stringtranslate.com

флуоресцеин

Флуоресцеин — органическое соединение и краситель на основе ксантенового трициклического структурного мотива, формально относящийся к семейству триарилметиновых красителей. Он доступен в виде темно-оранжевого/красного порошка, слабо растворимого в воде и спирте. Он широко используется в качестве флуоресцентного индикатора для многих применений. [1]

Цвет его водных растворов зеленый при отражении и оранжевый при просвечивании (его спектральные свойства зависят от pH раствора), [2] что можно заметить, например, на пузырьковых уровнях , в которых в качестве красителя к раствору добавляется флуоресцеин. спирт наполняет трубку , чтобы улучшить видимость содержащегося внутри пузырька воздуха. Более концентрированные растворы флуоресцеина могут даже казаться красными (поскольку в этих условиях почти все падающее излучение повторно поглощается раствором).

Он включен в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [3]

Использование

Флуоресцеин натрия, натриевая соль флуоресцеина, широко используется в качестве диагностического инструмента в области офтальмологии и оптометрии , где флуоресцеин для местного применения используется при диагностике ссадин роговицы , язв роговицы и герпетических инфекций роговицы . Он также используется при подборе жестких газопроницаемых контактных линз для оценки слезного слоя под линзой. Он доступен в виде стерильных одноразовых пакетиков, содержащих безворсовые бумажные аппликаторы, пропитанные раствором флуоресцеина натрия. [4]

Эфир тироксина и флуоресцеина используется для количественного определения концентрации тироксина в крови . [1]

Флуоресцеин также известен как красящая добавка ( D&C Yellow № 7). Динатриевая соль флуоресцеина известна как уранин или D&C Yellow no. 8.

Флуоресцеин является предшественником красного красителя эозина Y путем бромирования. [1]

Безопасность

Пероральное и внутривенное применение флуоресцеина может вызвать побочные реакции , включая тошноту , рвоту , крапивницу , острую гипотонию , анафилактическую реакцию и связанные с ней анафилактоидные реакции , [5] [6] вызывающие остановку сердца [7] и внезапную смерть из-за анафилактического шока . [8] [9]

При внутривенном применении чаще всего возникают побочные реакции, включая внезапную смерть, но это может отражать более широкое использование, а не больший риск. Сообщалось, что как пероральное, так и местное применение вызывало анафилаксию, [10] [11], включая один случай анафилаксии с остановкой сердца ( реанимация ) после местного применения в виде глазных капель. [7] Сообщаемая частота побочных реакций варьируется от 1% до 6%. [12] [13] [14] [15] Более высокие показатели могут отражать исследуемую популяцию, которая включает более высокий процент людей с предшествующими побочными реакциями. Риск возникновения нежелательной реакции в 25 раз выше, если у человека уже была побочная реакция. [14] Риск можно снизить за счет предварительного ( профилактического ) применения антигистаминных препаратов [16] и быстрого оказания неотложной помощи при любой последующей анафилаксии. [17] Простой прик-тест может помочь выявить лиц, подвергающихся наибольшему риску возникновения побочных реакций. [15]

Химия

Флуоресцеин под УФ- освещением
Спектры возбуждения и эмиссии флуоресценции флуоресцеина

Флуоресценция этой молекулы очень интенсивна; пик возбуждения происходит при 495  нм , а пик эмиссии при 520 нм. Значения для депротонированной формы в основном растворе.

Флуоресцеин имеет p K a 6,4 [18], и его ионизационное равновесие приводит к зависимому от pH поглощению и эмиссии в диапазоне от 5 до 9. Кроме того, время жизни флуоресценции протонированных и депротонированных форм флуоресцеина составляет примерно 3 и 4 ns, что позволяет определять pH на основе измерений, не основанных на интенсивности. Время жизни можно восстановить с помощью коррелированного по времени подсчета одиночных фотонов или флуориметрии с фазовой модуляцией . При исчерпывающем облучении видимым светом флуоресцеин разлагается с выделением фталевой и муравьиной кислот и угарного газа , эффективно действуя как фото- КОРМ . [19]

Флуоресцеин имеет изобестическую точку (равное поглощение для всех значений pH ) при 460 нм.

