Флуоресцентные красители: Люминофоры люминесцентные флуоресцентные, светящаяся краска от производителя

ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ КРАСИТЕЛИ • Большая российская энциклопедия

• В книжной версии

  Том 33. Москва, 2017, стр. 444

• Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: А. Н. Архипова

ФЛУОРЕСЦЕ́НТНЫЕ КРАСИ́ТЕЛИ (лю­ми­нес­цент­ные кра­си­те­ли, кра­си­те­ли-лю­ми­но­фо­ры), син­те­тич. кра­си­те­ли, об­ла­даю­щие спо­соб­но­стью пре­вра­щать по­гло­щён­ный свет в бо­лее длин­но­вол­но­вое ви­ди­мое из­лу­че­ние. По хи­мич. строе­нию Ф. к. яв­ля­ют­ся аро­ма­тич. и ге­те­ро­цик­лич.

со­еди­не­ния­ми с элек­тро­но­до­нор­ны­ми и/или элек­тро­но­ак­цеп­тор­ны­ми за­мес­ти­те­ля­ми. Наи­бо­лее ин­тен­сив­ная флуо­рес­цен­ция на­блю­да­ет­ся то­гда, ко­гда 5- и 6-член­ные ге­те­ро­цик­лы вклю­че­ны в раз­ви­тую сис­те­му со­пря­жён­ных свя­зей. Су­ще­ст­вен­ную роль иг­ра­ет жё­ст­кость мо­ле­ку­лы, ис­клю­чаю­щая воз­мож­ность бе­зыз­лу­ча­тель­ной тра­ты энер­гии воз­бу­ж­де­ния на ко­ле­ба­ния и вра­ще­ние отд. фраг­мен­тов сис­те­мы. Элек­тро­но­до­нор­ные за­мес­ти­те­ли в боль­шин­ст­ве слу­ча­ев по­вы­ша­ют, а элек­тро­но­ак­цеп­тор­ные – по­ни­жа­ют ин­тен­сив­ность флуо­рес­цен­ции.

Для прак­тич. ис­поль­зо­ва­ния Ф. к. долж­ны удов­ле­тво­рять сле­дую­щим тре­бо­ва­ни­ям: иметь уз­кий ин­тер­вал по­гло­ще­ния и флуо­рес­цен­ции, вы­со­кий мо­ляр­ный ко­эф. экс­тинк­ции, вы­со­кий кван­то­вый вы­ход флуо­рес­цен­ции. Ф. к. мо­гут при­ме­нять­ся ли­бо в раз­бав­лен­ных рас­тво­рах (при этом уве­ли­че­ние кон­цен­тра­ции Ф. к. сни­жа­ет ин­тен­сив­ность флуо­рес­цен­ции – эф­фект кон­цен­тра­ци­он­но­го ту­ше­ния), ли­бо в кри­стал­лич.

со­стоя­нии. К Ф. к. от­но­сят­ся ши­ро­ко при­ме­няе­мые в бы­ту и тех­ни­ке от­бе­ли­ва­те­ли оп­ти­че­ские, а так­же со­еди­не­ния ря­да флуо­рес­цеи­на и ро­да­ми­на (см. Ксан­те­но­вые кра­си­те­ли). По­след­ние ис­поль­зу­ют­ся в ви­де твёр­дых рас­тво­ров при из­го­тов­ле­нии днев­ных флуо­рес­цент­ных пиг­мен­тов. Эти пиг­мен­ты при­да­ют крас­кам по­вы­шен­ную яр­кость бла­го­да­ря то­му, что к от­ра­жён­ной час­ти ви­ди­мо­го спек­тра при­бав­ля­ет­ся флуо­рес­цен­ция.

В ка­че­ст­ве Ф. к. при­ме­ня­ют­ся: 3-ме­ток­си­бен­за­трон и его про­из­вод­ные – для ок­ра­ши­ва­ния по­ли­ме­ров в мас­се; 2-(2-гид­ро­кси­фе­нил)бен­зок­са­зол и са­ли­ци­лаль­да­зин – для ме­ток в био­ме­ди­ци­не и флуо­рес­цент­но­го ана­ли­за не­ор­га­нич. ио­нов; про­из­вод­ные 5-ари­ли­ден­бар­би­ту­ро­вой ки­сло­ты, а так­же про­из­вод­ные хи­на­зо­ли­на и бен­зок­са­зи­на – для ав­то­ма­ти­зир. счи­ты­ва­ния на­не­сён­ной ин­фор­ма­ции, сор­ти­ров­ки поч­то­вой кор­рес­пон­ден­ции, за­щи­ты цен­ных бу­маг от под­де­лок; про­из­вод­ные ку­ма­ри­на и наф­та­ли­ми­да – в лю­ми­нес­цент­ной де­фек­то­ско­пии и в ка­че­ст­ве ак­тив­ных сред ла­зе­ров на рас­тво­рах кра­си­те­лей.

Перспективные флуоресцентные красители для in vitro и in vivo применений

Благодаря развитию высокочувствительных методов визуализации широкое распространение получили исследования, основанные на детекции флуоресценции in vitro и in vivo. Флуоресцентные методы позволяют решать такие задачи, как детекция единичных молекул и отдельных клеток; визуализация субмикронных объектов в молекулярной биологии с помощью флуоресцентной микроскопии; подсчет клеток, их сортировка и детектирование биомаркеров; а также могут использоваться для поиска заданных молекул, например, при изучении окислительного стресса клеток, определении уровня монооксида азота in vivo, иммунологического анализа, детекции амплификации в ПЦР реального времени и геномного секвенирования.

Флуорофоры на основе бордипиррометена (BDP) занимают особое место среди органических флуоресцентных красителей благодаря сочетанию ценных свойств. Они характеризуются высокими квантовыми выходами флуоресценции, в том числе и в водной среде; узкими полосами поглощения и флуоресценции, что дает возможность четко детектировать сигнал; высокой фотостабильностью.

В настоящее время на рынке представлены десятки флуоресцентных красителей различных фирм на основе BDP в активированной форме. Все они характеризуются низкой гидрофильностью и, вследствие этого, обладают склонностью к образованию надмолекулярных комплексов в водной среде, что приводит к искажению результатов исследований, а также к трудностям при получении конъюгатов красителей с биомолекулами.

Исследования, направленные на получение водорастворимых флуоресцентных красителей, а также красителей с высокой фотостабильностью и яркостью флуоресценции, представляют собой актуальную научно-техническую задачу.

Компания «Биотех-Инновации» инициировала исследования по созданию в России такого рода флуорофоров. К настоящем моменту завершены два этапа исследований. На первом этапе были создан ряд структур бордипиррометеновых красителей, характеризующихся высокой гидрофильностью/фотостабильностью. По фотофизическим характеристикам (стоксов сдвиг шире в 2 раза, в квантовом выходе потери энергии снижены в 2-10 раз, коэффициент экстинкции увеличен на 20%, фотостабильность увеличена до 4 раз) синтезированные в ходе работы производные BDP для наиболее популярного флуоресцеинового канала превосходят коммерческие аналоги (BODIPY FL).

BODIPY FL

Сравнение Стоксовых сдвигов (разница между максимумами поглощения и флуоресценции) синтезированного и контрольного красителей

BODIPY FL карбоновая кислота

Краситель BDP с сульфогруппами и арильным заместителем

Окраска красителя BDP с сульфогруппами и арильным заместителем (справа) и его флуоресценция (слева)

Особенность структуры таких красителей – в уменьшении числа метильных заместителей в бордипиррометеновом ядре, наличии сульфогрупп, а также специфический арильный заместитель.

На втором этапе разработаны реакционноспособные производные этих красителей (азиды, алкины – для конъюгации в реакциях клик-химии и N-гидроксисукцинимидильные производные – для конъюгации с аминогруппами), доказано их эффективное химическое взаимодействие с молекулами олигонуклеотидов и белков, тем самым подтверждена возможность их практического применения для модификации биологических молекул и дальнейшего усовершенствования до коммерческих продуктов.

Также к внедрению в коммерческую практику разработан ряд продуктов для каналов красителей с большей длиной волны поглощения, чем у флуоресцеина (495 нм):

• FKP-BDP, алкин и азид, для канала красителя R6G;
• TF-BDP, алкин, азид и гидроксисукцинимидный эфир для канала 590 нм;
• FB-BDP, N-гидроксисукцинимидный эфир и малеимид (конъюгация с SH-группами белков), для канала 581 нм;
• MF-BDP, N-гидроксисукцинимидный эфир, алкин и малеимид для канала красителя TAMRA;
• TFE-BDP, малеимид, для канала 630 нм.

Окраска (вверху) и флуоресценция (внизу) красителей ряда BDP, от канала флуоресцеина (крайний справа) до канала 630 нм (крайний слева).

В настоящий момент данные флуорофоры коммерчески доступны по запросу. Дистрибуцией нашей продукции в Европе занимается германская компания Lumiprobe GmbH (23 Feodor-Lynen-Strasse, 30625 Hannover, Germany, [email protected]).

Исследования ведутся при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, в рамках проекта «Превосходящие мировой уровень флуоресцентные метки для диагностических применений in vitro и in vivo».

Красители флуоресцентные — Справочник химика 21

    Набор красителей для флуоресцентной микроскопии [c.580]

    Флуоресцентная хроматография заключается в адсорбционном разделении пробы на силикагеле в присутствии индикатора, состоящего из смеси флуоресцирующих красителей. Эти красители при ультрафиолетовом освещении показывают границы раздела зон в хроматографической колонке указанных групп углеводородов, что гарантирует нх более четкое разделение. [c.68]

    ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ КРАСИТЕЛИ — органические фотолюминофоры (люминесцентные красители), поглощают УФ-лучи, излучают видимый свет или УФ-лучи. Ф. к. применяют для оптического отбеливания — наложения синих лучей флуоресценции на желтые лучи материала, что создает впечатление белого цвета для крашения полимерных материалов, в производстве флуоресцентных эмалей, полиграфических и художественных красок, красок для тканей, которые используют для повышения видимости на расстоянии или с декоративной целью.  [c.263]

    Для фиксации образующихся зон различных групп углеводородов на силикагель наносят флуоресцентный индикатор, представляющий собой смесь Судана 111 с красителями (на основе непредельных и ароматических углеводородов), растворенную в ксилоле. Такой индикатор, распределяясь на силикагеле в соответствующих группах углеводородов, позволяет по разной окраске в ультрафиолетовом свете определить длину зон различных групп углеводородов. Метод называется флуоресцентно-индикаторным адсорбционным (или ФИА-метод). 

[c.60]

    Анализ. Обычно анализ а-А. основан на взаимод. с нин-гидрином, в результате к-рого А. расщепляется до альдегида, СО2 и Nh4, а Nh4 образует с нингидрином фиолетовый краситель. Для количеств, определения измеряют объем выделившегося Oj или, чаще, фотометрируют образующийся краситель. Последний метод используется в автоматич. хроматографах, позволяющих разделять на сульфокатионитах и количественно анализировать сложные смеси аминокислот и пептидов. Еще более чувствителен флуоресцентный анализ продуктов реакции А. с о-фта-левым диальдегидом. Быстро развивается лигандообменный хроматографический анализ А. и пептидов на си-ликагельных сорбентах в присутствии ионов меди. Бумажная и тонкослойная хроматография чаще используются для качественного анализа. Измерение объема N3, выделяющегося при дезаминировании А. азотистой к-той, а также титрование А. щелочью в избытке формалина (методы Ван Слайка и Сёренсена) сохранили лишь историческое значение. 

[c.138]

    Оптический отбеливатель (флуоресцентный краситель). ……..0,1 [c.128]

    Схема другого устройства с оптическим блоком детектирования представлена на рис. 15.3-1. В своей основе он состоит из устройства ввода с делением потока (контролирующего порции пробы, вводимой в колонку), самой колонки, специальной прокладки, удерживающей наполнитель в колонке, и ячейки детектора. Для достижения удовлетворительной чувствительности при детектировании, основанном на флуоресценции пробы, необходимо, чтобы длина оптического пути была порядка 1 мм. В связи с этим световой поток пропускают по всей длине канала детектора (для чего на внешнюю стенку наносят отражающее алюминиевое покрытие) и направляют в фотоумножитель через оптическое волокно. При общем объеме колонки 490 нл объем детектора составляет 2,3 нл. На рис. 15.3-3 представлен пример хроматографического разделения двух флуоресцентных красителей (флуоресцеина и акридинового оранжевого), реализованного менее чем за 1 мин. [c.643]

    Лазер на красителях относится к категории твердотельных лазеров. Действие лазера основано на флуоресцентных переходах больших органических молекул в растворе, например в воде или спирте. Выходная мощность их достигает 10 —10 Вт, продолжительность импульса 10 с. Для получения излучения лазера испускания в интервале длин волн от 3400 А до 1,2 мкм пригодны сотни промышленных красителей (рис. 10.26). Красители, которые могут применяться в качестве активных сред лазера, должны содержать хромофорные структуры (отмечены жирными линиями).  [c.172]

    КРАСИТЕЛИ ДЛЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ МИКРОСКОПИИ [c.642]

    Производные стильбена используются для получения так называемых белых красителей — флуоресцентных (оптических) отбеливателей. [c.146]

    Красители — люминофоры и красители — флуоресцентные (оптические) отбеливатели преобразуют часть поглощенной световой энергии в тепловую, отдавая ее в окружающую среду, а остаток поглощенной энергии излучают в виде световых лучей иной (большей) длины волны. [c.19]

    Источником возбуждения, который, по-видимому, позволяет решить много проблем в атомно-флуоресцентном анализе, является непрерывно перестраиваемый по длинам волн лазер. В настоящее время такими лазерами являются лазеры на красителях (см. Приложение I), которые обладают следующими уникальными особенностями. [c.132]

