活细胞成像技术作为生命科学研究的重要手段,使研究人员能够在接近生理状态下实时观察细胞的动态过程。荧光探针染料作为活细胞成像的核心工具,其选择与应用直接关系到实验结果的准确性与可靠性。随着细胞生物学研究的不断深入,针对细胞膜、线粒体、内质网、脂滴等亚细胞结构的特异性探针需求持续增长,市场对探针的选择性、光稳定性及低细胞毒性提出了更高要求。在此背景下,系统梳理各类活细胞成像专用探针的特点与选择方法,对于科研工作者的实验设计具有实际参考价值。
一、活细胞成像探针染料概述
活细胞成像专用探针染料是一类能够特异性标记活细胞内特定结构或分子的荧光化合物。与固定细胞染色不同,活细胞探针需具备良好的细胞膜通透性、低细胞毒性以及适宜的光学特性,以确保在长时间成像过程中维持细胞活性与荧光信号的稳定性。根据靶向细胞器的不同,常见活细胞探针可分为细胞膜探针、线粒体探针、内质网探针和脂滴探针等类别。
二、各类型探针产品介绍与操作使用
1.细胞膜荧光探针
细胞膜探针主要用于标记细胞膜结构,追踪细胞形态变化、细胞融合及细胞迁移等过程。以Di系列探针(DiI、DiO、DiD、DiR)为代表,该类探针属于长链亲脂性二烷基碳菁类荧光染料家族。当探针与细胞膜结合后,其荧光强度显著增强,具有较高的淬灭常数和激发态寿命。
操作使用方面,Di系列探针可直接染色活细胞或组织。以DiO为例,产品以高氯酸盐形式提供,储存条件为-20℃干燥保存。染色时需将探针配制为适宜浓度的工作液(常用浓度为5-10μM),与细胞共孵育后即可在相应荧光通道下观察。四种染料呈现不同荧光颜色——DiI为橙红色荧光、DiO为绿色荧光、DiD为红色荧光、DiR为深红色荧光,为多色彩荧光成像分析提供了便捷工具。DiD可被633nm氦氖激光激发,特别适合标记具有本底荧光的细胞和组织;DiR发射的红外光可高效穿过细胞和组织,适用于体内活体成像与示踪研究。
2.线粒体荧光探针
线粒体探针主要用于标记活细胞内的线粒体结构,监测线粒体形态变化及膜电位状态。常见线粒体探针包括MitoTracker系列(GreenFM、RedCMXRos、OrangeCMTMRos等)以及JC-1、JC-10等膜电位检测探针。
MitoTracker系列探针可被动运输穿过细胞膜并直接聚集在活性线粒体上。其中MitoTrackerGreenFM的定位不受线粒体膜电位影响,可染活细胞;MitoTrackerOrangeCMTMRos则利用线粒体膜电位进行标记(Ex/Em:551/576nm)。JC-1和JC-10则用于检测线粒体膜电位变化,以电势依赖性的方式积聚在线粒体内。操作时需根据具体探针类型选择相应的工作浓度与孵育条件,注意部分探针在醛类固定后可能导致荧光信号丢失。
3.内质网荧光探针
内质网探针用于选择性标记活细胞的内质网结构。ER-Tracker系列探针具有细胞膜透过性,对活细胞内质网具有高度选择性,在较低浓度即可实现染色,且对细胞几乎无毒性。该系列探针由BODIPY荧光染料与Glibenclamide偶联而成,利用格列本脲与内质网上富集的ATP敏感型K+通道磺脲受体的高度结合实现靶向定位。
操作使用方面,ER-Tracker产品以1mMDMSO储存液形式提供。使用前需将产品回温至室温并短暂离心。工作液配制时可按1:1000至1:3000的比例稀释。以1:1000比例为例,每10μl储存液可配制10ml工作液。工作液使用前需37℃预温育,与细胞共孵育15-30分钟后洗涤即可观察。染色后用醛类固定剂处理可部分保留活细胞的染色特征。ER-TrackerRed的Ex/Em为587/615nm(适用TRITC滤片);ER-TrackerGreen的Ex/Em为504/511nm(适用FITC滤片)。
4.脂滴荧光探针
脂滴是细胞内储存中性脂质的细胞器,脂滴探针用于标记和示踪脂滴的分布与动态变化。中性脂滴荧光探针可用于活细胞中脂滴的特异性染色。
三、探针染料的选择方法
选择活细胞成像探针时,建议从以下几个方面综合考虑:
1.根据目标细胞器选择。明确实验所需标记的亚细胞结构,选择对应的特异性探针类别——细胞膜选用Di系列探针,线粒体选用MitoTracker系列或JC-1/JC-10,内质网选用ER-Tracker系列。
2.根据荧光通道与仪器配置选择。需确认实验室显微镜或流式细胞仪配备的激发光源与滤光片系统是否与探针的激发/发射光谱匹配。
3.根据实验用途选择。长期追踪实验建议选择光稳定性好、细胞毒性低的探针;多色共染实验需注意不同探针之间光谱重叠的最小化。
4.根据样品类型选择。部分探针适用于活细胞与固定细胞,部分仅适用于活细胞;某些探针(如DiR)因红外光穿透力强而特别适合体内成像。
四、上海复申生物科技有限公司及其产品
上海复申生物科技有限公司(FUSHENBIO)成立于2011年,是一家集研发、销售、技术服务于一体的企业。公司以荧光探针、分子探针、核酸/蛋白质标记、细胞检测等技术和产品为研发核心,产品广泛应用于基因合成、细胞检测、活体示踪、抗体标记、新药筛选等领域。复申生物服务全国各地的众多高校、科研单位、卫生检验检疫部门、环境保护部门、知名药企及CRO公司。产品线覆盖免疫学、细胞生物学、分子生物学、细菌学、遗传学、生物化学、蛋白质学、细胞治疗等领域。2018年江苏分公司成立(南京安赛利生物科技有限公司)。公司主要代理品牌包括AffinityBiosciences、美国ZYMORESEARCH、HUABIO华安生物等。
在产品方面,复申生物提供多品类活细胞成像探针:
细胞膜探针方面,提供DiI(FS1190,橙红色荧光)、DiO(FS1189,绿色荧光)、DiD(FS1192,红色荧光)、DiR(FS1193,深红色荧光)等Di系列探针,纯度≥95%-98%。
线粒体探针方面,提供MitoTrackerRedCMXRos(M7512)、MitoTrackerRedCM-H2Xros(M7513)、MitoTrackerGreenFM(M7514)等,以及JC-1线粒体膜电位检测试剂盒(FS1166)和JC-10探针。
内质网探针方面,提供ER-TrackerRed(FS1342,Ex/Em=587/615nm)和ER-TrackerGreen(FS1343,Ex/Em=504/511nm),以1mMDMSO储存液形式提供。
脂滴探针方面,提供中性脂滴荧光探针。此外,复申生物还提供活细胞示踪探针、溶酶体探针、高尔基体探针等多种细胞生物学研究工具。
活细胞成像专用探针染料的选择与应用,需要研究者根据目标细胞器、仪器配置及实验目的进行综合考量。从细胞膜的Di系列探针到线粒体的MitoTracker与JC系列,从内质网的ER-Tracker到脂滴的中性脂滴探针,各类产品为亚细胞结构研究提供了多样化的工具选择。上海复申生物科技有限公司凭借其全面的产品线与技术服务,为生命科学研究领域提供了较为完整的活细胞成像探针解决方案。
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