Производные

Изотиоцианат флуоресцеина и фосфорамидит 6-FAM

Известны многие производные флуоресцеина. Примеры:

В синтезе олигонуклеотидов несколько фосфорамидитных реагентов, содержащих защищенный флуоресцеин, например фосфорамидит 6-FAM 2 , [20] используются для получения олигонуклеотидов , меченных флуоресцеином .

Степень расщепления дилаурата флуоресцеина с образованием лауриновой кислоты можно определить как меру активности эстеразы поджелудочной железы .

Синтез

В 2000 году производилось около 250 тонн в год. Этот метод включает в себя сплавление фталевого ангидрида и резорцина [1] аналогично методу, описанному Адольфом фон Байером в 1871 году . [21] В некоторых случаях кислоты, такие как хлорид цинка , и метансульфоновая кислота используются для ускорения реакции Фриделя-Крафтса . [22] [23]

Исследовать

Флуоресцеин — это флуорофор , обычно используемый в микроскопии , в лазерах на красителях в качестве усиливающей среды , в криминалистике и серологии для обнаружения скрытых пятен крови, а также при отслеживании красителей . Флуоресцеин имеет максимум поглощения при 494 нм и максимум эмиссии 512 нм (в воде). Основными производными являются изотиоцианат флуоресцеина (FITC) и, при синтезе олигонуклеотидов , фосфорамидит 6-FAM .

Биологические науки

В клеточной биологии изотиоцианатное производное флуоресцеина часто используется для маркировки и отслеживания клеток в приложениях флуоресцентной микроскопии (например, проточной цитометрии ). Дополнительные биологически активные молекулы (например, антитела ) также могут быть присоединены к флуоресцеину, что позволяет биологам направлять флуорофор на определенные белки или структуры внутри клеток. Это приложение часто встречается в дрожжевых дисплеях .

Флуоресцеин также можно конъюгировать с нуклеозидтрифосфатами и ферментативно включать в зонд для гибридизации in situ . Использование амидита флуоресцеина, показанного внизу справа, позволяет синтезировать меченые олигонуклеотиды с той же целью. Еще один метод, называемый молекулярными маяками, использует синтетические олигонуклеотиды, меченные флуоресцеином. Зонды, меченные флуоресцеином, можно визуализировать с помощью FISH или нацелить на антитела с помощью иммуногистохимии . Последний является распространенной альтернативой дигоксигенину , и они используются вместе для мечения двух генов в одном образце. [24]

Капли флуоресцеина закапывают для осмотра глаз

Внутривенный или пероральный флуоресцеин используется во флуоресцентной ангиографии в исследованиях, а также для диагностики и классификации сосудистых заболеваний, включая заболевания сетчатки, дегенерацию желтого пятна , диабетическую ретинопатию , воспалительные внутриглазные состояния и внутриглазные опухоли . Его также все чаще используют во время операций по поводу опухолей головного мозга и позвоночника. [25]

Разведенный флуоресцеиновый краситель использовался для локализации множественных мышечных дефектов межжелудочковой перегородки во время операций на открытом сердце и подтверждения наличия любых остаточных дефектов. [26]

Космический корабль «Джемини-4» выпускает краситель в воду, чтобы облегчить локацию после приводнения , июнь 1965 года.

Науки о Земле

Флуоресцеин используется в качестве довольно консервативного индикатора потока в гидрологических тестах с индикатором , чтобы помочь понять поток воды как в поверхностных , так и в подземных водах . Краситель также можно добавлять в дождевую воду при моделировании экологических испытаний, чтобы помочь в обнаружении и анализе любых утечек воды, а также в Австралии и Новой Зеландии в качестве красителя на основе метилированного спирта .