    Цветные флуоресцентные красители и пигменты находят много применений помимо науки. Они используются для сверкающих люминесцентных красок, в качестве красителей для ткани и для получения особых театральных эффектов. Однако ни одно их применение не может конкурировать с использованием специально подобранных флуоресцирующих веществ в качестве оптических усилителей яркости или отбеливателей в делающих более белым, чем белое стиральных порошках. Принципы, лежащие в основе оптического отбеливания, заключаются в том, что вещество доллпоглощать свет в УФ-области и испускать в видимом диапазоне так, что выстиранная (белая) ткань явно отражает больше света, чем на нее попадает. Родственное широкомасштабное применение эти вещества находят в оптическом отбеливании бумаги. [c.287]

    Для ликвидации желтизны тканей и получения исключительно высокой белизны в последнее время стали широко применять флуоресцентные красители, которые условно называют [c.175]

    Синтетические возможности этого метода были использованы для получения гетероциклических соединений — полупродуктов в синтезе флуоресцентных красителей  [c. 320]

    Подобные соединения, согласно литературным данным, представляют интерес в качестве полупродуктов в синтезе полимерных материалов в качестве гербицидов и полупродуктов при получении лекарственных препаратов, флуоресцентных красителей . [c.321]

    Некоторые флуоресцентные красители, когда они активированы светом близкой ультрафиолетовой или короткой видимой области, который входит в спектр дневного света, испускают видимый свет, и этот флуоресцентный свет, добавленный к свету, отраженному от цветной краски или ткани, создает впечатление необычной яркости. [c.552]

    Особенно перспективно применение в качестве источника света лазеров на красителях непрерывного действия, а также лазеров с оптической накачкой с длительностью импульсов 10 °—10 с. При определении натрия атомно-флуоресцентным методом (предел обнаружения 0,2 мгк/л) с применением лазеров на красителях с перестраиваемой частотой линейность градуировочного графика наблюдается в пределах 5 порядков [906]. На аналитический сигнал не влияют флуктуации интенсивности лазера благодаря насыщению электронных переходов. [c.134]

    Изучены [783] возможности применения резонансной пламенной атомно-флуоресцентной спектроскопии при возбуждении непрерывным спектром лазера на красителях с двоякопреломляющим фильтром со сканирующим механизмом на выходе. [c.134]

    К современным методам изучения степени сшивания эластомеров можно отнести флуоресцентные и сенсорные методы. В частности, с помощью введения в массу полимера флуоресцирующего красителя и последующего измерения степени флуоресценции при двух различных длинах волн можно определить толщину, степень [c.517]

    Ранее 4- и 5-хлор(бром)пиразолы использовались для создания красителей, флуоресцентных соединений [42], инсектицидов и перспективных биологически активных соединений [41, 43-47]. Так, например, из 1,3-диметил-5-хлорпиразола получают противоклещевой препарат фенпироксимат [41, 43]. 3-Алкил-1-метил- [c.300]

    Красители класса I характеризуются более высокой реакционной способностью по отношению к кислороду, чем к восстановителям. К этому классу относятся красители флуоресцентные, восстанавливающиеся и активные как фотосенсибилизаторы — акридиновые, тиазиновые, ксантеновые, а также порфирины и Рибофлавин [320, 321]. Общая особенность этих красителей, по-видимому, заключается в том, что их низшее возбужденное состояние— триплетное л,л -состояние [121, 254, 322]. Принимая квантовый выход фотосенсибилизированного окисления в качестве критерия первичного фотоокисления красителя, можно видеть, что в случае этих красителей реакция с кислородом происходит с большей вероятностью, чем взаимодействие с восстановителями. Например, квантовый выход фотосенсибилизированного окисления га-толуилендиамина в присутствий хлорофиллина составляет 0,2— [c.412]

    ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ КРАСЙТЕЛИ (флуоресцирующие красители), обладают способностью флуоресцировать, т. е. превращать поглощенный свет в более длинноволновое видимое излучение. [c.111]

    Фирмой P.J. . Ltd (Великобритания) для удаления углеводородных зафязнений разработан состав Biosolve, имеющий водную основу и содержащий флуоресцентный краситель [152]. Состав наносят на загрязненную поверхность (воды, почвы, оборудования) распылением кроме биоразложения, он подавляет горючесть ОСМ. [c.390]

    Аминогруппы белков и пептидов при щелочных значениях pH взаимодействуют с флуоресцентным красителем диметиламинонафта-ленсульфонилхлоридом (дансилхлоридом, ДНС—С1)  [c.148]

    Л. а. используют в иммунохим. анализе для определения антител, гормонов, лек. препаратов, вирусных и бактериальных антигенов по концентрации комплекса антиген-антитело. При этом в иммунном флуоресцентном анализе к антителу непосредственно присоединяют флуоресцирующие в-ва, напр. РЗЭ, флуоресцирующие красители (чувствительность метода 10″ моль/л), а в иммуноферментном анализе к антителу присоединяют фермент и в результате ферментативной р-ции, сопровождаемой биолюминесценцией, определяют ферментативную активность (чувствительность метода 10″ моль/л).  [c.614]

    Детектирование по флуоресценции применяют в биологии, медицине, форма-кологии, при анализе пищевых продуктов и контроле загрязнения окружающей среды. Флуоресцентными свойствами, т.е. способностью излучать свет (в видимой области спектра) под действием ультрафиолетового излучения, обладают многие биологически-активные вещества лекарства, витамины, стероиды. Красители, соединения с сопряженными связями, в том числе полиядерные ароматические углеводороды, также можно определять с помощью флуориметрического удетектора, при этом чувствительность определения велика. [c.155]

    А.-реагент для гравиметрич. определения О3. Его производные. красители (см. Акридиновые краситет) лек. ср-ва, напр, акрихин, флуоресцентные индикаторы, напр, люцигенин. [c.68]

    Флуоресцентные кислотно-основные индикаторы, а также флуоресцирующие красители, напр, примулин, трипафла-вин, родамин 6Ж, используют в качестве адсорбционных по [c. 612]

    Орг. фотолюминофоры применяют в качестве флуоресцентных красок, свечение к-рых вызывается УФ и коротковолновым видимым излучением. Пигменты красок представляют собой твердые р-ры орг. Л. или их смесей с красителями в разл. смолах (чаще всего в составе карбамид-и меламиноформальдегидных смол, модифицированных одно- и многоатомными спиртами или арилсульфамидами). Для получения желтого цвета используют обычно 3-мето-ксибензантрон, голубого — арилэтиленовые замешенные [c.618]

    Применяют Ф. для получения флуоресцентных красителей тетрагвдропроизводные Ф.- исходные продукты в синтезе нек-рых лек. ср-в. [c.110]

    К Ф. к. относятся широко применяемые в быту и технике отбеливатели оптические, а также соед. ряда флуоресцеина и родамина (см. Ксантетвые красители). Последние используются в виде твердых р-ров в легко дробящихся смолах (напр., гли алевых или меламино-формальдегвдо-толуол-сульфамидных) при изготовлении т.наз. дневных флуоресцентных пигментов. Эти пигменты придают краскам повышенную яркость (в 1,5-2 раза выше, чем у обычных красок) благодаря тому, что к отраженной части видимого спжтра прибавляется флуоресценция. [c.111]

    Производные бис-(триазиниламино)-стильбена в последние годы нашли широкое применение в качестве флуоресцентных красителей [1—5]. [c.37]

    Фенил-акридииовый оранжевый хлоргидрат предложен для применения в качестве красителя в флуоресцентной микроскопии при определении липоидов. Его получают циклизацией 2,2 -диамино-4,4 -бис- (диметиламнио) -трифенилметана с последующим окислением образовавшегося лейкооснова-ния красителя [1—3]. Исходное соединение получают конденсацией бензальдегида (1 М) с л -аминодиметиланилином (2 М) в спиртовой среде в присутствии соляной кислоты [1—3]. [c.121]

    Защита аминогруппы действием этилхлорформиата позволяет получать конечный продукт 12 с выходом 63%) без примеси изомера 13 [4]. 7-Амино-8-азакума-рины 10, 12 предложено использовать в качестве флуоресцентных красителей для электролюминесцентных элементов [8].  [c.162]

    Адсорбция из растворов. Альтернативой адсорбции азота является адсорбция красителя метилового красного из органического растворителя. Однако проведение такой адсорбции из раствора требует большего времени [177, 178]. Краситель адсорбируется только на полностью гидроксилированной поверхности кремнезема, т. е. в присутствии воды, и высушивается при умеренной температуре. Каутски и Михель [179] использовали адсорбцию флуоресцентного красителя, такого, как родамин В. При адсорбции в виде катионов краситель дает розово-красную флуоресценцию, но если краситель находился не в ионизированном состоянии, то окраска была голубоватокрасной. Подобный метод полезен для определения удельной поверхности полностью гидроксилированного золя кремнезема, поскольку краситель может быть адсорбирован из воды. [c.479]

---

Флуоресцентные и фото активные пигменты и красители в наличии Компания ПроХим

Флуоресцентный пигмент серии FP

По большому счету, флуоресцентный пигмент дневного света представляет собой мелкие частицы органической смолы в виде твердого раствора, содержащие фото активные вещества, таким образом, способ помола существенно влияет на качества наполнителя в краски.

Поскольку обычные типы флуоресцентных наполнителей в краски имеют в своей основе хрупкую смоляную матрицу, чтобы достичь маленьких размеров частиц, эти фото активные пигменты как правило не слишком устойчивы к нагреванию и сольвентам.

Нам удалось разработать совершенно новый способ, позволяющий производить мелкие сферические частички. Благодаря этому новому способу, мы разработали флуоресцентный пигмент серии FP на особой основе, устойчивой к высоким температурам и сольвентам.

Характеристики пигментов серии FP

Фото активные пигменты серии FP имеют превосходные показатели по следующим пунктам:

• Матовость и прекрасная флуоресценция при дневном свете
• Маленький разброс частиц
• Превосходная жароустойчивость
• Превосходная устойчивость к сольвентам
• Превосходная устойчивость к кислотам, щелочам и другим химикатам
• Прекрасная миграционная устойчивостьОтсутствие выброса формальдегида при нагревании

электронно-микроскопический снимок

Возможно смешивание двух и более видов пигмента серии FP для получения нестандартных цветов. Наилучших эффектов можно добиться при смешивании наполнителей в краски смежных цветов, таких как желтый – зеленый, желтый – оранжевый или оранжевый – красный.
Благодаря исключительной яркости и фото активных пигментов серии FP, их можно использовать в сочетании с не фото активными веществами тех же оттенков для достижения оригинальных цветовых эффектов.

 

 

Физические свойства фото активных веществ серии FP

Характеристика	Единица измерения	Спецификация	Примечание
Форма		Мелкие частицы	электронно-микроскопический снимок
Размер частиц	мкм	2 – 5	счётчик Культера модель TA II
Удельный вес	гр/мл	1,4	JIS K-5101
Насыпной вес	гр/мл	0,4	JIS K-5101
Маслоемкость	мл/100 гр	95	JIS K-5101
Температура распада		Начинает распад при 300°С	Дифференциальный термальный анализ

Базовая смола пигментов серии FP – это бензогуаминовая-формальдегидная смола.

Фото активные вещества серии FP могут быть использованы вразличном пластике, чернилах и краске благодаря своим превосходным качествам.
Наполнители в краски улучшеного типа рекомендуется использовать при температуре выше 280°С, они обладают наилучшей светостойкостью. 

Термостойкость и устойчивость к миграции

Серия	ПВХ				Полипропилен
	Термостойкость			МУ	Термостойкость						МУ
	160°С	175°С	190°С		220°С	260°С	280°С
	30 мин.	30 мин.	30 мин.		10 мин.	10 мин.	1 мин.	5 мин.	10 мин.
Общий тип
FP1000N	2	3	3~2	3	3	2~1	2~1	1		1	3
FP112	3	3	3~2	3	3	2~1	2~1	1		1	3
FP113	3	3	3~2	3	3	2~1	2~1	1		1	3
FP114	3	3	3~2	3	3	2~1	2~1	1		1	3
FP115	3	3	3	3	3	2~1	2~1	1		1	3
FP116	3	3	3	3	3	2~1	2~1	1		1	3
FP117	3	3	3	3	3	2~1	2~1	1		1	3
FP101	3	3	3	3	3	2~1	2~1	1		1	3
FP1050	3	3	3	3	3	2~1	2~1	1		1	3
Улучшенный тип
FP10	3	3	3	3	3	3	3	3~2		2~1	3
FP20	3	3	3	3	3	3	3	3~2		2~1	3
FP30	3	3	3	3	3	3	3	3~2		2~1	3
FP40	3	3	3	3	3	3	3	3~2		2~1	3
FP3000	3	3	3	3	3	3	3	3~2		2~1	3
FP1007	3	3	3	3	3	3	3	3~2		2~1	3
FP1025	3	3	3	3	3	3	3	3~2		2~1	3

Термостойкость:  3 – нет имеет изменения в оттенке, 2 – легкое изменение оттенка
1 – значительное изменение оттенка

МУ – миграционная устойчивость: 3 – не линяет, 2 – немного линяет, 1 – линяет

Метод тестирования

1. Термостойкость

ПВХ. Цветной лист бумаги, каландрированный 2% пигмента серии FP. Изменение в оттенке обнаружилось после 30 минут при температуре 160°С, 175°С и 190°С.

Полипропилен. Инжекционный молдинг c 2% пигмента серии FP производится при температуре 220°С, 260°С и 280°С с выдержкой в 1, 5 или 10 минут.

2. Миграционная устойчивость

Миграция на белый пластиковый лист с 2% рутила типа титанового диоксида наблюдается при контакте цветной пластины с пигментом серии FP с белым листом под давлением 100гр/см2 и температуре 80℃ в течение 24 часов. (2% пигмента концентрата на P.V.C., 1% на полипропилен)

Фото активные вещества серии FP ( производство Южная Корея, PANAX) могут использоваться в различных чернилах и красках, поскольку обладает высокой устойчивостью к сольвентам, прекрасными цветовыми качествами и удобен в хранении. FP серия улучшает текучесть чернил и красок благодаря сферической структуре своих частиц. Общий тип рекемендуется для тонких покрытий. Улучшенный тип обладает высокой светостойкостью. Данные наполнители в краски обладают высокой диспергируемостью.

