D-荧光素钾盐,D-虫荧光素钾盐;D-Luciferin potassium
分子式:C11H7KN2O3S2 分子量:318.41
一:背景简介:哺乳动物发光,一般是将萤火虫荧光素酶(firefly luciferase)基因整合到需观察细胞的染色体DNA上,以表达荧光素酶,培养出能稳定表达荧光素酶的细胞株,当细胞分裂、转移、分化时,荧光素酶也会得到持续稳定的表达。标记后的荧光素酶只有在活细胞内才会产生发光现象,并且发光强度与标记细胞的数目呈线性相关。除萤火虫荧光素酶外,有时也会用到海肾荧光素酶(renilla luciferase)。二者的底物不同,萤火虫荧光素酶的底物是荧光素(D-luciferin,常见钾盐或者钠盐)。二者的发光波长也不一样,前者发光波长在540-600 nm,后者发光波长在460-540nm。荧光素所发的光更容易透过组织,在体内代谢较慢,而且特异性好。所以大部分活体成像实验采用萤火虫荧光素酶基因作为报告基因。
D-荧光素(D-Luciferin)是荧光素酶(Luciferase)的常用底物,普遍应用于整个生物技术领域,特别是体内活体成像技术。其作用机制是在ATP和荧光素酶的作用下,荧光素(底物)能够被氧化发光。当荧光素过量时,产生的光量子数与荧光素酶的浓度呈正相关性(见下图)。将携带荧光素酶编码基因(Luc)的质粒转染入细胞后,导入研究动物如大、小鼠体内,之后注入荧光素,通过生物发光成像技术(BLI)来检测光强度变化,从而实时监测疾病发展状态或药物的治疗功效等。也可以利用ATP对此反应体系的影响,根据生物发光强度的变化来指示能量或生命体征。
D-荧光素也常用于体外研究,包括荧光素酶和ATP水平分析;报告基因分析;高通量测序和各种污染检测。目前有三种产品形式:D-荧光素(游离酸),D-荧光素盐(钠盐和钾盐)。主要差别在于溶解特性:前者的水溶性以及缓冲体系的溶解性都较弱,除非溶于弱碱如低浓度NaOH和KOH溶液。可溶于甲醇和DMSO;后者能够易溶于水或缓冲液中,使用方便,溶剂无毒性,特别适合体内实验。配成溶液后的这三种产品,在绝大多数的应用上都没有实质性的差别。 根据文献及客户使用习惯,目前使用荧光素钾盐的较为常见。
自主研发的D-荧光素钾盐,具有纯度高,溶解性好,发光强度高衰减慢等特点,媲美进口产品。目前已经实现批量化生产,批产量高达100克以上。
产品用途:D-Luciferin作为荧光素酶的底物,存在于多种发光生物体中。在ATP和荧光素酶的催化作用下,荧光素被氧化,产生蓝绿色的光(560nm),当底物过量时,产生的光量子数与荧光素酶的浓度呈正相关。编码荧光素酶的Luc基因是植物、细菌、哺乳动物细胞的常见报告基因。由于没有背景干扰,因此可以很容易检测出低至0.02 pg水平的荧光素酶。广泛应用与活体成像报告基因检测等领域。
二:D荧光素钾产品技术指标及操作方法
技术指标
中文名(Chinese synonym) |
D-荧光素钾盐;D-虫荧光素钾盐 |
英文名(English synonym) |
D-Luciferinpotassium,D-Luciferin firefly, potassium salt |
CAS号(CAS NO.) |
115144-35-9 |
分子式(Formula) |
C11H7N2O3S2 K |
分子量(Molecular weight) |
318.41 g/mol |
外观(Appearance) |
淡黄色粉末 |
溶解性(Solubility) |
易溶于水(30 mg/mL) |
纯度(Purity)(HPLC) |
≥98% |
储存条件: |
避光-20℃储存 |
运输条件: |
2-8度 |
操作方法
体外生物发光试验荧光素试剂的制备
材料
—D-荧光素,钾盐()
—无菌纯水()
—完全培养基(自行配置)
步骤
1. 用无菌水制备100X荧光素原液(15mg/ml),轻轻颠倒摇动至荧光素完全溶解。混匀后立即使用或分装后-20℃冻存。
2. 将D-luciferin,potassium salt 溶解于预热好的组织培养基中制备成浓度为150 μg/ml的工作液。用组织培养基1∶100稀释储存液,配置工作液(终浓度150μg/mL)。
3. 去除培养细胞的培养基。
4. 图像分析前,向细胞培养板中添加1×荧光素工作液,然后进行图像分析。
—注射器滤膜过滤除菌,0.2 μ m
*提示:成像前在37℃下对细胞进行短时间孵育可增强信号。
活体成像分析
材料
—D-荧光素,钾盐()
—D-PBS,不含钙、镁(细胞培养级)()
1:配制溶液
使用无菌D-PBS(w/o Ca2+ ;Mg2+)配制D-荧光素钾盐溶液(15mg/ml),0.22µm滤膜过滤除菌(避光),分装后于-20℃或-80℃冷冻保存,避免反复冻融。使用时4℃融化,实验前平衡至室温(避光)
2:注射量取决于注射方式,具体如下:
注射方式 |
剂量 |
静脉注射(25-27gauge针头) |
按10µl/g体重浓度,加入相应体积的15mg/ml荧光素工作液 |
腹腔注射(25-27gauge针头) |
按10µl /g体重浓度,加入相应体积的15mg/ml荧光素工作液 |
肌肉注射(27gauge针头) |
50µl,浓度为1-2mg/ml荧光素工作液 |
鼻内注射(pipette) |
50µl,浓度为3mg/ml荧光素工作液 |
3: 注射入体内10-20 min(待光信号达到最强稳定平台期),再进行成像分析。
注意:建议对每只动物模型都需要建立荧光素酶动力学曲线,从而确定最高信号检测时间和信号平台期。保存和操作的过程中都要避光。另外水溶性储存液过滤除菌后,可以-20℃或-80℃分装冻存,避免反复冻融。如果有条件,对储存液充氮气或氩气(防止氧化),稳定性和保存时间更长,长达1年。 注射方式,动物类型以及体重等都会影响信号的发射,因此建议每次实验都要做荧光素酶动力学曲线,确定最佳信号平台期和最佳的检测时间。荧光素钾盐和荧光素钠盐应用上没有差别,两者的差别在于物理性状上如外形和溶解性。钠盐的水溶性高于钾盐。从目前发表的文献来看,钾盐的使用率远高于钠盐,尤其是体内实验。两者功效相同。 为了您的安全和健康,请穿实验服并戴一次性手套操作。