Поскольку раствор флуоресцеина меняет свой цвет в зависимости от концентрации, [27] его использовали в качестве индикатора в экспериментах по испарению.

Одно из его наиболее известных применений было в реке Чикаго , где флуоресцеин был первым веществом, использованным для окраски реки в зеленый цвет в День Святого Патрика в 1962 году. В 1966 году защитники окружающей среды заставили перейти на краситель на растительной основе, чтобы защитить местную дикую природу. [28]

Растворы флуоресцеинового красителя, обычно с 15% активностью, обычно используются в качестве вспомогательного средства для обнаружения утечек во время гидростатических испытаний подводных нефте- и газопроводов и другой подводной инфраструктуры. Утечки могут быть обнаружены водолазами или ROV с ультрафиолетовым излучением.

Наука о растениях

Флуоресцеин часто использовался для отслеживания движения воды в грунтовых водах для изучения потока воды и наблюдения за зонами загрязнения или препятствий в этих системах. Флуоресценция , создаваемая красителем, делает проблемные зоны более заметными и легко идентифицируемыми. Аналогичную концепцию можно применить и к растениям, поскольку краситель может сделать проблемы в сосудистой сети растений более заметными. В науке о растениях флуоресцеин и другие флуоресцентные красители использовались для мониторинга и изучения сосудистой сети растений , особенно ксилемы , которая является основным путем транспортировки воды в растениях. Это связано с тем, что флуоресцеин подвижен в ксилеме и не способен проникать через плазматические мембраны , что делает его особенно полезным для отслеживания движения воды через ксилему. [29] Флуоресцеин можно вводить в вены растения через корни или срезанный стебель. Краситель может проникать в растение так же, как вода, и перемещаться от корней к верхушке растения за счет транспирационного притяжения. [30] Флуоресцеин, попавший в растение, можно визуализировать под флуоресцентным микроскопом .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd Гесснер, Томас; Майер, Удо (2000). «Триарилметановые и диарилметановые красители». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a27_179. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Сьёбак, Роберт; Нигрен, Ян; Кубиста, Микаэль (1 июня 1995 г.). «Абсорбционные и флуоресцентные свойства флуоресцеина». Spectrochimica Acta Часть A: Молекулярная и биомолекулярная спектроскопия . 51 (6): L7–L21. Бибкод : 1995AcSpA..51L...7S. дои : 10.1016/0584-8539(95)01421-П. ISSN  1386-1425.
  3. ^ Всемирная организация здравоохранения (2019). Модельный список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения: 21-й список 2019 г. Женева: Всемирная организация здравоохранения. hdl : 10665/325771 . ВОЗ/MVP/EMP/IAU/2019.06. Лицензия: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
  4. ^ «Новые лекарства». Может ли Med Assoc J. 80 (12): 997–998. 1959. ЧВК 1831125 . ПМИД  20325960. 