Устойчивость к сольвентам

	Сольвент
Тип	Метанол	Ацетон	Метил Этил Кетон	Этил ацетат	Толуол	Диметил форманид
Общий тип
FP1000N	—	—	—	—	—	++
FP112	+	+	+	—	—	+++
FP113	+	+	+	—	—	+++
FP114	+	+	+	—	—	+++
FP115	+	+	+	—	—	+++
FP116	+	+	+	—	—	+++
FP117	+	+	+	—	—	+++
FP101	+	+	+	—	—	+++
FP1050	+	+	+	—	—	+++
Улучшенный тип
FP10	±	±	±	±	—	++
FP20	±	±	±	±	—	++
FP30	±	±	±	±	—	++
FP40	—	—	—	—	—	++
FP3000	—	—	—	—	—	++
FP1007	—	—	—	—	—	++
FP1025	—	—	—	—	—	++

Устойчивость к сольвентам — : не имеет ± : слабая + : невысокая ++ : высокая +++ : очень высокая 
Методы тестирования После дисперсирования 0,5 гр. пигмента в 10 гр. сольвента в течение минуты дисперсия фильтруется с помощью фильтрационной бумаги Изучается коэффециент цвета, выделенный на фильтр и сольвент.

Флуоресцентные пигменты и их применение

Главная / Архив / Информационные статьи и описание продукции с прежнего сайта / Флуоресцентные пигменты и их применение

Уникальность флуоресцентных пигментов заключается в том, что они могут отражать поглощенный ультрафиолетовый свет в видимой области спектра, за счет чего цвет пигмента выглядит более ярким и привлекательным в сравнении с обычными пигментами.

Количество отраженного света от предмета, окрашенного флуоресцентными пигментами, в 3 раза больше, чем от предмета, окрашенного обычными пигментами.

Преимущества флуоресцентных пигментов

~ Наблюдатель замечает флуоресцентный цвет на 75 процентов быстрее, чем обычный.
~ Флуоресцентный цвет на 25 процентов заметнее для рассмотрения при солнечном свете в сравнении с обычным цветом и на 180 процентов – в тени.
~ Флуоресцентный цвет удерживает внимание наблюдателя в 2 раза дольше, чем обычный цвет.
~ Флуоресцентный цвет привлекает повторный взгляд наблюдателя в 59 процентах случаев.

Производство

Тщательно отобранное сырье расплавляется в ректоре до вязкой формы компаунда, а затем на молекулярном уровне окрашивается красителями. После полимеризации и отверждения получается полуфабрикат с требуемыми свойствами, который затем размельчается в дробилке и далее подвергается более тонкому измельчению в бисерной и воздушно-струйной мельницах до размера частиц 3-6 мкм.

Стандартизация

По своей природе флуоресцентные пигменты нетоксичны и безопасны. В настоящее время не существует международного стандарта для данного типа пигментов. Однако при производстве этих пигментов учитываются требования следующих стандартов:
– EN-71 (часть 3), регламентирующий содержание тяжелых металлов;
– ACMI-ASTM D-4236, подтверждающий нетоксичность;
– CTFA – разрешение для косметики;
– Резолюция АР (89) 1 – пищевой контакт.

Свойства

Основными характеристиками флуоресцентных пигментов, которые определяются и вносятся в спецификацию, являются следующие:
1) оттенок и красящая сила;
2) точка плавления;
3) размер частиц и их распределение;
4) термостабильность;
5) стойкость к растворителям;
6) стойкость к миграции и к смешению;
7) светостойкость;
8) маслоемкость;
9) коэффициент отражения.

Размер частиц и их распределение

При использовании флуоресцентных пигментов с крупным размером частиц в некоторых случаях могут возникнуть проблемы при диспергировании, что отразится на качестве конечного покрытия (шероховатость). Однако эти пигменты более стойки к полярным растворителям. Пигменты с мелким размером частиц прекрасно диспергируются, образуя глянцевое покрытие. Стандартные серии флуоресцентных пигментов имеют размер частиц 3-6 мкм.
На качество конечного покрытия также оказывает влияние распределение частиц пигмента. В частности, пигмент с узким распределение частиц позволяет получить качественное ровное покрытие.

Светостойкость

Флуоресцентные пигменты менее светостойки, чем обычные. При эксплуатации изделий, окрашенных флуоресцентными пигментами, под прямыми солнечными лучами светостойкость пигмента уменьшается, так как в солнечном свете присутствуют сильные ультрафиолетовые лучи, понижающие интенсивность цвета. В последнее время разработаны специальные серии, позволяющие эксплуатировать покрытия в атмосферных условиях 12-18 месяцев.

Стойкость к растворителям

Флуоресцентные пигменты на основе термореактивных смол имеют лучшую стойкость к растворителям (особенно к полярным растворителя), чем пигменты на основе термопластичных смол. Последние рекомендуются только для красок на водной основе.

Термостабильность

Существует несколько серий флуоресцентных пигментов, обладающих различной термостабильностью. Серия, предназначенная для пластиков, имеет наивысшую термостойкость 290^оС. При эксплуатации при максимальных температурах в течение длительного времени возможно уменьшение эффекта флуоресцентности и изменение цвета.

Применение

Флуоресцентные пигменты используются в следующих областях: пластики; ПВХ; краски; покрытия; чернила; текстиль и др.

Пластики и ПВХ

Флуоресцентные пигменты используются в производстве суперконцентратов, игрушек, бутылок, бытовых изделий, теннисных мячей, дорожных знаков и ограждений и т.д.

По материалам журнала «Пластикс: Индустрия переработки пластмасс»

Неоновые флуоресцентные красители, сухие

Флуоресцентный неоновый пигмент серия Х

Общая область применения:
*производство красок на водной основе;
*мыловарение, косметика, для тела, боди-арта;
*сувениры, значки, маски;
*интерьер, экс-терьер, ландшафтный дизайн;
*автотюнинг, аэрография, автостайлинг;
*художественная роспись, картины, одежда, реклама;
*при производстве свечей, детских карандашей и пластилина,
*в косметических изделиях; суперконцентратов,
*игрушек, бутылок,
бытовых изделий, теннисных мячей, дорожных знаков и ограждений т.д.
*Производство краски и покрытия
*Флуоресцентные пигменты широко используются в гуашах,
*аэрозольных красках декоративного назначения, порошковых
красках, в красках для разметки дорог и т.д.
*Чернила
Флуоресцентные пигменты используются для производства
флексографических чернил, чернил для глубокой печати и принтеров, для разных офсетных чернил.

По своей природе флуоресцентные пигменты нетоксичны и безопасны. В настоящее время не существует международного стандарта для данного типа пигментов. Однако при про изводстве этих пигментов учитываются требования следующих стандартов:
— EN 71 (часть 3), регламентирующий содержание тяжелых металлов;
— ACMI—ASTM D 4236, подтверждающий нетоксичность;
— CTFA — разрешение для косметики;
— Резолюция АР 89 (1) — пищевой контакт.

Основными характеристиками флуоресцентных пигментов, которые определяются и вносятся в спецификацию, являются следующие:
1) оттенок и красящая сила;
2) точка плавления;
3) размер частиц и их распределение;
4) термостабильность;
5) стойкость к растворителям;
6) стойкость к миграции и к смешению;
7) светостойкость;
8) маслоемкость;
9) коэффициент отражения

• Розово — красный,неоновый флуоресцентный пигмент, 5гр

• Красный,неоновый флуоресцентный пигмент, 5гр

• Оранжевый,неоновый флуоресцентный пигмент, 5гр

• Желтый,неоновый флуоресцентный пигмент, 5гр

• Зеленый,неоновый флуоресцентный пигмент, 5гр

• Синий,неоновый флуоресцентный пигмент, 5гр

• Розовый,неоновый флуоресцентный пигмент, 5гр

Справочная информация. Красители и тушители для ПЦР в «реальном времени».

Красители для ПЦР в «реальном времени»

В современных вариантах ПЦР в «реальном времени» уже достаточно давно используют одновременно несколько флуоресцентных зондов, меченных разными флуоресцентными красителями — так называемые «мультиплексные» варианты ПЦР в «реальном времени»(multiplex Real-Time PCR). Это позволяет детектировать в одной пробирке одновременно несколько продуктов ПЦР. Что бывает очень удобно в случае, например, определения уровня экспрессии гена, когда можно взяв два зонда с разными флуоресцентными красителями определить соотношение экспрессии нужного гена к «house keeping» гену в одной реакционной смеси для одной и той же пробы. Во многих современных приборах для ПЦР в «реальном времени» предусмотрены варианты детекции нескольких флуоресцентных красителей одновременно. Для этого детекция флуоресцентного сигнала от каждого красителя происходит в определенном для него диапазоне (канале). Даипазон этот выбирается таким образом, чтобы детектировать сигнал только одного красителя, и не залезать в область соседних.

 

 

На картинке приведены спектры флуоресценции для четырех красителей: FAM, HEX, ROX и Cy5. Как можно видеть, если настроить прибор на детекцию сигнала в максимуме флуоресценции каждого красителя, то остальные красители в этом максимуме будут иметь очень низкую флуоресценцию и ей можно пренебречь. Таким образом, в данном случае мы можем получить четыре независимых канала для использования в multiplex Real-Time PCR. Каналы обычно называют по названию красителя, максимум которого они детектируют. На сегодняшний день широко известны пять каналов:
1. Канал FAM/SybrGreen
2. Канал JOE/HEX
3. Канал TAMRA/Cy3
4. Канал ROX/SuperROX
5. Канал Cy5
Самые распространенные варианты multiplex Real-Time PCR: на два канала — FAM и HEX, на три канала — FAM, HEX и Cy5, на четыре канала — FAM, HEX, ROX и Cy5

Совсем не обязательно чтобы название канала совпадало с названием красителя, главное чтобы используемый краситель спектрально соответствовал характеристикам канала. Так например, для канала JOE можно использовать зонды с красителем HEX или VIC. Подобрать подходящий краситель для использования в ПЦР в «реальном времени» довольно трудно, поскольку нужно, чтобы он обладал хорошими спектральными свойствами, то есть флуоресцировал в нужном диапазоне своего канала, и при этом не флуоресцировал в соседних каналах. Так же очень важным является его химическая и фотостабильность и возможность применения в синтезе олигонуклеотидов.

Красители для канала FAM/SybrGreen. Выбор красителей для этого канал не велик, это собственно сам FAM. Исторически первый и самый простой краситель для очень многих биологических задач. Так же в этом канале детектируется сигнал при использовании интеркалирующего красителя SybrGreen.

Красители для канала JOE/HEX. На сегодняшний день в зондах для ПЦР в «реальном времени» для второго канала можно использовать пять разных флуоресцентных красителей. Это HEX, JOE, VIC, Yakima Yellow и R6G. Исторически первыми красителями для второго канала начали использовать красители HEX и JOE, поэтому большинство приборов для ПЦР в «реальном времени» выпущенных до 2002 года имеют в списке каналов либо просто канал JOE, либо канал JOE/HEX. Фирма Aplied Biosystems разработала собственный краситель для этого канала — VIC, поэтому в последних приборах этой фирмы в название канала входит этот краситель.
У каждого из этих красителей есть свои недостатки. Так краситель JOE довольно трудоемко и дорого использовать при синтезе олигонуклеотида. Краситель HEX сравнительно легко встраивается в олигонуклеотид и имеет хороший спектр флуоресценции, но имеет не высокий квантовый выход. Тоже самое касается и красителя Yakima Yellow. HEX на сегодняшний день является, наверное, самым распространенным в мире красителем для использования в multiplex Real-Time PCR. Краситель R6G — самый дешевый вариант красителя для этого канала, но у него есть существенный недостаток, на некоторых приборах для ПЦР в «реальном времени» зонды с R6G флуоресцируют и в канале FAM, что в некоторых случаях затрудняет интерпретацию полученных результатов. Также есть информация, что «свечение» в канале FAM увеличивается для зондов с R6G с течением времени. В мире практически никто не использует зонды с R6G. Самый, наверное, подходящий вариант красителя для второго канала — это краситель VIC, который идеально подходит по своим спектральным и химическим свойствам, но имеет один недостаток — высокую цену.

Канал TAMRA/Cy3. Краситель TAMRA одно время широко использовался в ПЦР в «реальном времени» как тушитель для красителя FAM. Однако TAMRA может применяться в зондах и в качестве красителя. Синтез олигонуклеотидов с TAMRA трудоемок и дорог. Альтернативным красителем для этого канала является цианиновый Cy3, введение его в олигонуклеотид проходит относительно просто, но он заметно проигрывает TAMRA в квантовом выходе.

Канал ROX/SuperROX. Для этого канала используют краситель ROX. В последнее время стал приобретать популярность еще и краситель SuperROX, который проще чем ROX вводится в олигонуклеотид. Так же для этого канала используют зонды меченые цианиновым красителем Cy3.5, но у него, по сравнению с ROX, заметно ниже квантовый выход.

Канал Cy5. К сожалению, для этого канала в силу спектральных свойств, а именно большой длина волны у максимума флуоресценции — 655 нм, кроме цианинового красителя Cy5 больше ничего не подходит. Сам краситель Cy5, имеет довольно много ограничений при синтезе олигонуклеотида, поэтому его синтез относительно дорогой и трудоемкий.

Тушители для ПЦР в «реальном времени».

