Fluorescent Bioprobes

荧光生物探针——生命科学研究的核心

生物荧光探针是一类化合物,它能够吸收特定波长的光,发射出波长更长的光,从而产生各种颜色的光。早在20世纪30年代,生物荧光探针就用于生物标记和染色。从那时起,生物荧光标记技术就取得了长足的进步。生物学家现在可以使用多种不同颜色、结构各异、不同类型功能化修饰的荧光生物探针。

简化生物探针表征

各种各样的荧光探针,如有机染料、生物标记物和发荧光纳米结构材料等,因其一直在生命科学领域被广泛使用,从而得到深入研究。
考虑到HORIBA分析解决方案的互补性,HORIBA可以成为您全面的合作伙伴,在您的生物探针合成和使用各个阶段提供支持。

这项全面的服务覆盖荧光、粒径分析、AFM、拉曼和XRF等多种表征技术手段,有助于深入探究生物探针的光学特性、尺寸、形态和组成。

什么是荧光生物探针?

荧光生物探针是在受激时会产生各种颜色荧光的化合物,在生物学和医学等领域有重要应用。

光谱解决方案

HORIBA 为生命科学领域研究人员提供了多种科研设备,以帮助大家全面探究生物探针的特性。

生物探针应用展示

听听科学家为您揭示他们如何在科研中协同运用HORIBA仪器。
 

应用报告及网络研讨会

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什么是荧光生物探针?

生物荧光探针是一类化合物,它能够吸收特定波长的光,发射出波长更长的光,从而产生各种颜色的光。早在20世纪30年代,生物荧光探针就用于生物标记和染色。从那时起,生物荧光标记技术就取得了长足的进步。生物学家现在可以使用多种不同颜色、结构各异、不同类型功能化修饰的荧光生物探针。

荧光生物探针有什么作用?

荧光生物探针被广泛应用于各种研究领域。例如,通过免疫荧光指示样本中存在目标抗原的抗体标签,在基因转染细胞时的报告分子,用于核酸定量检测的染色剂和细胞健康指标。

选择荧光探针之前要考虑什么?

荧光探针

  • 成本
  • 靶标的特异性
  • 亮度
  • 对生命过程的干扰
  • 光稳定性

检测

  • 斯托克斯位移
  • 寿命
  • 激发和发射
  • 吸光度
  • 量子产率
  • A-TEEM(同步吸收-透射三维荧光)
  • FRET(荧光共振能量转移)

环境

  • 目标物丰度
  • 稳定性
  • 背景噪音
  • 溶剂极性
  • 酸碱度
  • 温度

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荧光探针如何分类?

有机探针

有机探针主要是通过化学合成方法进行制备的,但一部分有机探针也可以在自然界发现,例如从植物中提取可得。在这里可以找到常用于荧光显微镜标记的探针,如荧光素和罗丹明。

生物标记

生物荧光探针属于大分子,通常是荧光蛋白,最为著名的是GFP(绿色荧光蛋白)。DNA可以划归这一类,其自身不发荧光,但一旦与荧光基团结合,就可以用作生物标记。

荧光纳米材料

纳米材料通过设计特定的化学功能化修饰和精确的结构调控以产生独特的荧光发射。这类材料包含多种类型,例如金属纳米团簇、核壳荧光团、量子点以及超分子组装等。

光谱解决方案

在开发和使用常见的生物探针的过程中,对各类表征工具的需求日益增加。无论是确定生物探针的荧光发射曲线,测量其尺寸,还是评估其元素的组成或分子特征。

荧光光谱法是研究荧光生物探针的常用技术,无论是在研究荧光生物探针的内在性质,还是探究它们随物理化学环境的变化而变化。

为了充分探究生物荧光探针的性质,其它技术,如粒径表征(Zeta电位)和拉曼光谱被广泛的用于补充信息的获取。全世界的科学家都在使用我们的设备,以快速反馈获取用于优化改进其工艺方向。

荧光

荧光技术可以在整个合成过程中评估生物标记物的性质,从而更好的理解它们的行为和与生物靶标潜在的相互作用。

  • 激发/发射峰值波长的位移
  • 信号强度
  • 寿命
  • 量子产率
  • 吸光度
  • 荧光共振能量转移(FRET)
  • 荧光寿命成像(FLIM)
  • 各向异性
  • 三维荧光(EEMs)