  5. ^ «Диагностика и лечение анафилаксии. Объединенная целевая группа по параметрам практики, Американская академия аллергии, астмы и иммунологии, Американский колледж аллергии, астмы и иммунологии и Объединенный совет аллергии, астмы и иммунологии» (PDF) . Журнал аллергии и клинической иммунологии . 101 (6, часть 2): S465–528. 1998. doi :10.1016/S0091-6749(18)30566-9. PMID  9673591. Архивировано (PDF) из оригинала 24 июля 2015 г.
  6. ^ Диагностика и лечение анафилаксии: обновленный практический параметр. Архивировано 5 августа 2007 г. в Национальном информационно-справочном центре Wayback Machine .
  7. ^ аб Эль-Харрар, Н.; Идали, Б; Мутауаккиль, С; Эль Бельхаджи, М; Заглул, К; Амрауи, А; Бенагида, М (1996). «Анафилактический шок, вызванный применением флуоресцеина на конъюнктиве глаза». Пресс Медикал . 25 (32): 1546–7. ПМИД  8952662.
  8. ^ Финески В., Монастероло Г., Рози Р., Туриллацци Э. (1999). «Фатальный анафилактический шок во время флюоресцентной ангиографии». Судебная медицина. Межд . 100 (1–2): 137–42. дои : 10.1016/S0379-0738(98)00205-9. ПМИД  10356782.
  9. ^ Хитосуги М, Омура К, Ёкояма Т, Кавато Х, Мотозава Ю, Нагаи Т, Токудоме С (2004). «Случай вскрытия фатального анафилактического шока после флюоресцентной ангиографии: отчет о случае». Медицинское право . 44 (3): 264–5. дои : 10.1258/rsmmsl.44.3.264. PMID  15296251. S2CID  71681503.
  10. ^ Кинселла Ф.П., Муни DJ (1988). «Анафилаксия после пероральной флюоресцентной ангиографии». Являюсь. Дж. Офтальмол . 106 (6): 745–6. дои : 10.1016/0002-9394(88)90716-7. ПМИД  3195657.
  11. ^ Гомес-Улла Ф, Гутьеррес С, Сеоан I (1991). «Тяжелая анафилактическая реакция на пероральный флуоресцеин». Являюсь. Дж. Офтальмол . 112 (1): 94. дои : 10.1016/s0002-9394(14)76222-1. ПМИД  1882930.
  12. ^ Кван А.С., Барри С., Макаллистер И.Л., Констебль I (2006). «Возвращение к флуоресцентной ангиографии и побочным реакциям на лекарства: опыт львиного глаза». Клин. Экспериментируйте. Офтальмол . 34 (1): 33–8. дои : 10.1111/j.1442-9071.2006.01136.x. PMID  16451256. S2CID  32809716.
  13. ^ Дженнингс Б.Дж., Мэтьюз Д.Э. (1994). «Побочные реакции при флуоресцентной ангиографии сетчатки». J Am Optom Assoc . 65 (7): 465–71. ПМИД  7930354.
  14. ^ ab Квитерович К.А., Магуайр М.Г., Мерфи Р.П., Шачат А.П., Бресслер Н.М., Бресслер С.Б., Fine SL (1991). «Частота побочных системных реакций после флюоресцентной ангиографии. Результаты проспективного исследования». Офтальмология . 98 (7): 1139–42. дои : 10.1016/s0161-6420(91)32165-1 . ПМИД  1891225.
  15. ^ ab Мацуура М, Андо Ф, Фукумото К, Кёгане И, Тории Ю, Мацуура М (1996). «[Полезность прик-теста на анафилактоидную реакцию при внутривенном введении флуоресцеина]». Ниппон Ганка Гаккай Засши (на японском языке). 100 (4): 313–7. ПМИД  8644545.
  16. ^ Эллис П.П., Шенбергер М., Ренди М.А. (1980). «Антигистаминные препараты как профилактика побочных реакций на внутривенное введение флуоресцеина». Trans Am Ophthalmol Soc . 78 : 190–205. ПМЦ 1312139 . ПМИД  7257056. 
  17. ^ Ян CS, Сун CS, Ли FL, Сюй WM (2007). «Управление анафилактическим шоком при внутривенной флуоресцентной ангиографии в амбулаторной клинике». Джей Чин Мед Ассоц . 70 (8): 348–9. дои : 10.1016/S1726-4901(08)70017-0 . ПМИД  17698436.
  18. ^ Сьёбак, Роберт; Нигрен, Ян; Кубиста, Микаэль (1 июня 1995 г.). «Абсорбционные и флуоресцентные свойства флуоресцеина». Spectrochimica Acta Часть A: Молекулярная и биомолекулярная спектроскопия . 51 (6): L7–L21. Бибкод : 1995AcSpA..51L...7S. дои : 10.1016/0584-8539(95)01421-П. ISSN  1386-1425.
  19. ^ Мартинек, Марек; Людвикова, Люси; Шранкова, Мария; Навратил, Рафаэль; Мучова, Люси; Гузлик, Иржи; Витек, Либор; Клан, Петр; Шебей, Питер (3 ноября 2022 г.). «Обычные ксантеновые флуоресцентные красители представляют собой молекулы, активируемые видимым светом, высвобождающие CO». Органическая и биомолекулярная химия . 21 (1): 93–97. дои : 10.1039/D2OB01823C. ISSN  1477-0539. PMID  36326159. S2CID  253266074.
  20. ^ Браш, CK «Фосфорамидиты, меченные флуоресцеином». Патент США 5 583 236 . Дата приоритета 19 июля 1991 года.
  21. ^ Байер, Адольф (1871) «Uber ein neue Klasse von Farbstoffen». Архивировано 29 июня 2016 г. в Wayback Machine (О новом классе красителей), Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin , 4  : 555-558; см. стр. 558.
  22. ^ Солнце, туалет; Ну и дела, КР; Клауберт, Д.Х.; Хаугланд, Р.П. (1997). «Синтез фторированных флуоресцеинов». Журнал органической химии . 62 (19): 6469–6475. дои : 10.1021/jo9706178.
  23. ^ Берджесс, Кевин; Уэно, Юичиро; Цзяо, Гуань-Шэн (2004). «Получение 5- и 6-карбоксифлуоресцеина». Синтез . 2004 (15): 2591–2593. doi : 10.1055/s-2004-829194.
  24. ^ Нога Э.Дж., Удомкусонсри, П. (2002). «Флуоресцеин: быстрый, чувствительный и нелетальный метод обнаружения язв на коже у рыб» (PDF) . Ветеринар Патол . 39 (6): 726–731 (6). дои : 10.1354/vp.39-6-726. PMID  12450204. S2CID  46010136. Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2007 г. Проверено 16 июля 2007 г.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  25. ^ Кардали, Сальваторе Массимилиано; Риккардо, Джузеппе; Гаруфи, Джада; Раффа, Джованни; Мессинео, Франческо; Скалиа, Джанлука; Конти, Альфредо; Джермано, Антонино (2022). «Хирургия интрадуральных опухолей позвоночника под контролем флуоресцеина: опыт одного центра». Мозг и позвоночник . 2 : 100908. doi :10.1016/j.bas.2022.100908. ПМЦ 9560644 . ПМИД  36248155. 
  26. ^ Мэтью, Томас (2014). «Использование флуоресцеинового красителя для выявления остаточных дефектов». Энн Торак Сург . 97 (1): е27-8. doi :10.1016/j.athoracsur.2013.10.059. ISSN  0003-4975. ПМИД  24384220.
  27. ^ Касс, В. Техника отслеживания в геогидрологии . Роттердам: Балкема.
  28. ^ История окрашивания реки в зеленый цвет. Greenchicagoriver.com. Проверено 28 августа 2014 г.
  29. ^ Салих, Аня; Тьёлкер, Марк Г.; Ренар, Жюстин; Пфауч, Себастьян (01 марта 2015 г.). «Флоэма как конденсатор: радиальный перенос воды в ксилему стеблей деревьев происходит посредством симпластического транспорта в паренхиме лучей». Физиология растений . 167 (3): 963–971. дои : 10.1104/стр.114.254581. ISSN  0032-0889. ПМЦ 4348778 . ПМИД  25588734. 
  30. ^ Дюран-Небреда С., Бассель Г. (июль 2017 г.). «Анализ транспорта флуоресцеина для оценки объемного потока молекул через гипокотиль Arabidopsis thaliana». Био-протокол . 8 (7): e2791. дои : 10.21769/bioprotoc.2791 . ПМЦ 8275252 . ПМИД  34286014. 

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме флуоресцеина .