На сегодняшний день существует уже довольно много различных тушителей, которые применяют для ПЦР в «реальном времени». Основная задача такого тушителя это сделать исходное (фоновое) значение флуоресценции зонда, как можно меньше, с тем, чтобы затем в результате ПЦР, зонд «разгорелся» как можно лучше. Для этого тушитель должен обладать существенной поглощающей способностью (молярной экстинкцией) в диапазоне флуоресценции соответствующего ему флуоресцентного красителя. В принципе, на приборах для ПЦР в «реальном времени» результаты «разгорания» зонда представляются в виде уже обработанных и нормализованных кривых, поэтому для определения Ct в общем-то не важно абсолютное значение «разгорания» зонда. Для определения количества ДНК достаточно и минимального «разгорания», которое будет достоверно фиксироваться прибором для ПЦР в «реальном времени». Но чтобы иметь более красивые кривые и более точно определенные значения Ct, желательно добиваться наибольшего соотношения фоновая флуоресценция/конечная флуоресценция.

Для зондов типа Taqman, у которых молекулы тушителя и красителя разнесены в пространстве, эффективное тушение достигается за счет подбора тушителя соответствующего спектрально флуоресцентному красителю. Самый распространенный и давно известный тушитель — DABCYL. Он неплохо подходит для тушения красителя FAM. Однако, на сегодняшний день наибольшее распространение получили тушители семейства Black Hole Quenchers (BHQ) фирмы Biosearch.

Таблица. Возможность комбинирования различных тушителей и красителей в зондах для ПЦР в «реальном времени».

Краситель/тушитель	BHQ1	BHQ2	BHQ3
FAM	+	—	—
HEX	+	+	—
ROX	—	+	—
Cy5	—	+	+

Тушитель можно подобрать исходя из соответствия длине волны флуоресценции красителя (см. Таблицу). Так для красителя FAM хорошим вариантом является BHQ-1, для красителя HEX можно применять как BHQ-1 так и BHQ-2, для ROX подходит BHQ-2, а для Cy5 можно использовать и BHQ-2 и BHQ-3.

Существуют несколько менее распространенных тушителей. Например, тушитель Eclipse фирмы Epoch, который неплохо подходит для красителей FAM и частично HEX. Кроме этого, для тушения FAM раньше часто применяли краситель TAMRA. Конечно, последний вариант невозможно применять в «мультиплексном» варианте ПЦР в «реальном времени». Для зондов типа Beacon, точное спектральное соответствие между тушителем и красителем уже не настолько важно. Поскольку молекулы тушителя и красителя сближены в пространстве, имеет место так называемое «контактное тушение». В этом случае даже такие пары как Cy5-DABCYL вполне приемлемо работают. В принципе, чем ближе находятся молекулы тушителя и красителя, тем лучше эффект тушения и ниже фоновая флуоресценция. Для этого например, были сделаны варианты зондов типа Taqman, у которых молекулы красителя находятся не на 5′ конце олигонуклеотида, а встроены в середину цепи, таким образом расстояние можно сократить до минимальных 6-7 нуклетидов и заметно увеличить эффективность «разгорания».

Флуоресцентный краситель — обзор

Введение

Процедуры флуоресцентной маркировки превращают нелюминесцентные или слаболюминесцентные молекулы в высоко флуоресцентные продукты. С помощью специальных зондов и в сочетании с соответствующими детекторными системами химические и биохимические системы становятся доступными для флуоресцентной спектроскопии. Технология флуоресцентной маркировки открыла новые горизонты в биологических науках, особенно в биомедицинских науках. Стоит отметить, что флуоресцентная маркировка используется в самых разных областях, от геномики до протеомики, а также в таких областях, как секвенирование ДНК, количественное определение белка, анализ продуктов полимеразной цепной реакции (ПЦР) или вестерн, нозерн и саузерн-блоттинг.

Первые методы, использованные для мечения молекул и, таким образом, для их количественного определения, применимых радиоактивных изотопов. ^{125 Изотоп} I все еще используется сегодня из-за его небольшого размера и низкого предела обнаружения ~ 10 амоль (1 амоль = 10 ⁻¹⁸ моль). Несмотря на преимущества радиоактивной маркировки, существует ряд недостатков. Например, ¹²⁵ I-меченых антител не могут храниться дольше месяца, а ³² P-меченых нуклеотидов значительно распадаются примерно за неделю.Напротив, биомолекулы, меченные флуоресцентной меткой, можно хранить в течение 6 месяцев или дольше. Фактически, флуоресцентно меченые реагенты могут быть приготовлены в большом масштабе, стандартизированы и использованы в течение продолжительных периодов времени, что минимизирует вариабельность реагентов между анализами. Обращение с радиоактивными материалами требует надлежащей защиты свинцовыми или акриловыми экранами, а захоронение радиоактивных отходов требует экранированного хранения, длительного распада или регулируемого захоронения на свалках. С большинством флуоресцентных молекул легко обращаться; простое использование перчаток обеспечивает адекватную защиту, а проблемы с утилизацией минимальны.Вследствие нескольких явных преимуществ флуоресцентное мечение во многих случаях обходится дешевле, чем радиоактивное мечение. Флуоресцентная маркировка — это мощный инструмент для получения информации из химических и биохимических систем для различных экспериментальных, аналитических и контрольных приложений, некоторые из которых описаны ниже.

CF® Красители. С чего все это началось? Часть 1. История флуоресценции

Здесь, в Biotium, мы гордимся тем, что поставляем инновационные флуоресцентные решения, которые подпитывают научные открытия.Наши продукты охватывают широкий спектр биохимических методов, от иммунофлуоресценции до ПЦР. В основе некоторых из этих технологий лежат наши красители CF®, самое передовое семейство низкомолекулярных флуоресцентных красителей в отрасли. Но чтобы по-настоящему понять, почему наши красители CF® превосходят нас, нам нужно внимательно изучить историю и, что более важно, химический состав флуоресцентных красителей. В этой серии блогов, состоящей из двух частей, мы исследуем эту историю, как работают флуоресцентные красители и почему наши красители CF® являются поистине революционными.

Яркое начало

История флуоресцентных красителей началась более 100 лет назад, когда немецкий химик Адольф фон Байер в 1871 году произвел первый синтетический флуорофорный пигмент из фталевого ангидрида и резорцина. Байер точно назвал это соединение резорцинфталеином. Сегодня мы знаем это химическое вещество как флуоресцеин, краситель с интенсивной желто-зеленой флуоресценцией, который служит основой для нескольких флуорофоров на основе ксантена; включая Oregon Green, родамин и несколько красителей Alexa Fluor®. ¹ Однако применение флуоресцеина в биологических исследованиях начнется лишь через несколько десятилетий.

Baeyer, 1905. Британская энциклопедия

Рождение иммунофлуоресценции

Альберт Кунс. Авторские права © 2015 Йель Джоэл / Коллекция изображений LIFE / Getty Images

В 1941 году американский врач Альберт Кунс работал над методом визуализации антител, специфичных для бактерий, вызывающих ревматическую лихорадку. В ходе своей работы Кунс осознал гораздо более широкие последствия маркировки белков флуоресцентными антителами для их локализации в клетках и тканях.Несмотря на зарождение области иммунологии в то время, Кунс и его коллеги были первыми, кто разработал метод визуализации белков в тканях животных путем конъюгирования антител с флуоресцеином, метод, который сегодня известен как иммунофлуоресценция. ² Это было колоссальное достижение, и использование флуоресцентных молекул в биологии стало очень популярным. Поиск в PubMed публикаций с использованием иммунофлуоресценции показывает более 100000 публикаций с тех пор, как Альберт Кунс впервые изобрел эту технику в 1941 году.И это только верхушка айсберга. За прошедшие годы были разработаны флуоресцентные технологии, позволяющие маркировать не только белок, но и другие биологические компоненты, включая органеллы, мембраны, липиды и нуклеиновые кислоты. Сегодня флуоресцентные зонды применяются практически во всех областях биологических исследований и являются основным компонентом любой современной лаборатории.

Всего 109 662 публикации PubMed с «иммунофлуоресценцией» в заголовке / аннотации с 1940 по 2018 год

Переход на красный

Флуоресцеин — это только начало.Прорыв, сделанный Куном, позволил другим ученым еще больше усовершенствовать и продвинуть область иммунофлуоресценции. Одной из первых проблем, которые необходимо было решить, была значительная автофлуоресценция, генерируемая тканями в пределах коротких (зеленых) длин волн излучения флуоресцеина, что приводило к более высокому фону и более низкому контрасту изображения. Этой проблемы удалось избежать, создав красители с более длинными (красными) длинами волн излучения, которые были менее склонны к автофлуоресценции ткани и обеспечивали более глубокое проникновение в ткань. Со временем красители были усовершенствованы для создания нескольких других производных на основе ксантена, известных как родаминовые красители, которые теперь включают хорошо известные красители TAMRA, ROX и Texas Red. Родаминовые красители обеспечивали большую фотостабильность, нечувствительность к pH и более длинные волны излучения по сравнению с флуоресцеином. ³ Но проблемы остались. Хотя они были яркими и химически стабильными, родаминовые красители страдали от плохой растворимости и проблематичного тушения красителя во время конъюгации антител.Ясно, что впереди еще много работы.

Ранние красители на основе ксантена

Цианиновые красители Ваггонера

Следующее достижение произошло в 1990-х годах. Химик красителей по имени Алан Вагонер стремился разработать новый класс флуоресцентных красителей, которые предлагали более широкое окно эмиссии и лучше подходили для биохимической маркировки. Ваггонер вдохновлялся фотографией. Он сосредоточился на семействе цианиновых красителей, используемых для получения нескольких цветов на пленке. ⁴ Структура цианиновых красителей Waggoner позволила добиться большей биохимической гибкости.Каждый краситель состоит из двух азотсодержащих гетероциклов, связанных полиметиновой цепью. Два гетероцикла можно химически модифицировать для соответствия различным реакциям конъюгации. Кроме того, спектры возбуждения / испускания флуорофора могут быть изменены простым изменением длины полиметиновой цепи. ^5–7 Они обеспечивали большую растворимость в воде; меньшее тушение красителя в меченых антителах; и широкий диапазон излучения, который простирается до красной и ближней инфракрасной областей (560–800 нм).

Красители Cy® на основе цианина Алан Ваггонер

Улучшения с сульфированием

Несмотря на новизну цианиновых красителей Ваггонера, еще оставалось много возможностей для улучшения. Основной проблемой красителей на основе ксантена и цианина было значительное снижение флуоресценции после того, как красители были конъюгированы с белком или антителом. Это вызвано нефлуоресцентными агрегатами красителя, известными как H-агрегаты, которые образуются, когда несколько молекул красителя находятся в непосредственной близости после конъюгации.Кроме того, химические модификации, которые, как известно, сдвигают профиль флуоресценции в сторону более длинных волн, имеют тенденцию снижать растворимость в воде, уменьшая яркость и биосовместимость. В начале 1990-х Вагонер и его коллеги предложили ответ: сульфирование. ⁸ Путем введения отрицательно заряженных групп сульфоновой кислоты в цианиновые красители они смогли уменьшить взаимодействие между молекулами красителя и ограничить образование самозатухающих агрегатов. Кроме того, добавленный отрицательный заряд сделал флуорофоры более гидрофильными и растворимыми, что обеспечило большую биосовместимость на более длинных волнах. Лицензию на этот новый класс сульфированных цианиновых красителей в конечном итоге получила компания Amersham plc (ныне часть GE Healthcare). Флуоресцентные красители стали известны как красители Cy®. Универсальность, биосовместимость и более широкий диапазон излучения красителей Cy® привели к их широкой популярности в 1990-х годах.

Возраст Alexa

В конце 1990-х ученые из Molecular Probes (ныне часть Thermo Fisher) применили сульфирование к другому знакомому семейству красителей, родаминов.Как и в случае с цианиновыми красителями, сульфирование родаминов улучшает растворимость красителя, фотостабильность и снижает гашение флуоресценции при конъюгации. Эти красители стали первым набором красителей Alexa Fluor® и были самыми яркими и наиболее фотостабильными флуоресцентными датчиками из доступных. ⁹ Красители Alexa Fluor® были названы в честь Алекса Хогланда, сына основателей компании Molecular Probes Ричарда Хогланда и Розарии Хогланд. Сегодня красители Alexa Fluor® невероятно популярны во многих областях исследований и с тех пор расширили свою цветовую палитру, заполнив пробелы в электромагнитном спектре от синего до ближнего инфракрасного.

Семейство сульфированных красителей Alexa Fluor®.

Проблема сульфирования

Несмотря на широкую популярность красителей Cy® и семейства Alexa Fluor®, сульфирование идет на компромисс. Добавленный отрицательный заряд увеличивает растворимость и фотостабильность за счет увеличения неспецифического связывания с положительно заряженными частями биомолекул внутри клеток и тканей. Это приводит к увеличению неспецифического окрашивания фона и снижению контрастности изображения.Кроме того, сульфирование приводит к тому, что молекула становится более гигроскопичной, ингибирует конъюгацию белков за счет увеличения гидролиза сложных эфиров NHS и активных групп малеимида. Только в конце 2000-х основатель Biotium Фэй Мао и другие коллеги занялись вопросами сульфирования. Новые красители CF® являются следующим прорывом в технологии флуоресцентных красителей и без компромиссов решают проблему неспецифического фона от сульфирования.

Во второй части этой серии статей мы рассмотрим механизмы, лежащие в основе флуоресценции, как химические модификации изменяют биосовместимость и почему наши передовые красители CF® еще больше продвигают область флуоресценции.Следите за обновлениями!

