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異硫氰酸熒光素( Flourescein isothiocyanate,FITC) 是一種在細胞生物學、 免疫學、藥物研究領域廣泛應用的熒光素類標記物。FITC 是在熒光素的結構上引入異硫氰基( -N=C= S) 得到的,異硫氰基通過與被標記物如蛋白質的伯胺基團反應形成硫脲鍵,成為牢固的熒光染料—蛋白質結合物,從而實現對目標分子的熒光標記。FITC最大發射波長為520~530nm,最大吸收波長為490~495 nm,在堿性溶液中具有強烈的黃綠色熒光,加酸后沉淀析出,熒光消失。FITC性質穩定、熒光量子產率高、無毒、成本低,對所處微環境的變化很靈敏,適合作探針分子。與抗體、蛋白質類結合可用于定性、定量檢測,與糖類結合則可用于糖類在體內的代謝研究,亦可用于標示藥物載體、聚合物微粒進行藥物靶向性及示蹤研究。
1. 1 用于蛋白質類藥物的示蹤研究
FITC 是用于標記生物相關蛋白質分子最廣泛的一個熒光探針. 通過與不同抗體結合后,廣泛用于治療性抗體如 TCR( T細胞抗原受體,T cell receptor) 的研究, 也可與蛋白質類成分結合后觀察其組織和細胞行為,Celine Hoffmann 等用 FITC 標記人血漿纖維連接蛋白(FN) ,用 FITC /Fn 不同控釋比為評價指標, 觀察 FN 的組織和細胞行為。周新陽等用 20 mg 天花粉蛋白與 0.4 mg FITC 反應制備得到 FITC-天花粉蛋白標記物,通過觀察天花粉蛋白進入黑色素瘤 B16 細胞的動態過程,發現孵育 6 h時 FITC-天花粉蛋白對細胞 DNA 沒有明顯的損傷作用;而孵育 12 h 時對黑色素瘤 B16 細胞產生明顯的細胞毒作用和凋亡。張倩等制備了 FITC 與鹿茸蛋白混合物(PE) 的熒光標記復合物 FITC-PE,觀察到該標記蛋白在消化道中熒光強度及蛋白含量均會削減,但蛋白主要成分保持不變,相對分子質量小于 45 kD 的蛋白可以透過腸壁吸收入血。雙標記流式細胞術檢測細胞凋亡是FITC 的一項成熟應用。用FITC標記磷脂結合蛋白 V( Annexin V),再與 PI(碘化丙啶) 匹配使用,可檢測細胞凋亡,稱為 Annexin V-FITC/PI 雙染色法。國內研究者也利用該法觀察到許多天然活性成分對不同細胞的凋亡作用。饒遠權等發現人參皂苷Rg3 對肺腺癌NCI-H1650 細胞增殖具有明顯的抑制作用,且呈時間劑量依賴關系。
1. 2 多糖類成分的示蹤及體內代謝研究
多糖由于自身缺少發色基團和熒光基團,因此不能直接用紫外或熒光法進行檢測.而利用化學修飾將 FITC 連接到多糖分子上,則可準確、靈敏的標記多糖,該方法是研究多糖在體內分布、降解和吸收的一種重要方法。胡錦珍等發現 FITC 熒光標記的殼聚糖(脫乙酰度為90%,相對分子質量為500kD) 給小鼠灌胃后在血清中質量濃度非常低,主要分布于腎臟,多數以原形經糞便排泄,部分分解的殼聚糖經尿液排泄。
王月慧等采用 FITC 標記 3 種相對分子質量(3,300~400,700 kD) 的殼聚糖,體外檢測標記物的抑菌活性,發現標記后的殼聚糖依然具有抑菌活性,但因 FITC 標記時占據了殼聚糖的抑菌活性基團氨基,使抑菌活性減弱。陳忱等通過 FITC 與枸杞多糖的共價偶聯,成功對枸杞多糖進行熒光標記,熒光取代度為1.3%,24 h 體外穩定性良好,為研究枸杞多糖的代謝動力學提供了良好的熒光探針。謝華通等采用凝膠色譜法觀察 FITC 標記的麥冬多糖(MDG-1) 在大鼠胃腸道內的含量變化,結果表明,MDG-1 在胃內不分解,其主要代謝部位在腸道, 原因可能是腸道內環境及細菌共同作用的結果.
李福川等利用多糖具有的還原性末端, 通過對其半縮醛基的還原氨化反應先與酪胺( Tyr) 共價偶聯,引入仲氨基,再與 FITC 進行親核反應,完成對多糖的標記,實現了對海洋多糖 911 的選擇性熒光標記。標記后的多糖抗凝活性無明顯影響,也無明顯的細胞毒性。康迪等也應用這一方法制備得到純度達 99% 的 FITC-海膽黃多糖( SEP) 熒光標記物,并通過大鼠尾靜脈注射后探索其血漿代謝情況。對于具有還原末端多糖及寡糖,這一標記方法通用型較強,且在蟲草多糖、小刺猴頭菌多糖、樹舌靈芝多糖、黃芪多糖等多糖熒光標記物制備的體內代謝研究均有應用。
1. 3 藥物載體的示蹤研究
由于傳統的藥物載體不具備可觀察性和可追蹤性,造成載體檢測比較困難,而將熒光納米探針應用于藥物載體可使該問題得到解決。采用 FITC 對載體顆粒進行修飾,制備復合熒光顆粒,依靠標準儀器檢測,可高靈敏、高選擇性地監測活細胞中的活性物質,現已在標記、示蹤、檢測等領域廣泛應用。
楊麗等用 FITC 共價結合醋酸淀粉,制備得到一個熒光性質穩定、 具有生物可降解性的淀粉熒光納米微粒。柳琳等制備的 FITC 標記的親水性多肽類藥物神經毒素自 組裝核殼型納米粒 ( NTSAN) 經鼻黏膜給藥后,有助于提高 NT 的腦內濃度及生物利用度,為研究適宜蛋白質多肽類等大分子藥物經鼻黏膜給藥的腦靶向新劑型提供了參考。馮麗娜等制備了納米藥物載體 PAMAM-Ac-FITCLCTP,并將該載體與阿霉素連接, 經體內外實驗觀察到其對非小細胞肺癌 NCI-H460 具有良好的靶向性和緩釋作用。劉鑒峰等制備的多肽介導的腫瘤靶向藥物載體( G4-FITC-SP5-52) 在體外展示出良好的腫瘤靶向性. 高仕杰等用 FITC 標記的 TATPEG-陽離子脂質體,具備跨膜、長循環及熒光示蹤功能,經尾靜脈將其注入大鼠體內,可清晰顯示標記物在 MCF-7 細胞內外的情況。
FITC 標記復合物還可作為熒光分子探針,用于外用藥物傳遞系統研究.Heui Kyoung Cho 等用FITC 標記聚氧化乙烯-聚ε-己內酯-聚氧化乙烯共聚物(PEO-PCL-PEO),比較了未標記和標記后的共聚物在臨界膠束濃度( CMC)、紫外吸收、熒光性能結晶等性質的差異,發現低 HLB 值的熒光標記物能克服角質層的屏障作用,滲入無毛小鼠肌膚深層。
[1]張雪梅,胡志宇.異硫氰酸熒光素在熒光標記領域的應用[J].昆明學院學報,2015,37(06):56-59.