ 752 nm / Em ≈ 776 nm,光谱类似 Alexa Fluor 750 / Cy7;pH 4–10 稳定,适合小动物深层组织成像和体内追踪。 | |
NIR 对比染料 | Alexa Fluor 680 NHS 酯 / Alexa Fluor 680 NHS ester | - | 407628-15-3 | 经典近红外染料,Ex/Em ≈ 679/702 nm;用作 Super Fluor 680 的对照或“等效通道”,标记抗体/蛋白用于体内与体外成像。 | |
NIR 对比染料 | 补充Aladdin Fluor 790 NHS Ester更长波长的近红外通道 | Ex:784nm Em:814nm | - | 对于配备 780/800 nm 近红外通道的小动物成像系统,阿拉丁还提供 Aladdin Fluor 790 NHS Ester(A638848),Ex/Em 约 784/814 nm,光谱与 Alexa Fluor 790、IRdye 800 相近,可用于构建更长波长的 NIR 通道,进一步降低组织自发荧光,并与 Super Fluor 680 / 750 组合实现多近红外通道成像。 | |
NIR 对比染料 | Super Fluor 647 琥珀酰亚胺酯 / Super Fluor 647, SE (NHS Ester) | Ex:650nm Em:671nm ≥95%(HPLC) | - | 远红/近红外交界波段荧光染料,Ex ≈ 651 nm / Em ≈ 668 nm,光谱与 Alexa Fluor 647、Cy5 接近,用于标记抗体、蛋白、核酸等生物分子,适合流式细胞术、共聚焦成像以及作为 Super Fluor 680 / 750 之前的“过渡通道”。 | |
NIR 比较染料 | Cy5.5 NHS 酯 / Cyanine5.5 NHS ester | ≥95% | 2375105-86-3 | 远红 / 近红外荧光染料,适合在背景自发荧光较强时做成像和信号检测,可作为 Super Fluor 680 / AF680 的传统对照染料,用于说明“Super Fluor 680 替代 Cy5.5”。 | |
NIR 比较染料 | Cy7 NHS 酯 / Cyanine7 NHS ester | ≥95% | 2408482-09-5 | 近红外区经典染料,光谱与 Alexa Fluor 750 相近,适合 in vivo 成像,用于对比Super Fluor 750 / AF750。 | |
生物发光底物 | D-荧光素钾盐 / D-Luciferin potassium salt | 分子生物学级 ≥99.9%(HPLC) | 115144-35-9 | 萤火虫荧光素酶的天然底物,可与 firefly luciferase 组成发光体系,用于活体小动物生物发光成像、报告基因检测和 ATP 测定等。 | |
生物发光底物 | D-荧光素钠盐/ D-Luciferin, Sodium Salt | 分子生物学级 ≥99.9%(HPLC) | 103404-75-7 | 水溶性好,适合体内注射、活体小鼠生物发光成像及 luc 报告基因实验。 | |
生物发光底物 | D-荧光素/ D-Luciferin | ≥98% | 2591-17-5 | 经典 D-luciferin 试剂,用于体外 luc 报告基因、细胞活性检测和 ATP 荧光卫生监测等,可先制备高浓度储备液后使用。 | |
生物发光底物 | 腔肠素 / Coelenterazine | ≥94% | 55779-48-1 | 经典腔肠素类生物发光底物,是 apoaequorin 和 Renilla luciferase 的底物,可用于 Ca²⁺ 成像、小动物生物发光成像以及 BRET(生物发光共振能量转移)体系中作为发光供体,也可作为超氧阴离子和过氧亚硝酸盐等活性物种的化学发光探针。 | |
生物发光酶 | 荧光素酶(来源于大肠杆菌) / Luciferase from E. coli(firefly luciferase recombinant) | 重组 通过内毒素测试 EnzymoPure™ 无菌 ≥95% ≥2.0 × 10^11 RLU/mg protein; expressed in E.coli | 61970-00-1 | 催化 D-Luciferin + ATP + O₂ 发生发光反应的关键酶,EC 1.13.12.7,用于报告基因、细胞活性检测和活体成像。 |
危险品化学品经营许可证(带存储)