Список литературы

1. Лавис, Л. Д. и Рейнс, Р. Т. Яркие строительные блоки для химической биологии. ACS Chem. Биол. 9 , 855–866 (2014).
2. Кунс, А. Х. Начало иммунофлуоресценции. J. Immunol. 87 , 499–503 (1961).
3. McKay, I.C., Forman, D. & White, R.G. Сравнение флуоресцеинизотиоцианата и лиссамина родамина (RB 200) в качестве меток для антител в методе флуоресцентных антител. Иммунология 43 , 591–602 (1981).
4. Павлак, А. Гуру флуоресценции: Алан Ваггонер освещает поле. Science Connection (2007).
5. Саутвик, П. Л. et al. Реагенты для мечения цианиновых красителей — сукцинимидиловые эфиры карбоксиметилиндоцианина. Cytometry 11 , 418–430 (1990).
6. Эрнст, Л. А., Гупта, Р. К., Муджумдар, Р. Б. и Вагонер, А. С. Реагенты для мечения цианиновых красителей для сульфгидрильных групп. Cytometry 10 , 3–10 (1989).
7. Муджумдар, Р. Б., Эрнст, Л. А., Муджумдар, С. Р. и Вагонер, А. С. Реагенты для мечения цианиновых красителей, содержащие изотиоцианатные группы. Cytometry 10 , 11–19 (1989).
8. Муджумдар, Р. Б., Эрнст, Л. А., Муджумдар, С. Р., Льюис, К. Дж. И Вагонер, А. С. Реагенты для маркировки цианиновых красителей: сульфоиндоцианиновые сукцинимидиловые эфиры. Bioconjugate Chemistry 4 , (1993).
9. Панчук-Волошина, Н. и др. Alexa Dyes, серия новых флюоресцентных красителей, которые обладают текучестью. J. Histochem. Cytochem. 47 , 1179–1188 (1999).

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Флуоресцентные красители и зонды для микроскопии микротрубочек и трахеол в живых клетках и тканях со сверхвысоким разрешением

Мы представляем флуорогенные тубулиновые зонды на основе недавно описанных флуоресцентных красителей (510R, 580CP, GeR и SiR) и химиотерапевтических агентов — таксанов (доцетаксел, кабазитаксел и ларотаксел). Цитотоксичность последнего зонда, его окрашивающая способность и специфичность сильно зависят от обоих компонентов. Мы обнаружили корреляцию между эффективностью агрегации (связанной со спиролактонизацией флуорофора) и цитотоксичностью.Оптимизация зонда позволила нам достичь разрешения 29 ± 11 нм на изображениях микроскопии стимулированного истощения (STED) сети микротрубочек в живых фибробластах человека. Применение к тканям живой плодовой мушки ( Drosophila melanogaster ) выявило две различные структуры: микротрубочки и трахеолы. Мы идентифицировали 6-карбокси-изомеры красителей 580CP и SiR как маркеры хитинсодержащих тенидиев, компонента трахеол. STED-микроскопия выявила корреляцию между периодичностью тенидиев и диаметром трахеолы.Комбинированная визуализация тубулина и taenidia STED показала тесное взаимодействие между микротрубочками и дыхательными сетями в живых тканях личинок насекомых.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Флуоресцентные красители: Введение

Флуоресцентные красители — Введение

Хотя в качестве индикаторов кальция используются различные красители, на основе БАПТА соединения являются одними из самых популярных для измерения свободных внутриклеточных Ca ²⁺ .Эти соединения способны хелатировать Ca ²⁺ вызывает изменение их спектров флуоресценции.

Флуоресцентные индикаторы кальция обычно используются для измерения внутриклеточного концентрация кальция. Только род-2 и его производные используются для количественной оценки кальций внутри органелл благодаря тому, что в некоторых клеточных линиях они секвестрируются в митохондрии.

Количественное определение с использованием флуоресцентных ионных индикаторов может быть выполнено с использованием логометрических или не ратиометрические методы.Как правило, те соединения, у которых наблюдается только усиление флуоресценции интенсивность (, сдвиг интенсивности ) используются для не ратиометрии измерения (рис. 1А). Отношение между двумя интенсивностями флуоресценции равно вычислено в логометрических измерениях: это выполняется с помощью ионных индикаторов, которые, связывая кальций, присутствуют спектральный сдвиг излучения (Рисунок 1B) или возбуждение спектральный сдвиг (Рисунок 1C) или смеси индикаторов.Соединения которые имеют сдвиг в спектре при связывании с ионами, обычно называют в качестве логометрических показателей.

А.	Сдвиг интенсивности при связывании / несвязании с кальцием: не ратиометрический измерения
		Свободная связь
Б.	Сдвиг спектра излучения: логометрический измерения
		Свободная связь
К.	Спектральный сдвиг возбуждения: логометрический измерения
		Свободная связь

Важно учитывать достоинства и недостатки логометрических и не ратиометрические методы разработать эксперимент с кальцием.Другие важные параметры для оценки для выбор индикатора его константа диссоциации (K _d ) для ионов кальция и / или других ионов, возбуждения и излучения длина волны, квантовый выход, буферная емкость, загрузка требования и др.

Эксперименты по количественному определению кальция могут выполняться количественным или полуколичественным способом. Если количественный проводятся эксперименты, калибровка Рекомендовано.

Использование флуоресцентных красителей в эндоскопии и диагностических исследованиях — FullText — Visceral Medicine 2020, Vol. 36, № 2

Аннотация

Справочная информация: Развитие инновационной эндоскопической технологии с точки зрения улучшения визуализации слизистой оболочки принесло значительную пользу. Резюме: Улучшения в разрешении изображений, программной обработке и технологии оптических фильтров привели к появлению нескольких методов, дополняющих традиционную эндоскопию в белом свете.Эти новые методы обеспечивают оптическую диагностику в реальном времени, а также виртуальную гистологию обнаруженных поражений. Оптическая молекулярная визуализация позволяет проводить функциональную оценку клеток. Ключевое сообщение: Оптическая молекулярная визуализация обеспечивает понимание клеточных процессов и позволяет проверить специфичность флуоресцентных индикаторов и возможность количественной оценки сигнала.

© 2020 S. Karger AG, Базель

---

Введение

Эндоскопия в белом свете (WLE) была золотым стандартом для обнаружения поражений желудочно-кишечного тракта.Быстрое развитие инновационных эндоскопических технологий с точки зрения улучшения визуализации слизистой оболочки принесло значительную пользу.

Усовершенствования в разрешении изображения, программной обработке и технологии оптических фильтров привели к коммерческой доступности эндоскопии высокого разрешения, а также методов оптического контраста, таких как узкополосная визуализация, гибкое улучшение цвета спектральной визуализации и i-scan.

Наряду с автофлуоресцентной визуализацией и конфокальной лазерной эндомикроскопией, эти методы дополняют традиционный WLE.Они могут служить в качестве красных флажков с точки зрения улучшения выявления аномалий слизистой оболочки. Эти методы обеспечивают оптическую диагностику в реальном времени, а также виртуальную гистологию обнаруженных поражений.

Оптическая молекулярная визуализация (OMI) позволяет окрашивать органеллы в живых клетках, а также их функциональную оценку для подтверждения идентичности конкретных белков или мишеней внутри клеток. Это также обеспечивает лучшее понимание клеточных процессов и позволяет проверить специфичность флуоресцентных индикаторов, включая возможность количественной оценки сигнала.

Мультимодальная эндоскопия

Во время WLE широкополосный белый свет в видимой области спектра освещает ткань, и изображения получают в режиме отражения. WLE выявляет поражения на основе структурных изменений или обесцвечивания эпителиальной поверхности и может использоваться для проведения биопсии тканей [1, 2] (рис. 1).

Рис. 1.

Белый свет плоского поражения толстой кишки.

Несмотря на эффективность современной эндоскопии, небольшие и незаметные поражения или зубчатые аденомы имеют тенденцию быть плоскими и не обнаруживают заметного изменения цвета по сравнению с нормальной тканью в трех цветовых каналах отражения (красный / зеленый / синий, RGB), используемых в WLE [1 ].Это делает выявление заболевания и получение целевых биопсий с помощью обычного WLE сложной задачей [1].

Пропущенные поражения являются основным фактором риска прогрессирующего или интервального рака, особенно у пациентов с высоким риском, например, с синдромом Линча. Следовательно, существует большой клинический интерес к разработке новых методов эндоскопического скрининга, которые могут повысить контрастность предраковых или воспалительных поражений, сделать возможной более прицельную биопсию и улучшить диагностические характеристики [1-8].

Многие клинические эндоскопы получают спектральные данные. Однако дополнительные преимущества таких методов, как узкополосная визуализация (две полосы освещения и обнаружение RGB), автофлуоресцентная визуализация (две полосы освещения и монохромное обнаружение) или тримодальная визуализация (комбинация узкополосной визуализации и автофлуоресцентной визуализации с высоким разрешением) WLE) были широко исследованы, но не были связаны с каким-либо значительным улучшением частоты выявления аденом [4, 9-11].

С другой стороны, современная мультимодальная эндоскопия потенциально может улучшить диагностические характеристики эндоскопии, одновременно обращаясь к многочисленным механизмам контрастирования [12].Применение целевого флуоресцентного контрастного агента, состоящего из флуоресцентного красителя, конъюгированного с целевым фрагментом, предназначенного для выделения биологического процесса, который не регулируется в пораженной области, называется «оптической молекулярной визуализацией» (OMI). ИМО оказался многообещающим с точки зрения лучшего эндоскопического обследования желудочно-кишечного тракта [1, 3, 13]. В клинических эндоскопических исследованиях ИМО служил «методом красного флага», побуждая прицельную биопсию ткани при исследованиях колоректального и пищеводного заболевания [4, 14] (рис.2).

Рис. 2.

Белый свет ( A – C ) и флуоресценция гиперицина ( D – F ) эндоскопические изображения нормального ( A , D ), гиперпластического ( B , E ) ) и SCC ( C , F ) языков. Флуоресцентные изображения показывают постепенное увеличение отношения интенсивности красного к синему (R / B) от нормальной (отношение R / B 0,3) до гиперпластической (отношение R / B 1,0) и SCC (отношение R / B 2,0). Авторское право: Thong et al. [76].

Молекулярная визуализация позволяет как динамически, так и количественно визуализировать определенные биохимические процессы.Это было полезно для ранней диагностики. Кроме того, было доказано его лечебное действие при мониторинге заболеваний, разработке лекарств, генной терапии и других областях. Его ограничения связаны с нехваткой многофункциональных агентов молекулярной визуализации, ограничениями технологии визуализации (такими как низкая чувствительность к контрастным агентам комплемента) и отсутствием безызлучательной молекулярной визуализации, которая может предоставить как структурную, так и функциональную информацию.

Принципы флуоресцентной визуализации

Флуоресцентная диагностическая визуализация — это относительно новый метод, который включает использование фотосенсибилизирующего препарата для визуализации поражений посредством флуоресценции тканей.

Флуоресцентная молекулярная эндоскопия (FME) или флуоресцентная визуализация основана на молекулярном поглощении света: интересующая область, содержащая флуорофор, возбуждается на определенной длине волны, и излучается свет с другой длиной волны. Каждый флуорофор имеет характерный спектр возбуждения, который определяется путем отслеживания излучения флуоресценции, в то время как флуорофор возбуждается рядом последовательных длин волн [15, 16].

Флуоресцентная визуализация известна своей высокой чувствительностью обнаружения, специфичностью и пространственным разрешением [17].

Когда электроны переходят из возбужденного состояния в основное, происходит потеря колебательной энергии. Спектр излучения смещен в сторону более длинных волн, чем спектр возбуждения (явление, известное как «стоксовский сдвиг») [18, 19]. Пик интенсивности излучения ниже пика возбуждения. Для достижения максимальной интенсивности флуоресценции флуорофор обычно возбуждают на максимальной длине волны кривой возбуждения, и детектирование излучения обычно представляет собой максимальную длину волны кривой излучения.Метод флуоресценции является регенеративным и позволяет получать продольные изображения, в отличие от процесса распада радионуклидов при ядерной визуализации [20].

Флуоресцентная визуализация может использовать внутренние свойства ткани, такие как контраст (аутофлуоресценция), а также изображения экзогенных контрастных агентов. Три основных процесса, которые обычно регулируют взаимодействие фотонов с тканями, — это поглощение света, рассеяние света и испускание флуоресценции. Короче говоря, поглощение и рассеяние света уменьшаются с увеличением длины волны.Ниже 700 нм поглощение тканями приводит к низкой глубине проникновения света (несколько миллиметров), что позволяет проводить лишь поверхностную оценку тканей в видимой длине волны. Поглощение света обусловлено оксигемоглобином и дезоксигемоглобином, меланином на длинах волн <700 нм, липидами и водой с длинами волн> 1000 нм [18, 19].

Поскольку коэффициент поглощения тканью значительно ниже в ближней инфракрасной (БИК) области (700–900 нм), чем в видимой области, БИК свет может проникать в ткань на глубину до нескольких сантиметров [21, 22].Основной целью оптической визуализации была разработка подходящих целевых флуорохромов NIR с высокими молярными коэффициентами экстинкции, хорошими квантовыми выходами и специфическим связыванием с тканями [21, 22].

OMI и контрастные агенты

Эффективное применение методов молекулярной визуализации и лечения требует идентификации белков-мишеней, которые могут обнаруживать аберрантные клетки с высокой чувствительностью. Изменения ДНК, которые происходят при предраковых и злокачественных поражениях, необходимо учитывать, чтобы идентифицировать соответствующие белки-мишени.Разница между этими поражениями и их здоровыми окружающими клетками заключается в том, что первые проявляют геномные изменения, которые могут приводить к последующим изменениям уровней экспрессии генов. Эти измененные уровни экспрессии генов влияют на последующий клеточный фенотип и, таким образом, влияют на уровни экспрессии белков [23, 24].

Тем не менее, эти генетически обусловленные изменения уровней экспрессии генов неуловимы и обычно затмеваются негенетическими процессами, такими как циркадный ритм или постпрандиальные метаболические влияния [25].