粒径分布和表面特性

荧光纳米粒子的光学性质可以通过调控其尺寸进行微调,这是决定荧光发光位置和纯度的关键参数。

吸收、分布、代谢、排泄和毒性等取决于多种因素,例如大小、电荷和浓度。

  • 颗径大小
  • 粒径分布
  • 聚集状态

结构和分子组成

拉曼光谱是研究生物分子结构和组成特性的重要工具。

拉曼光谱可以用于生命科学中细胞和组织的高光谱分子成像及医学诊断。在荧光探针应用领域,拉曼光谱技术可以提供关于成份和纯度的补充信息。

  • 纯度
  • 纳米颗粒可视化(落射荧光)
  • 分散
  • 组成

形貌分析

原子力显微镜(AFM)非常适合表征荧光纳米结构。AFM能够实现三维可视化,并提供许多物理特性的信息,包括尺寸、形貌、表面纹理和粗糙度。除此之外,AFM还能提供统计信息,包括尺寸、表面积和体积分布等。

  • 纳米颗粒可视化
  • 尺寸
  • 机械性能
  • 形态学

元素组成

Micro-XRF是一种强大的非破坏性的分析技术,可以为生物探针表征提供补充信息。该技术的元素成像的功能能够检测主要元素,适用于快速检测和污染物识别。

  • 元素组成
  • 同质性
  • 污染物检测

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生物探针的应用

听听科学家为您揭示他们如何在科研中协同运用HORIBA仪器:

Ramsay, H., Simon, D., Steele, E., Hebert, A., Oleschuk, R. D., & Stamplecoskie, K. G. (2018). The power of fluorescence excitation–emission matrix (EEM) spectroscopy in the identification and characterization of complex mixtures of fluorescent silver clusters. RSC advances, 8(73), 42080-42086.

利用A-TEEM光谱的特性,这项研究表明A-TEEM指纹能够分辨不同银簇中的独特荧光性质。作者还使用平行因子分析(PARAFC)来佐证由复杂混合物组成的银簇A-TEEM指纹信息中包含三种不同化合物。这项工作的顺利进行还得益于Duetta内搭载的具有红外探测能力的CCD,实现一些组分发射超过850 nm的荧光表征。

根据这项工作,作者得出结论,“基于这些发现,EEM光谱可以作为一种强大的技术来确定复杂混合物的纯度。特别是,当其它技术,例如质谱,无法充分表征给定的材料时。” Kevin Stamplecoskie博士,材料与物理方向助理教授。

根据这项工作,作者得出结论,“基于这些发现,EEM光谱可以作为一种强大的技术来确定复杂混合物的纯度。特别是,当其它技术,例如质谱,无法充分表征给定的材料时。” Kevin Stamplecoskie博士,材料与物理方向助理教授。

Altinolcek, N., Battal, A., Tavasli, M., Peveler, W. J., Holly, A. Y., & Skabara, P. J. (2020). Synthesis of novel multifunctional carbazole-based molecules and their thermal, electrochemical and optical properties. Beilstein journal of organic chemistry, 16(1), 1066-1074.

“我们团队的工作重点是开发新的化学探针和传感器——特别是我们合成具有特定的靶向标记能力的发光小分子和纳米材料,以应对各种生物挑战。”我们感兴趣的一个领域是构建传感阵列,利用一组发光传感器之间的交叉验证反应来获取目标蛋白的“指纹”信息。利用这种方法,结合传统的互作方法,我们正在开发肝纤维化检测试剂盒。

“我们使用HORIBA Duetta在发光材料合成和修饰的过程中对其评估。得益于CCD检测器,Duetta的快速检测能力让我们惊喜。我们通过EEM测试来研究混合物发光传感器。在未来,我们考虑引入Peltier半导体温控附件,同时利用吸收和荧光来研究不同温度条件下的反应动力学。其他科研工作者的研究工作覆盖光伏、LED材料以及水污染物,充分展示了Duetta的灵活性和多功能。”Willian Peveler博士,LKAS研究员

这篇研究论文指出基于Duetta设备所进行的EEM测试是如何通过快速测量简化新化学探针的开发过程。

前沿用户报道系列 展示了HORIBA在荧光生物探针方面的应用,展示用于荧光生物探针分析的HORIBA解决方案:

方式升级,糖尿病管理更智能

Robert Tromans in his lab with a HORIBA Duetta

有毒?荧光探测解读纳米粒子的健康隐患

Prabir Dutta, Ph.D., of Ohio State University

荧光光谱技术成为识别疼痛的关键

光动力学疗法抗癌新突破——新型近红外光敏剂

Gang Han, Ph. D, the principal investigator at Han Lab

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应用文档及在线讲座

HORIBA提出了一系列应用笔记和网络研讨会,介绍了荧光生物探针表征的分析解决方案。

更多应用文档

更多在线讲座

新型荧光探针的开发:Duetta二合一光谱解决方案

生物探针表征的分析解决方案

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