三:产品测试结果展示及文献发表
1 结构确定(HNMR核磁氢谱)
H-NMR谱图,由以上谱图可以看出,产品结构正确。
2 纯度检测(HPLC高效液相)
HPLC谱图,由以上谱图可以看出,产品纯度非常高。
3 荧光强度验证
采用美国BioTek HTX多功能荧光酶标仪,对D荧光素钾盐进行验证,对照产品为进口P公司。双盲对照,结果显示,俩者在荧光强度及动力学指标上无显著差异
图A:D-LuciferinK萤光信号强度检测
图B: D-LuciferinK萤光信号稳定性(动力学)检测。等量的萤火虫萤光素酶,分别加入含有300μg/ml D-LuciferinK 的经典萤火虫萤光素酶发光缓冲溶液(含 ATP、CoA、Mg2+ ),从反应初始时刻持续追踪萤光信号60s,可以发现D-LuciferinK的萤光信号强度与信号稳定性均与进口公司无显著差别。(仪器:BioTek HTX)
4 溶解性测试
室温条件下,用纯水作为溶剂 测试溶解性,30MG/ML浓度,易溶解,澄清度良好。
5 活体成像实例。
6 细胞实验D-荧光素钾盐体外生物发光试验
材料:
—D-荧光素钾盐()
—无菌纯水()
—完全培养基(自行配制)
步骤:
1. 贴壁细胞:将细胞接种于培养板中孵育数小时或过夜,使细胞贴壁。悬浮细胞:可以将细胞接种于培养板后直接进行后续操作,无需孵育。如果倍增时间相对较短,则应考虑倍增时间进行细胞计数。
2.将15mg荧光素钾盐溶解于1ml无菌水中,制备成100X荧光素储备液(15mg/ml),轻轻颠倒摇动至荧光素钾盐完全溶解。混匀后立即使用或分装后-20℃冻存。
3. 用预热好的细胞培养基1∶100稀释100X荧光素储备液(15mg/ml),配制成荧光素工作液(终浓度150μg/ml),即配即用。
4. 去除培养板中的培养基。
5. 在成像前,将适量荧光素工作液加入细胞中,然后进行图像分析。注意:成像前在37℃下对细胞进行短时间孵育可增强信号。孵育时间取决于特定的细胞类型。一般来说孵育10分钟就足够了,根据需要进行测试和调整。
6. 每隔10分钟,最多40分钟,使用VILBER FUSION FX成像系统检查体外生物发光,确定动力学曲线并找出细胞的峰值成像时间点。
结果:(见下图A)
图A:D-luciferin体外生物发光动力学曲线。使用D-luciferin检测转染pML-NFκB-Fluc2-Neo质粒()后的293T细胞,VILBER FUSION FX成像系统下每5min检测萤光信号一次,持续追踪40min。动力学曲线显示,D-luciferin作为底物的细胞生物发光衰减较慢,40min后萤光信号强度仅衰减25%左右。
7 近期使用D荧光素钾盐发表文献举例
(1). Development of a hypoxia-triggered and hypoxic radiosensitized liposome as a doxorubicin carrier to promote synergetic chemo-/radio-therapy for glioma
期刊:BIOMATERIALS 影响因子:10.273
(2)Hypoxia-responsive lipid-poly-(hypoxic radiosensitized polyprodrug) nanoparticles for glioma chemo- and radiotherapy.
期刊:Theranostics;影响因子:8.06
(3)Theranostic size-reducible and no donor conjugated gold nanocluster fabricated hyaluronic acid nanoparticle with optimal size for combinational treatment of breast cancer and lung metastasis
期刊:JOURNAL OF CONTROLLED RELEASE 影响因子:7.901
(4)Hypoxia-responsive ionizable liposome delivery siRNA for glioma therapy.
期刊:International Journal of Nanomedicine 影响因子:4.47
(5)Self-assembled angiopep-2 modified lipid-poly (hypoxic radiosensitized polyprodrug) nanoparticles delivery TMZ for glioma synergistic TMZ and RT therapy
期刊:DRUG DELIVERY 影响因子:3.829
(6)Angiopep-2 Modified Cationic Lipid-Poly-Lactic-Co-Glycolic Acid Delivery Temozolomide and DNA Repair Inhibitor Dbait to Achieve Synergetic Chemo-Radiotherapy Against Glioma
期刊:JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY 影响因子:1.093
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