Из-за минимального контраста флуоресценции NIR, создаваемого большинством тканей, исследования in vivo требуют экзогенных контрастных агентов . Такие нацеленные молекулярные агенты состоят из сигнального компонента и нацеливающего компонента. Контрастные агенты также должны иметь адекватное время контакта с мишенью для того, чтобы произошло связывание, и должны удерживаться мишенью, пока несвязанный материал очищается. Неконъюгированные органические NIR-флуорофоры обычно имеют размер менее 1,2 кДа, но имеют сильно различающиеся биораспределение и фармакокинетику, в зависимости от их заряда и свойств конъюгированной молекулы-мишени.По мере увеличения заряда на молекулу флуорофоры остаются внеклеточными, и их период полувыведения из плазмы пропорционально увеличивается [26]. Клиренс обычно достигается за счет комбинации почечной фильтрации и выведения с желчью.

Многие контрастные вещества для ИМО в настоящее время проходят доклинические и клинические исследования, и разрабатываются новые продукты лучшего качества [1, 4, 27, 28]. Для эффективного флуоресцентного отслеживания на основе красителя in vivo краситель должен эффективно и гомогенно окрашивать клетки, не влияя на их жизнеспособность или функцию, а также переноситься на дочерние клетки.Кроме того, пятно не следует переносить на соседние резидентные клетки, так как это сделает его бесполезным для отслеживания.

Индоцианин — один из важных классов органических флуорофоров. Индоцианин зеленый (ICG), один из наиболее распространенных из них, был одобрен FDA для использования человеком в 1958 году. Это один из наименее токсичных агентов, вводимых людям, с единственной побочной реакцией — редкой анафилаксией. Кроме того, ICG является тетрасульфированным; это увеличивает его растворимость и водный квантовый выход [29].Пик возбуждения этого класса находится между 760 и 800 нм, а пик излучения — между 790 и 830 нм [30, 31].

Еще одним важным аспектом для молекулярных зондов in vivo является токсичность. Без заряженных групп индоцианины могут быть довольно токсичными из-за их внутриклеточной аккумуляции [32]. Однако дисульфированный ICG используется для лечения людей более 50 лет и имеет отличный профиль безопасности. ICG использовался для множества приложений, включая ангиограммы глаза и мозга, определение границ опухоли после резекции и идентификацию поражений желудочно-кишечного тракта, и многие другие [30, 33-35].

Хотя ICG обеспечивает механизм контрастирования, его повышенная проницаемость и удерживание создают ограничения. По этой причине, а также для идентификации конкретных патологических тканей быстро растет интерес к разработке опухолеспецифических оптических контрастных агентов [1, 4, 27, 28].

Сегодня у нас есть множество нацеливающих компонентов, таких как небольшая молекула, пептид, антитело или аптамер, которые применяются к лиганд-направленным средствам визуализации.

Обзор лиганд-ориентированных агентов визуализации

Успех флуоресцентного индикатора как полезного инструмента визуализации зависит от нескольких характеристик; к ним относятся различные типы синтетических флуорофоров и их вводимые количества, а также нацеливающий фрагмент и тип «молекулы-носителя» [36].В качестве носителей красителя можно использовать несколько типов молекул. Моноклональные антитела, а также пептиды, лектины, фрагменты антител или наночастицы могут быть использованы для формирования «основы» индикатора. Все эти молекулы-носители имеют свои определенные плюсы и минусы; моноклональные антитела высокоспецифичны и допускают специфическое нацеливание, но их высокая молекулярная масса (приблизительно 150 кДа) приводит к медленной доставке, в то время как их длительный период полужизни и медленное вымывание вызывают высокий фоновый сигнал [37].

Пептидные индикаторы обладают благоприятными свойствами для использования in vivo, поскольку это молекулы с низким молекулярным весом, обеспечивающие высокое клональное разнообразие.Более того, их иммуногенность и их стоимость невысоки. Однако, поскольку небольшие пептидные индикаторы «вымываются» относительно быстро, для достижения адекватного накопления необходимо вводить высокие дозы индикатора . К другим недостаткам относятся их вариабельная аффинность, связанный с этим риск их недостаточной эффективности и неопределенность подходящего нацеливания [37, 38]. Поскольку на сайты связывания и нацеливающие части может влиять конъюгация с молекулами красителя, моноклональными антителами или лектинами большие размеры (20–200 кДа) менее подвержены этим рискам.Это приводит к большему прикреплению красителя и более высокой интенсивности флуоресценции на единицу. И последнее, но не менее важное: флуоресцентные индикаторы различаются по своему флуоресцентному «статусу». Можно провести различие между «всегда активными зондами» и так называемыми «интеллектуальными активируемыми зондами». Первый тип индикатора излучает флуоресценцию неселективно при возбуждении светом с определенной длиной волны. Другими словами, его специфичность и полезность зависят от биораспределения, а его сродство к связыванию с сайтом-мишенью по сравнению с накоплением несвязанного или неспецифически связанного агента определяет сигнал от опухоли к фону и его отличительные особенности [37-39].Напротив, «умные активируемые зонды» уникальны, потому что эти агенты сначала должны быть активированы конкретными биомаркерами, расположенными в целевом сайте, чтобы они возбудились. В исходном состоянии их флуоресцентная активность подавляется гашением молекул красителя, что делает флуорофор необнаружимым. После расщепления, например, из-за расщепления протеазами, эти зонды показывают значительное увеличение флуоресцентной активности [38-41]. Эта «активируемая» функция создает улучшенные отношения мишени к фону, что очень важно для небольших поражений и для раннего обнаружения поражений.Таким образом, эта «активируемая» функция делает эти индикаторы интересными для будущего клинического применения и дальнейших исследований, особенно в области эндоскопической визуализации. Кроме того, целевые флуоресцентные контрастные агенты имеют преимущество, потому что они сочетают визуализацию на основе отражательной способности в видимом диапазоне длин волн с экзогенными целевыми флуоресцентными контрастными агентами в ближнем ИК-диапазоне, демонстрируя относительно высокое отношение сигнала к фону [1, 13, 42-44] .

Флуоресцентные красители, возбуждаемые светом в спектре NIR (665–900 нм), также известном как так называемое «окно NIR», считаются оптимальными, поскольку они создают минимальную автофлуоресценцию ткани и обеспечивают максимальное проникновение в ткань.

В предыдущих исследованиях использовались флуорофоры, возбуждаемые светом видимого спектра (350–550 нм; например, FITC), которые производили сильный автофлуоресцентный сигнал и, следовательно, высокие фоновые сигналы или «визуальный шум» [4, 27, 45]. Низкая автофлуоресценция тканей человека в спектре ближнего ИК-диапазона улучшает соотношение мишени и фона. Во-вторых, длины волн ближнего ИК-диапазона проникают глубже в ткань-мишень, поскольку они менее подвержены помехам из-за поглощения тканью (например, гемоглобина) и рассеяния ткани [46].Наконец, флуоресценция NIR позволяет исследователю одновременно захватывать видимый белый свет и, таким образом, накладывать флуоресцентные сигналы на морфологические изображения в реальном времени.

Мульти- или гиперспектральная визуализация

Молекулярно-оптическая визуализация может быть определена как визуализация молекулярной сигнатуры клеток in vivo и биологического ответа (например, повышающая регуляция определенного рецептора клеточной поверхности), который может предшествовать видимым структурным изменениям. Однако ограниченный спектральный диапазон этих методов дает не более чем качественную картину эпителия.Методы с более точной выборкой спектрального отклика, такие как системы мульти- или гиперспектральной визуализации (MSI / HSI) (≈10 и 100 спектральных цветовых каналов, соответственно), могут позволить количественную оценку функциональных свойств ткани и более подробную статистическую классификацию спектральных изменений. которые возникают во время болезни [43, 44]. Например, было показано, что использование систем MSI / HSI на основе отражательной способности в биомедицинских приложениях увеличивает контраст при исследованиях сосудов, заживлении ран, офтальмологии, диагностике рака и для определения границ резекции опухоли [47-57].

Эти потенциальные молекулярные мишени и многообещающий подход к использованию молекулярно-целевых индикаторов для продвинутых, неинвазивных терапевтических целей в ближайшем будущем составляют поистине тераностический подход.

Молекулярные мишени

Клетки содержат субклеточные структуры и сигнальные вещества, ответственные за выполнение важных функций для выживания клеток. Из-за их специализированных функций и четко определенной природы эти структуры в идеале должны быть помечены в исследованиях клеточной биологии.В частности, использование конкретных красителей позволяет избирательно окрашивать определенные органеллы и сигнальные вещества без увеличения цитотоксичности. Специфическое окрашивание живых клеток может помочь ученым подтвердить идентичность конкретных белков или мишеней внутри клеток и, таким образом, достичь лучшего понимания клеточных процессов.

Основываясь на установленной роли фактора роста эндотелия сосудов А (VEGF-A) в ангиогенезе опухолей, он является ранним белком-мишенью для молекулярной визуализации предраковых и злокачественных поражений желудочно-кишечного тракта [58].Поскольку солидные опухоли не могут вырасти более чем на 2–3 мм ³ без адекватного кровоснабжения, большинство типов рака человека экспрессируют высокие уровни VEGF-A [58-63]. Следовательно, повышенные уровни VEGF-A присутствуют при ранних диспластических и злокачественных поражениях желудочно-кишечного тракта. Уровни VEGF-A увеличиваются по всей последовательности дисплазия-карцинома, что также известно как так называемый ранний ангиогенный переключатель [64, 65]. VEGF-A заметно сверхэкспрессируется, особенно в колоректальных поражениях, которые легко не заметить во время эндоскопии, таких как поражения SSA / P и аденомы Линча.

Возможность визуализации поражений толстой кишки в имитационной модели в сочетании с производством 800 CW-меченых антител на основе надлежащей производственной практики должна способствовать быстрому внедрению этого метода в клинических условиях (рис. 3).

Рис. 3.

Изображения, полученные во время молекулярной флуоресцентной колоноскопии ex vivo для опухолей, нацеленных на IgG-800CW (I) и бевацизумаб-800CW (II) (размер 3,3 мм). Эндоскопические изображения были получены с помощью видеоэндоскопа и пучка волокон.Изображения пучка волокон в белом свете, флуоресценции и составные изображения проецировались в реальном времени. Авторское право: Tjalma et al. [28].

Количественная флуоресцентная эндоскопия (QFE) — это новый метод, позволяющий визуализировать и количественно определять опухолевую ткань с флуоресцентной меткой [66]. В одном исследовании пациенты с местнораспространенным раком прямой кишки получали неоадъювантную химиолучевую терапию, а затем перенесли операцию для местного контроля заболевания (рис. 4).

Рис. 4.

Репрезентативные изображения процедуры количественной флуоресцентной эндоскопии (QFE) после неоадъювантной химиолучевой терапии пациента с остаточной опухолью ( A ), подслизистой опухолью ( B ), дисплазией слизистой оболочки высокой степени (HGD) ( C ) и патологический полный ответ ( D ).Слева направо: видеоэндоскопическое изображение опухоли прямой кишки в белом свете с высоким разрешением; изображение в белом свете от волоконно-оптического волокна QFE, за которым следует соответствующее изображение флуоресценции в ближней инфракрасной области (NIR), полученное с временем экспозиции 100 мс, и составное изображение обоих режимов. Максимальное количественно определенное значение флуоресценции отображено на изображении флуоресценции NIR. В крайнем правом столбце показано окрашивание хирургического образца HE, в котором указана патологическая стадия TNM. Авторское право: Tjalma et al.[66].

Идентификация пациентов с полным клиническим ответом перед операцией вызывает все больший интерес, поскольку консервативное лечение этих пациентов связано с высокой выживаемостью, снижением заболеваемости и улучшенными функциональными результатами [67–71]. Однако оценка ответа опухоли после неоадъювантной химиолучевой терапии является сложной задачей. QFE может нацеливаться на VEGF-A для обнаружения остаточной опухоли в прямой кишке после неоадъювантной химиолучевой терапии. Таким образом, QFE, нацеленный на VEGFA, может иметь дополнительную ценность для пациентов с местно-распространенным раком прямой кишки.

QFE обнаруживает значительно более высокую флуоресценцию в опухоли по сравнению с нормальной ректальной тканью и фиброзом и улучшает предсказательную силу окончательных результатов патологии у 16% пациентов по сравнению со стандартными МРТ и WLE [72].

Интересно, что 15–27% пациентов имели полный ответ на патологическое исследование [2, 3]. У нелеченных пациентов QFE явно показал усиленную флуоресценцию во всех опухолях прямой кишки по сравнению с нормальной тканью прямой кишки.

В заключение, результаты предварительных пилотных исследований, даже на небольшой группе пациентов, обнадеживают и представляют собой первый шаг к QFE для оценки ответа опухоли после неоадъювантного лечения [66].

Флуоресцентная визуализация также может использоваться для принятия решений относительно реакции на лечение. Фактор некроза опухоли (TNF) — это клеточный сигнальный белок (цитокин) при системном воспалении, который, как известно, участвует в регуляции иммунных клеток и обычно сверхэкспрессируется при воспалительном заболевании кишечника [73]. По этой причине ингибиторы TNF обычно используются в качестве терапевтических средств. Однако некоторые пациенты не реагируют на это.

Флуоресцентное антитело, направленное против TNF, уже было протестировано в клинических испытаниях на пациентах с болезнью Крона для прогнозирования ответа на последующую терапию анти-TNF.Можно показать, что этот диагностический подход к выполнению NIR-FME, нацеленного на TNF, на исходном уровне был в состоянии предсказать клинический и эндоскопический ответ на терапию на основе уровня экспрессии TNF в слизистой оболочке. Таким образом, пациенты, которым могут быть полезны схемы лечения анти-TNF, могут быть соответственно отобраны [74, 75]. Подобные подходы к молекулярной эндоскопии уже были успешно протестированы ex vivo для прогнозирования терапевтического ответа на терапию анти-α ₄ β ₇ антителом к ​​интегрину ведолизумабом у пациентов с болезнью Крона [73].

Заключение

Одной из основных целей исследования было облегчить использование FME в клинических условиях и проиллюстрировать потенциал FME как средства улучшения выявления поражений желудочно-кишечного тракта. Еще одна цель состояла в том, чтобы визуализировать молекулярную сигнатуру клеток in vivo и их биологический ответ.

FME, безусловно, является важной вехой в этой области, но потребуются технические улучшения, прежде чем процедуру можно будет интегрировать в клиническую практику.Потребуются дальнейшие исследования на более крупных исследуемых популяциях, чтобы проверить преимущества FME с точки зрения показателей выявления и стратегий надзора. Кроме того, текущие исследования выявили многообещающие молекулярные мишени для будущего использования. Эти новые мишени могут помочь улучшить чувствительность и специфичность визуализации. И последнее, но не менее важное: тераностическое применение молекулярно-направленных антител позволит проводить селективное лечение рака.

Результаты предварительных пилотных исследований обнадеживают и потенциально могут стать первым шагом к QFE для оценки реакции болезни после лечения.

Заявление о раскрытии информации

A. Hoffman не имеет конфликта интересов, о котором следует заявлять. М.Ф. Нойрат выступал в качестве консультанта для фармацевтических компаний, компаний по производству устройств или биотехнологий: Bionorica SE, e.Bavarian Health GmbH, Boehringer Ingelheim GmbH and Co. KG, F. Hoffmann La Roche GmbH, Genentech Inc., Hexal AG, Index Pharmaceuticals AB, Janssen-Cilag GmbH, MSD Sharp and Dohme GmbH, Pentax Europe GmbH, PPM Services SA и Takeda Pharma Vertrieb GmbH and Co. KG. Он также получал оплату за лекции, в том числе за обслуживание в бюро докладчиков: AbbVie Deutschland GmbH and Co.KG, Falk Foundation, Janssen-Cilag GmbH и Pentax Europe GmbH. Р. Атрейя и Т. Рат не заявляли о конфликте интересов.

Источники финансирования

Финансирование для этого исследования предоставлено не было.

Вклад авторов

А. Хоффман написал рукопись и отвечал за литературные исследования. Р. Атрейя, Т. Рат и М.Ф. Нейрат давал советы, особенно в области молекулярной визуализации.

Список литературы

1. Ли Дж. Х., Ван Т. Д..Молекулярная эндоскопия для прицельной визуализации пищеварительного тракта. Ланцет Гастроэнтерол Гепатол. 2016 Октябрь; 1 (2): 147–55.
2. Кришнамурти Р., Айер П.Г. Молекулярные биомаркеры, добавленные к эндоскопической визуализации с улучшенным изображением: улучшат ли они точность диагностики? Лучшие Практики Рес Клин Гастроэнтерол.2015 августа; 29 (4): 561–73.
3. Штурм М.Б., Ван Т.Д. Новые оптические методы наблюдения за пищеводом Барретта. Кишечник. 2015 ноя; 64 (11): 1816–23.
4. Джоши Б.П., Дуан Х, Квон Р.С., Пирака С., Эльмунзер Б.Дж., Лу С. и др.Мультимодальный эндоскоп может количественно определить широкополосное флуоресцентное обнаружение неоплазии Барретта. Эндоскопия. 2016 февраль; 48 (2): A1–13.
5. Ли CM, Энгельбрехт CJ, Soper TD, Helmchen F, Seibel EJ. Сканирующая волоконная эндоскопия с очень гибкими катетероскопами диаметром 1 мм для получения полноцветных изображений в широком поле зрения.J Biophotonics. 2010 июн; 3 (5-6): 385–407.
6. Qiu L, Pleskow DK, Chuttani R, Vitkin E, Leyden J, Ozden N, et al. Мультиспектральное сканирование во время эндоскопии позволяет определить биопсию дисплазии пищевода Барретта. Nat Med. 2010 Май; 16 (5): 603–6.
7. ди Пьетро М., Бурвинкель Д.Ф., Шариф М.К., Лю Х, Телакис Э., Лао-Сириейкс П. и др.Комбинация автофлуоресцентной эндоскопии и молекулярных биомаркеров — новый инструмент диагностики дисплазии пищевода Барретта. Кишечник. 2015, январь; 64 (1): 49–56.
8. Гарсия-Альенде ПБ, Глатц Дж., Кох М., Тьялма Дж. Дж., Хартманс Э., Тервисша ван Шелтинга АГ и др. На пути к клинически переводимому молекулярному руководству по флуоресценции NIR для колоноскопии.Биомед Опт Экспресс. 2013 декабрь; 5 (1): 78–92.
9. Ист Дж. Э., Сузуки Н., Ставринидис М., Гюнтер Т., Томас Х. Дж., Сондерс Б. П.. Узкополосная визуализация для колоноскопического наблюдения при наследственном неполипозном колоректальном раке. Кишечник. 2008 Янв; 57 (1): 65–70.
10. Рамсек Д., Харингсма Дж., Полей Дж. В., ван Путтен П., ван Деккен Х., Штайерберг Е. В. и др.Прямое сравнение видеоэндоскопии в белом свете с автофлуоресцентной эндоскопией для обнаружения аденомы у субъектов высокого риска. Кишечник. 2010 июн; 59 (6): 785–93.
11. Chung SJ, Kim D, Song JH, Kang HY, Chung GE, Choi J и др. Сравнение частоты обнаружения и пропусков узкополосной визуализации, хромоэндоскопии с гибкой спектральной визуализацией и белого света при скрининговой колоноскопии: рандомизированное контролируемое последовательное исследование.Кишечник. 2014 Май; 63 (5): 785–91.
12. Уотерхаус DJ, Фитцпатрик CR, ди Пьетро М., Бондиек С.Е. Новые оптические методы эндоскопического наблюдения за пищеводом Барретта. Ланцет Гастроэнтерол Гепатол. 2018 Май; 3 (5): 349–62.
13. Гарсия-Альенде ПБ, Глатц Дж., Кох М., Тьялма Дж. Дж., Хартманс Э., Тервисша ван Шелтинга АГ и др.На пути к клинически переводимому молекулярному руководству по флуоресценции NIR для колоноскопии. Биомед Опт Экспресс. 2013 декабрь; 5 (1): 78–92.
14. Burggraaf J, Kamerling IM, Gordon PB, Schrier L, de Kam ML, Kales AJ, et al. Обнаружение колоректальных полипов у людей с использованием внутривенно вводимого флуоресцентного пептида, направленного против c-Met.Nat Med. 2015 августа; 21 (8): 955–61.
15. О’Лири М.А., Боас Д.А., Ли XD, Шанс Б, Йодх АГ. Визуализация времени жизни флуоресценции в мутной среде. Opt Lett. 1996 Январь; 21 (2): 158–60.
16. Нциахристос V, Вайследер Р.Экспериментальная трехмерная реконструкция флуоресценции диффузных сред с использованием нормализованного борновского приближения. Opt Lett. 2001 июн; 26 (12): 893–5.
17. Рао Дж., Драгулеску-Андраси А., Яо Х. Флуоресцентная визуализация in vivo: последние достижения. Curr Opin Biotechnol. 2007 фев; 18 (1): 17–25.
18. Тромберг Б.Дж., Шах Н., Ланнинг Р., Церусси А., Эспиноза Дж., Фам Т. и др. Неинвазивная характеристика опухолей молочной железы in vivo с использованием спектроскопии миграции фотонов. Неоплазия. 2000, январь-апрель; 2 (1-2): 26–40.
19. Frangioni JV.Флуоресцентная визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне in vivo. Curr Opin Chem Biol. 2003 Октябрь; 7 (5): 626–34.
20. Ачилефу С. Освещение опухолей рецептор-специфическими оптическими молекулярными зондами. Technol Cancer Res Treat. 2004 август; 3 (4): 393–409.
21. Гросеник Д., Вабниц Х., Риннеберг Х. Х., Моэста К. Т., Шлаг П. М..Разработка оптического маммографа временной области и первые приложения in vivo. Appl Opt. 1999 Май; 38 (13): 2927–43.
22. Шах, К. и Вайследер, Р. Молекулярно-оптическая визуализация: приложения, ведущие к развитию современной терапии. NeuroRx. 2005 Апрель; 2 (2): 215–225.
23. Fehrmann RS, Karjalainen JM, Krajewska M, Westra HJ, Maloney D, Simeonov A, et al. Анализ экспрессии генов определяет глобальную чувствительность к дозировке генов при раке. Нат Жене. 2015 февраль; 47 (2): 115–25.
24. Фогельштейн Б., Фирон Э. Р., Гамильтон С. Р., Керн С. Е., Прайзингер А. С., Лепперт М. и др.Генетические изменения при развитии колоректальной опухоли. N Engl J Med. 1988 сентябрь; 319 (9): 525–32.
25. Kerbel RS. Ангиогенез опухоли: прошлое, настоящее и ближайшее будущее. Канцерогенез. 2000 Март; 21 (3): 505–15.
26. Хамаока Т., Кацумура Т., Мурасе Н., Нишио С., Осада Т., Сако Т. и др.Количественная оценка ишемической деоксигенации мышц с помощью ближней инфракрасной спектроскопии с временным разрешением. J Biomed Opt. 2000 Янв; 5 (1): 102–5.
27. Берд-Либерман Е.Л., Невес А.А., Лао-Сириейш П., О’Донован М., Новелли М., Ловат Л.Б. и др. Молекулярная визуализация с использованием флуоресцентных лектинов позволяет быстро эндоскопически идентифицировать дисплазию пищевода Барретта.Nat Med. 2012 Янв; 18 (2): 315–21.
28. Tjalma JJ, Garcia-Allende PB, Hartmans E, Terwisscha van Scheltinga AG, Boersma-van Ek W., Glatz J, et al. Молекулярная флуоресцентная эндоскопия, нацеленная на фактор роста эндотелия сосудов a для улучшения обнаружения колоректального полипа. J Nucl Med.2016 Март; 57 (3): 480–5.
29. Herbort CP, LeHoang P, Guex-Crosier Y. Схематическая интерпретация ангиографии с индоцианином зеленым при заднем увеите с использованием стандартного ангиографического протокола. Офтальмология. 1998 Март; 105 (3): 432–40.
30. Чен SJ, Ли А.Ф., Ли Флорида, Лю Дж. Х.Индоцианин-зеленый ангиография центральной серозной хориоретинопатии. Чжунхуа И Сюэ За Чжи (Тайбэй). 1999 Сен; 62 (9): 605–13.
31. Sima PD, Kanofsky JR. Цианиновые красители как защитники клеток K562 от повреждения фотосенсибилизированными клетками. Photochem Photobiol. 2000, апрель; 71 (4): 413–21.
32. Накаяма А., Бьянко А.С., Чжан С.Й., Лоуэлл Б.Б., Франджиони СП.Количественное определение перфузии коричневой жировой ткани у трансгенных мышей с использованием ближней инфракрасной флуоресцентной визуализации. Mol Imaging. 2003, январь; 2 (1): 37–49.
33. Herbort CP, LeHoang P, Guex-Crosier Y. Схематическая интерпретация ангиографии с индоцианином зеленым при заднем увеите с использованием стандартного ангиографического протокола.Офтальмология. 1998 Март; 105 (3): 432–40.
34. Хаглунд М.М., Хохман Д.В., Спенс А.М., Бергер М.С. Улучшенная оптическая визуализация глиом крысы и краев опухоли. Нейрохирургия. 1994 ноябрь, 35 (5): 930–40; обсуждение 940–1.
35. Хаглунд М.М., Бергер М.С., Хохман Д.В..Улучшенная оптическая визуализация глиом человека и краев опухоли. Нейрохирургия. 1996 Февраль; 38 (2): 308–17.
36. Кобаяси Х., Огава М., Алфорд Р., Чойк П.Л., Урано Ю. Новые стратегии дизайна флуоресцентных датчиков в медицинской диагностической визуализации. Chem Rev.2010 Май; 110 (5): 2620–40.
37. Чен К., Чен Х.Дизайн и разработка зондов молекулярной визуализации. Curr Top Med Chem. 2010. 10 (12): 1227–36.
38. Гетц М., Ван Т.Д. Молекулярная визуализация в эндоскопии желудочно-кишечного тракта. Гастроэнтерология. 2010 Март; 138 (3): 828–33.e1.
39. Weissleder R, Tung CH, Mahmood U, Bogdanov A Jr.Визуализация опухолей in vivo с помощью активируемых протеазами флуоресцентных зондов в ближнем инфракрасном диапазоне. Nat Biotechnol. 1999, апрель; 17 (4): 375–8.
40. Marten K, Bremer C, Khazaie K, Sameni M, Sloane B, Tung CH и др. Обнаружение диспластических аденом кишечника с помощью чувствительных к ферментам молекулярных маяков у мышей.Гастроэнтерология. 2002 Февраль; 122 (2): 406–14.
41. Funovics M, Weissleder R, Tung CH. Датчики протеазы для биовизуализации. Anal Bioanal Chem. Ноябрь 2003 г., 377 (6): 956–63.
42. Штурм М.Б., Ван Т.Д.Новые оптические методы наблюдения за пищеводом Барретта. Кишечник. 2015 ноя; 64 (11): 1816–23.
43. Лу Г, Халиг Л., Ван Д., Цинь X, Чен З. Г., Фей Б. Спектрально-пространственная классификация для неинвазивного обнаружения рака с использованием гиперспектральной визуализации. J Biomed Opt. 2014; 19 (10): 106004.
44. Гао Л., Смит RT. Оптическая гиперспектральная визуализация в микроскопии и спектроскопии — обзор сбора данных. J Biophotonics. 2015 июн; 8 (6): 441–56.
45. Штурм М.Б., Джоши Б.П., Лу С., Пирака С., Хонди С., Эльмунзер Б.Дж. и др.Прицельная визуализация неоплазии пищевода с флуоресцентно меченным пептидом: первые результаты среди людей. Sci Transl Med. 2013 Май; 5 (184): 184ra61.
46. Hilderbrand SA, Weissleder R. Флуоресценция в ближнем инфракрасном диапазоне: применение для молекулярной визуализации in vivo. Curr Opin Chem Biol. 2010 Февраль; 14 (1): 71–9.
47. Лу Г, Фей Б. Медицинская гиперспектральная визуализация: обзор. J Biomed Opt. 2014 Янв; 19 (1): 10901.
48. Джонсон В. Р., Уилсон Д. В., Финк В., Хумаюн М., Бирман Г.Моментальная гиперспектральная визуализация в офтальмологии. J Biomed Opt. 2007 январь-февраль; 12 (1): 014036.
49. Калин М.А., Коман Т., Параска С.В., Беркару Н., Савастру Р., Манеа Д. Анализ ран на основе гиперспектральной визуализации с использованием метода классификации согласованной фильтрации со смесью. J Biomed Opt.2015 Апрель; 20 (4): 046004.
50. Ren W, Gan Q, Wu Q, Zhang S, Xu R. Квази-одновременная мультимодальная визуализация оксигенации и перфузии кожных тканей. J Biomed Opt. 2015 декабрь; 20 (12): 121307.
51. Ли Х., Лю В., Донг Б., Калузны Дж. В., Фаузи А.А., Чжан Х.Ф.Снимок гиперспектрального изображения сетчатки с использованием компактной матрицы детекторов с разрешением спектрального диапазона. J Biophotonics. 2017 июн; 10 (6-7): 830–9.
52. Маккензи Л. Е., Чоудхари Т. Р., Макнот А. И., Харви А. Р.. Оксиметрия бульбарной конъюнктивы и эписклерального микроциркуляторного русла человека in vivo с использованием мультиспектральных снимков.Exp Eye Res. 2016, август; 149: 48–58.
53. Tate TH, Baggett B, Rice PF, Koevary JW, Orsinger GV, Nymeyer AC и др. Мультиспектральная флуоресцентная визуализация ткани яичников и маточных труб человека для выявления рака на ранних стадиях. J Biomed Opt. 2016 Май; 21 (5): 56005.
54. Хан З, Чжан А, Ван Х, Сунь З, Ван доктор медицины, Се Т.Использование гиперспектральной визуализации in vivo для разработки системы поддержки бесконтактной эндоскопической диагностики злокачественных колоректальных опухолей. J Biomed Opt. 2016 Янв; 21 (1): 16001.
55. Кумаширо Р., Кониси К., Чиба Т., Акахоши Т., Накамура С., Мурата М. и др. Интегрированная эндоскопическая система на основе оптического изображения и анализа гиперспектральных данных для обнаружения рака прямой кишки.Anticancer Res. 2016 август; 36 (8): 3925–32.
56. Ливсли С.Дж., Уолтерс М., Лопес С., Бейкер Т., Фавро П.Ф., Рич Т.К. и др. Сканирование возбуждения флуоресценции с гиперспектральной визуализацией для обнаружения рака толстой кишки. J Biomed Opt. 2016 Октябрь; 21 (10): 104003.
57. Панасюк С.В., Ян С., Фаллер Д.В., Нго Д., Лью Р.А., Фриман Дж. Э. и др.Медицинская гиперспектральная визуализация для облегчения идентификации остаточной опухоли во время операции. Cancer Biol Ther. 2007 Март; 6 (3): 439–46.
58. Kerbel RS. Ангиогенез опухоли. N Engl J Med. 2008 Май; 358 (19): 2039–49.
59. Kerbel RS.Ангиогенез опухоли: прошлое, настоящее и ближайшее будущее. Канцерогенез. 2000 Март; 21 (3): 505–15.
60. Folkman J, Watson K, Ingber D, Hanahan D. Индукция ангиогенеза во время перехода от гиперплазии к неоплазии. Природа. 1989 Май, 339 (6219): 58–61.
61. Auvinen MI, Sihvo EI, Ruohtula T., Salminen JT, Koivistoinen A, Siivola P, et al.Начальный ангиогенез в эпителии Барретта и лимфангиогенез при аденокарциноме Барретта. J Clin Oncol. Июль 2002; 20 (13): 2971–9.
62. Kleespies A, Guba M, Jauch KW, Bruns CJ. Фактор роста эндотелия сосудов при раке пищевода. J Surg Oncol. 2004 Август; 87 (2): 95–104.
63. Tjalma JJ, Garcia-Allende PB, Hartmans E, Terwisscha van Scheltinga AG, Boersma-van Ek W., Glatz J, Молекулярно-управляемая эндоскопия, нацеленная на фактор роста эндотелия сосудов А для улучшения обнаружения колоректального полипа. J Nucl Med. 2015 декабрь: jnumed.115.166975.
64. Гриффитс Э.А., Притчард С.А., МакГрат С.М., Валентайн Х.Р., Прайс П.М., Уэлч И.М. и др.Повышение экспрессии индуцируемых гипоксией белков в последовательности метаплазия-дисплазия-аденокарцинома Барретта. Br J Рак. 2007 Май; 96 (9): 1377–83.
65. Мёбиус Ч., Стейн Х. Дж., Беккер И., Фейт М., Тайзен Дж., Гайс П. и др. «Ангиогенный переключатель» в прогрессировании метаплазии Барретта в аденокарциному пищевода.Eur J Surg Oncol. 2003 декабрь; 29 (10): 890–4.
66. Tjalma JJJ, Koller M, Linssen MD, Hartmans E, de Jongh S, Jorritsma-Smit A, et al. Количественная флуоресцентная эндоскопия: инновационный подход к эндоскопии для оценки эффективности неоадъювантного лечения местнораспространенного рака прямой кишки.Кишечник. 2020 Март; 69 (3): 406–410.
67. Хабр-Гама А., Перес Р.О., Проскуршим И., Кампос Ф.Г., Надалин В., Поцелуй Д. и др. Паттерны неудач и выживаемость для неоперативного лечения дистального рака прямой кишки стадии c0 после неоадъювантной химиолучевой терапии. J Gastrointest Surg. 2006 декабрь; 10 (10): 1319–28.
68. Smith JD, Ruby JA, Goodman KA, Saltz LB, Guillem JG, Weiser MR, et al. Безоперационное ведение рака прямой кишки с полным клиническим ответом после неоадъювантной терапии. Ann Surg. 2012 декабрь; 256 (6): 965–72.
69. Аппельт А.Л., Плеен Дж., Харлинг Х., Йенсен Ф.С., Йенсен Л.Х., Йоргенсен Дж. К. и др.Высокодозная химиолучевая терапия и бдительное ожидание при дистальном раке прямой кишки: проспективное обсервационное исследование. Ланцет Онкол. 2015 августа; 16 (8): 919–27.
70. Маас М., Свекла-Тан Р.Г., Ламбрегтс Д.М., Ламмеринг Дж., Нелеманс П.Дж., Энгелен С.М. и др. Политика выжидания для лиц, полностью ответивших на лечение после химиолучевой терапии рака прямой кишки.J Clin Oncol. 2011 декабрь; 29 (35): 4633–40.
71. Ренехан А.Г., Малкомсон Л., Эмсли Р., Голлинз С., Мо А., Мьинт А.С. и др. Подход «наблюдай и жди» в сравнении с хирургической резекцией после химиолучевой терапии для пациентов с раком прямой кишки (проект OnCoRe): когортный анализ с сопоставлением оценок склонности.Ланцет Онкол. 2016 Февраль; 17 (2): 174–83.
72. Tjalma JJJ, Koller M, Linssen MD, Hartmans E, de Jongh S, Jorritsma-Smit A, et al. Количественная флуоресцентная эндоскопия: инновационный подход к эндоскопии для оценки эффективности неоадъювантного лечения местнораспространенного рака прямой кишки. Кишечник.2020 Март; 69 (3): 406–410.
73. Рат Т., Боярски С., Нейрат М.Ф., Атрея Р. Молекулярная визуализация экспрессии интегрина α4β7 слизистой оболочки с флуоресцентным антиадгезионным антителом ведолизумабом при болезни Крона. Gastrointest Endosc. 2017 август; 86 (2): 406–8.
74. Атрея Р., Нейрат М.Ф.Прогнозирование терапевтического ответа с помощью молекулярной визуализации in vivo при воспалительных заболеваниях кишечника. Dig Dis. 2016; 34 (5): 552–7.
75. Атрея Р., Нойманн Х., Нойферт С., Вальднер М.Дж., Биллмайер У., Цопф Й. и др. Визуализация in vivo с использованием флуоресцентных антител к фактору некроза опухоли позволяет прогнозировать терапевтический ответ при болезни Крона.Nat Med. 2014 Март; 20 (3): 313–8.
76. Thong PS, Olivo M, Chin WW, Bhuvaneswari R, Mancer K, Soo KC. Клиническое применение флуоресцентной эндоскопической визуализации с использованием гиперицина для диагностики поражений полости рта человека. Br J Рак. 2009 ноябрь; 101 (9): 1580–4.

