Флуоресцеин — органическое соединение и краситель на основе трициклического структурного мотива ксантена , формально принадлежащий к семейству триарилметиновых красителей. Он доступен в виде темно-оранжевого/красного порошка, слабо растворимого в воде и спирте. Он широко используется в качестве флуоресцентного трассера для многих применений. [1]
Цвет его водных растворов зеленый при отражении и оранжевый при пропускании (его спектральные свойства зависят от pH раствора), [2], как можно заметить в пузырьковых уровнях , например, в которых флуоресцеин добавляется в качестве красителя к спирту, заполняющему трубку, чтобы увеличить видимость содержащегося внутри пузырька воздуха. Более концентрированные растворы флуоресцеина могут даже казаться красными (потому что в этих условиях почти все падающее излучение повторно поглощается раствором).
Он включен в список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [3]
Флуоресцеин натрия, натриевая соль флуоресцеина, широко используется в качестве диагностического инструмента в области офтальмологии и оптометрии , где местный флуоресцеин используется для диагностики ссадин роговицы , язв роговицы и герпетических инфекций роговицы . Он также используется при установке 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]
Тироксиновый эфир 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 № 8.
Флуоресцеин является предшественником красного красителя эозина Y путем бромирования. [1]
Пероральное и внутривенное применение флуоресцеина может вызвать побочные реакции , включая тошноту , рвоту , крапивницу , острую гипотонию , анафилаксию и связанную с ней анафилактоидную реакцию , [5] [6] вызывая остановку сердца [7] и внезапную смерть из-за анафилактического шока . [8] [9]
Внутривенное применение имеет наибольшее количество зарегистрированных побочных реакций, включая внезапную смерть, но это может отражать большее использование, а не больший риск. Сообщалось, что как пероральное, так и местное применение может вызывать анафилаксию, [10] [11] включая один случай анафилаксии с остановкой сердца ( реанимация ) после местного применения в виде глазных капель. [7] Зарегистрированные показатели побочных реакций варьируются от 1% до 6%. [12] [13] [14] [15] Более высокие показатели могут отражать исследуемую популяцию, которая включает более высокий процент лиц с предыдущими побочными реакциями. Риск побочной реакции в 25 раз выше, если у человека уже была предыдущая побочная реакция. [14] Риск можно снизить с помощью предварительного ( профилактического ) использования антигистаминных препаратов [16] и немедленного экстренного лечения любой последующей анафилаксии. [17] Простая проба с уколом может помочь выявить лиц с наибольшим риском побочной реакции. [15]
Флуоресценция этой молекулы очень интенсивна; пик возбуждения происходит при 495 нм , а пик испускания — при 520 нм. Значения для депротонированной формы в основном растворе. [ необходима цитата ]
Флуоресцеин имеет p K a 6,4 [2] , и его ионизационное равновесие приводит к pH-зависимому поглощению и испусканию в диапазоне от 5 до 9. Кроме того, время жизни флуоресценции протонированной и депротонированной форм флуоресцеина составляет приблизительно 3 и 4 нс, что позволяет определять pH из измерений, не основанных на интенсивности. Время жизни можно восстановить с помощью коррелированного по времени подсчета одиночных фотонов или фазово-модуляционной флуориметрии . При исчерпывающем облучении видимым светом флуоресцеин разлагается с высвобождением фталевой и муравьиной кислот и оксида углерода , эффективно действуя как фото CORM . Оставшиеся резорциновые кольца реагируют с синглетным кислородом, образованным in situ, с образованием окисленных продуктов с раскрытым кольцом . [18]
Флуоресцеин имеет изосбестическую точку (одинаковое поглощение для всех значений pH ) при 460 нм.
Известно много производных флуоресцеина. Примеры:
В синтезе олигонуклеотидов для получения меченных флуоресцеином олигонуклеотидов используются несколько фосфорамидитных реагентов, содержащих защищенный флуоресцеин, например, фосфорамидит 6-FAM 2 [ 19] .
Степень расщепления дилаурата флуоресцеина с образованием лауриновой кислоты можно определить как меру активности панкреатической эстеразы .
