老带新
首页  >  资源与文章  >  其它  >  干货分享  >  D-Luciferin potassium salt:发光机制、生物技术应用及活体成像标准化操作指南

D-Luciferin potassium salt:发光机制、生物技术应用及活体成像标准化操作指南

时间:2025-05-16 10:57:28
浏览次数:424
分享:

D-荧光素钾盐(D-Luciferin potassium salt)

发光特性与化学性质

D-荧光素钾盐是萤火虫荧光素酶(Luciferase)的天然底物,参与催化生物发光反应,产生特征性黄绿光(λ_max≈530 nm)。其发光机制依赖于荧光素酶、三磷酸腺苷(ATP)及分子氧的协同作用,通过氧化脱羧反应释放光子,光量子产量与酶浓度呈正相关。该盐类衍生物在生物技术应用中展现出显著优势,尤其适用于活体动物模型的无创成像。

理化参数

  • 溶解度:在生理缓冲液(如PBS)中溶解度可达30 mg/mL(约78 mM),远超钠盐形式(约20 mg/mL),适用于高浓度给药方案。
  • 物理性状:浅黄色结晶性粉末,纯度≥98%(HPLC)。
  • 储存条件:短期使用可于4℃避光保存;长期保存建议置于-20℃以维持化学稳定性,避免反复冻融。

发光反应机理

在荧光素酶催化下,D-荧光素与ATP发生腺苷化反应,生成荧光素腺苷酸(Luciferyl-AMP),随后在分子氧存在下被氧化为氧合荧光素(Oxyluciferin),并释放光子(hν)。反应式如下:


此过程受ATP浓度动态调控,光强变化可间接反映细胞代谢活性或存活状态。

生物技术应用

  1. 活体生物发光成像(BLI)
    • 通过构建稳定表达荧光素酶的细胞系或转基因动物模型,实现肿瘤增殖、转移及治疗响应的实时动态监测,为药效学评价提供量化指标。
    • 信噪比(SNR)较传统荧光成像提升1-2个数量级,检测灵敏度可达10^3细胞级。
  2. 能量代谢研究
    • 利用ATP依赖性发光特性,构建生物发光传感器,用于线粒体功能评估及缺氧微环境检测。
  3. 报告基因系统
    • 与Tet-On等诱导表达系统偶联,实现基因表达水平的时空特异性监测,分辨率达组织器官尺度。

技术备注

  • 在细胞质基质及体液环境中,D-荧光素以解离态Luc⁻形式存在,其生物利用度不受钾盐/钠盐形式影响。
  • 最大发光波长(530 nm)受溶液极性及黏度调控,在活体组织中因光散射效应蓝移至500-510 nm,需配备高灵敏度CCD相机(量子效率>80%@500 nm)进行信号采集。

此化合物已成为生物医学研究中的核心工具试剂,其定量检测能力为疾病模型构建及药物筛选提供了关键技术支撑。

D-荧光素钾盐使用方法

一、体外生物发光检测

  1. 储备液配制
    以无菌去离子水溶解D-荧光素钾盐,制备30 mg/mL(78 mM)高浓度储备液(100-200×),充分混匀后分装至无菌EP管,于-20℃避光保存。避免反复冻融操作以维持底物生物活性。

  2. 工作液稀释
    将预热的37℃完全培养基与储备液按体积比(1:100-1:200)混合,终浓度控制在0.15-0.3 mg/mL(3.9-7.8 μM)。此浓度范围可平衡发光强度与细胞毒性,适用于多数贴壁细胞系检测。

  3. 细胞处理
    移除原有细胞培养基,用预热PBS缓冲液(37℃)轻柔漂洗2次,彻底去除残留血清成分。

  4. 底物孵育与信号采集
    每孔加入等体积荧光素工作液,于37℃、5% CO₂培养箱中孵育5-10分钟,使底物充分渗透细胞膜并与胞内荧光素酶结合。随后采用活细胞成像系统(配备500-530 nm带通滤光片)进行动态监测,信号采集间隔≤2分钟以捕捉发光动力学曲线。

二、活体成像分析

  1. 储备液制备
    以无菌DPBS缓冲液(不含Mg²⁺/Ca²⁺)溶解D-荧光素钾盐,制备15 mg/mL(39 mM)无菌储备液,经0.2 μm亲水性滤膜(PVDF材质)真空过滤除菌,现配现用或分装后-20℃避光保存。

  2. 给药方案
    按150 mg/kg剂量进行腹腔注射(i.p.),注射体积计算公式:

    其中,m为动物体重(kg),V为注射体积(mL)。建议使用胰岛素注射器以确保给药精度。

  3. 成像窗口期
    注射后10-15分钟为最佳成像时段,此时生物发光信号达峰且本底噪声最低。采用异氟烷麻醉系统维持动物镇静状态,通过IVIS Spectrum等小动物活体成像系统进行信号采集,曝光时间设定为1-5分钟以优化信噪比。

技术备注

  • 质量控制:推荐使用分析纯(>98%)或HPLC纯化级D-荧光素钾盐,通过紫外-可见分光光度计(λ=330 nm)验证底物纯度,确保摩尔吸光系数(ε=38,000 M⁻¹cm⁻¹)符合理论值。
  • 底物稳定性:解冻后的储备液需在4小时内使用完毕,避免因底物氧化导致发光效率下降。
  • 数据标准化:采用总光通量(p/s)或平均辐射度(p/s/cm²/sr)进行定量分析,通过Living Image软件进行区域兴趣(ROI)划分及背景扣除。

此标准化操作流程可确保D-荧光素钾盐在生物发光检测中的效能最大化,为分子影像研究提供可靠的定量数据支持。

 

 

名称 货号 规格
D-荧光素钾盐 abs42075819-1g 1g
D-荧光素钾盐 abs42075819-25mg 25mg
D-Luciferin abs816138-50mg 50mg
DiR 碘化物 abs45153692-25mg 25mg