---

Автор Контакты

Артур Хоффман

Отделение внутренней медицины III, Клиника Ашаффенбург-Альценау

Am Hasenkopf 1

DE – 63739 Ашаффенбург (Германия)

[email protected]

---

Подробности статьи / публикации

Предварительный просмотр первой страницы

Поступила: 8 января 2020 г.
Дата принятия: 15 января 2020 г.
Опубликована онлайн: 24 марта 2020 г.
Дата выпуска: апрель 2020

Количество страниц для печати: 9
Количество рисунков: 4
Количество столов: 0

ISSN: 2297-4725 (печатный)
eISSN: 2297-475X (онлайн)

Для дополнительной информации: https: // www.karger.com/VIS

---

Авторские права / Дозировка препарата / Заявление об ограничении ответственности

Авторские права: Все права защищены. Никакая часть данной публикации не может быть переведена на другие языки, воспроизведена или использована в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись, микрокопирование или с помощью какой-либо системы хранения и поиска информации, без письменного разрешения издателя. .
Дозировка лекарства: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор и дозировка лекарства, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации.Тем не менее, ввиду продолжающихся исследований, изменений в правительственных постановлениях и постоянного потока информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на них, читателю рекомендуется проверять листок-вкладыш для каждого препарата на предмет любых изменений показаний и дозировки, а также дополнительных предупреждений. и меры предосторожности. Это особенно важно, когда рекомендованным агентом является новый и / или редко применяемый препарат.
Отказ от ответственности: утверждения, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и соавторам, а не издателям и редакторам.Появление в публикации рекламы и / или ссылок на продукты не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности. Издатель и редактор (-ы) не несут ответственности за любой ущерб, причиненный людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в контенте или рекламе.

Руководство по флуоресценции | Abcam

Руководство по работе флуоресцентных и тандемных красителей.

Просмотрите нашу диаграмму флуорохромов, быстрое и простое руководство, которое поможет вам выбрать наиболее подходящие флуорохромы для вашего следующего эксперимента.

Как работает флуоресценция?

1. Электромагнитная энергия от лазера, настроенного на правильную длину волны, будет обеспечивать нужное количество энергии электрону в молекуле флуоресцентного красителя.Это характерная длина волны возбуждения для молекулы. Энергия поглощается этим электроном.
2. При поглощении этой энергии электрон переходит в состояние возбуждения на следующем уровне энергии (Es).
3. Наконец, эта энергия высвобождается в виде фотона (флуоресценция), и электрон возвращается на более низкий энергетический уровень. Количество высвобождаемой энергии будет определяться тем, насколько сильно электрон опускается вниз по энергетическим уровням, которые всегда будут одинаковыми в одной и той же флуоресцентной молекуле.Это определит длину волны фотона и цвет наблюдаемой флуоресценции, придающий флуоресцентному красителю его характерную длину волны излучения.

Как работают тандемные красители?

Тандемные флуоресцентные красители представляют собой конъюгированные «двойные» флуоресцентные молекулы, например PE-Cy5. На антителе они будут достаточно близко, чтобы энергия могла передаваться между ними. Используемая длина волны лазерного возбуждения будет возбуждать только молекулу-донор (например, PE) — это не будет правильная длина волны для возбуждения молекулы-акцептора.Энергия, затем высвобождаемая из молекулы-донора, будет иметь правильную длину волны, чтобы возбуждать электрон в молекуле-акцепторе. Затем молекула-акцептор будет выделять энергию в виде фотона на своей длине волны.

Так, например, PE-Cy5 будет возбуждать на длине волны возбуждения для PE (565 нм) и излучать на длине волны излучения для Cy5 (670 нм).

1. Электромагнитная энергия от лазера, настроенного на правильную длину волны, будет обеспечивать нужное количество энергии электрону в молекуле донорного флуоресцентного красителя.Это характерная длина волны возбуждения для молекулы. Энергия поглощается этим электроном.
2. При поглощении этой энергии электрон переходит в состояние возбуждения на следующем уровне энергии (Es).
3. Этот электрон выделяет энергию в виде фотона. Электрон возвращается на более низкий энергетический уровень. Энергия высвобождается в виде фотона. Затем это возбуждает электрон в тандемной молекуле красителя, который перемещается на следующий энергетический уровень.
4. Наконец, эта энергия высвобождается в виде фотона (флуоресценция), и электрон возвращается на более низкий энергетический уровень.Количество высвобождаемой энергии будет определяться тем, насколько сильно электрон опускается вниз по энергетическим уровням, которые всегда будут одинаковыми в одной и той же флуоресцентной молекуле. Это определит длину волны фотона и цвет наблюдаемой флуоресценции.

Диаграмма флуорохромов — полное руководство

Если вам нужно выбрать один или несколько флуорохромов, мы составили новую диаграмму флуорохромов, чтобы сделать процесс быстрым и простым. Он содержит выровненные спектры излучения и возбуждения для 30 наиболее часто используемых флуорохромов с информацией о популярных инструментальных лазерах и фильтрах, изображенных на диаграмме для облегчения визуализации.