В 2000 году было произведено около 250 тонн в год. Метод включает в себя сплавление фталевого ангидрида и резорцина , [1] аналогично пути, описанному Адольфом фон Байером в 1871 году. [20] В некоторых случаях для ускорения реакции Фриделя-Крафтса используются кислоты, такие как хлорид цинка и метансульфоновая кислота . [21] [22]
Флуоресцеин — флуорофор , обычно используемый в микроскопии , в виде лазера на красителе в качестве усиливающей среды , в судебной экспертизе и серологии для обнаружения скрытых пятен крови и в трассировке красителя . Флуоресцеин имеет максимум поглощения при 494 нм и максимум испускания при 512 нм (в воде). Основными производными являются изотиоцианат флуоресцеина (FITC) и, в синтезе олигонуклеотидов , фосфорамидит 6-FAM .
В клеточной биологии изотиоцианатное производное флуоресцеина часто используется для маркировки и отслеживания клеток в приложениях флуоресцентной микроскопии (например, проточной цитометрии ). Дополнительные биологически активные молекулы (такие как антитела ) также могут быть присоединены к флуоресцеину, что позволяет биологам нацеливать флуорофор на определенные белки или структуры внутри клеток. Это применение распространено в дрожжевом дисплее .
Флуоресцеин также может быть конъюгирован с нуклеозидтрифосфатами и включен в зонд ферментативно для гибридизации in situ . Использование флуоресцеинамидита, показанное ниже справа, позволяет синтезировать меченые олигонуклеотиды для той же цели. Еще одна техника, называемая молекулярными маяками, использует синтетические меченые флуоресцеином олигонуклеотиды. Меченные флуоресцеином зонды могут быть визуализированы с помощью FISH или нацелены антителами с помощью иммуногистохимии . Последний является распространенной альтернативой дигоксигенину , и оба используются вместе для маркировки двух генов в одном образце. [23]
Внутривенный или пероральный флуоресцеин используется в флуоресцентной ангиографии в исследованиях и для диагностики и классификации сосудистых расстройств, включая заболевания сетчатки, дегенерацию желтого пятна , диабетическую ретинопатию , воспалительные внутриглазные состояния и внутриглазные опухоли . Он также все чаще используется во время хирургии опухолей головного мозга и позвоночника. [24]
Разбавленный флуоресцеиновый краситель использовался для локализации множественных мышечных дефектов межжелудочковой перегородки во время операции на открытом сердце и для подтверждения наличия любых остаточных дефектов. [25]
Флуоресцеин используется как довольно консервативный трассер потока в гидрологических трассерных тестах , чтобы помочь в понимании потока воды как поверхностных, так и грунтовых вод . Краситель также может быть добавлен в дождевую воду при моделировании экологических испытаний, чтобы помочь в обнаружении и анализе любых утечек воды, а в Австралии и Новой Зеландии в качестве красителя на основе метилированного спирта .
Поскольку раствор флуоресцеина меняет свой цвет в зависимости от концентрации [26] , его использовали в качестве трассера в экспериментах по испарению.
Одним из наиболее известных случаев его использования было окрашивание реки Чикаго , где флуоресцеин был первым веществом, использованным для окрашивания реки в зеленый цвет в День Святого Патрика в 1962 году. В 1966 году экологи добились замены красителя на растительный, чтобы защитить местную дикую природу. [27]
Растворы флуоресцеиновых красителей, обычно 15% активные, 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, оснащенными ультрафиолетовым светом.
Флуоресцеин часто использовался для отслеживания движения воды в грунтовых водах для изучения потока воды и наблюдения за областями загрязнения или препятствиями в этих системах. Флуоресценция , создаваемая красителем, делает проблемные области более заметными и легко идентифицируемыми. Подобную концепцию можно применить к растениям, поскольку краситель может сделать проблемы в сосудистой системе растений более заметными. В растениеводстве флуоресцеин и другие флуоресцентные красители использовались для мониторинга и изучения сосудистой системы растений , в частности ксилемы , которая является основным путем транспортировки воды в растениях. Это связано с тем, что флуоресцеин является ксилемно-мобильным и не может пересекать плазматические мембраны , что делает его особенно полезным для отслеживания движения воды через ксилему. [28] Флуоресцеин можно вводить в жилки растения через корни или срезанный стебель. Краситель может впитываться растением так же, как вода, и перемещаться от корней к верхушке растения за счет транспирационного притяжения. [29] Флуоресцеин, попавший в растение, можно увидеть под флуоресцентным микроскопом .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )