生物医用色素课件

生物医用色素的发展现状 与应用前景 08精化 1、前言 随着染料化学的发展，人们发现可 以通过物理作用或者化学反应将染料分 子引入生物大分子的主链或者侧链上， 染料和底物在分子水平上的结合只要极 少量染料便可以获得所需的颜色深度， 或者发出较强的荧光，从而衍生出生物 医用色素。 2、生物医用色素的种类与 其发展现状： 生物医用色素的种类很多，主要是荧光 探针、DNA测序荧光染料、光动力学治 疗用色素。 2.1 荧光探针色素 2.2 DNA测序荧光染料 2.3 光动力学治疗用色素 2.1 荧光探针色素： 利用某些荧光染料，把它们以共价或非共 价形式与荧光弱或不发荧光的物质结合起来， 以形成发荧光的复合物再进行测定，这种方法 被称为“外源荧光”方法，即所谓“荧光探针”技 术。 荧光探针广泛应用于生物和生化研究中，以观 察位置和进行定量测量。其也被应用于电子学 、聚合物化学、医药学、法医学和其他各种领 域 。 2.2 DNA测序荧光染料： DNA序列的破译是21世纪基因工程研究的重要前提，DNA测序是重 要的分子生物学分析方法之一，它不仅为基因表达、基因调控等 生物学基础研究提供重要数据，而且也在疾病诊断学、基因治疗 等应用研究中起着重要作用。近年来，DNA测序的新技术、新方 法不断涌现，荧光染料标记DNA的基因芯片技术是其中最引人注 目的。 在荧光染料标记DNA测定技术中对所用荧光染料的要求是：吸收 光谱应在可见区发射光谱尽量靠近红外区，以尽量避免DNA自身 蓝色荧光干扰；能发射足够强度的荧光；不影响DNA片段在电场 中的涌动；染料本身无毒害。 DNA测序用的荧光染料主要是菁类、荧光素和若丹明、菲啶类染 料、1,8-萘酰亚胺类染料和二吡咯烷硼二氟类等化合物，荧光多 为黄、绿、红色，荧光量子产率较高。 2.3 光动力学治疗用色素 光动力疗法的基本原理是：用对光有特殊敏感作用的色素（即光敏化剂 ）标识肿瘤细胞，然后再用强光或激光照射，在氧气参与下，使癌细胞 或癌组织上的标记物发生光化学反应，从而杀灭癌细胞。 光动力疗法的最大优点在于它的选择性杀伤作用。由于光敏化剂作为有 特殊性能的光标识材料，在正常细胞中很容易代谢、排除，而在肿瘤细 胞上却能停留相当长的时间。因此，在一定时间之后正常细胞组织上的 标记物减少了，甚至消失，但在癌细胞组织上尚保留着这些标记物，这 样标记物富集在肿瘤组织内，用适当的光激发可以检测出癌症发病位置 ，病症的伤害程度等信息，再用特定波长的激光激发，产生能破坏肿瘤 组织的自由基物质或引发氧分子转变为能杀灭癌细胞的单线态氧，达到 治疗的目的。 所以光动力学疗法只造成肿瘤的坏死，而不伤害周围的正常细胞组织， 从而实现了它的选择性杀伤作用目标。光动力治疗为肿瘤等疑难疾病的 诊治开辟一个新领域。 3、生物医用染料的应用前 景： 如今，色料已在疾病检测、DNA测序、 荧光探针、光动力治疗等方面得到了实 际应用，在高科技的医疗技术中起到重 要作用。 3.1 “亮蓝G”使白色小老鼠注射后变蓝精 灵 3.2 CRI Maestro 活体成像系统 3.1 “亮蓝G”使白色小老鼠 注射后变蓝精灵 美国纽约罗彻斯特大学的科学家，通过向实验鼠注射 一种蓝色食用染料后发现，染料中所含的化合物“亮蓝 G”具有治疗脊骨损伤的功效。试验也显示，亮蓝G会 产生戏剧性的副作用，致使老鼠的皮肤暂时变成亮蓝 色。 现在研究人员发现，亮蓝G具有治疗脊骨损伤的功效， 能够抑制导致发炎和破坏正常细胞的化学物质。在脊骨 损伤的治疗中，亮蓝G可以降低损伤程度同时加快恢复速 度。但对实验室老鼠进行的试验也显示，亮蓝G会产生副 作用使老鼠的皮肤变成亮蓝色。除此之外，为了起到治 疗功效，这种染料必须在出现损伤后15分钟内注入血管 。 在治疗继发性损伤方面，亮蓝G的功效非常明显。注射之 后，受伤老鼠能够再次行走，虽然还有点跛。而相比之 下，没有接受亮蓝G注射的老鼠却未能重获行走能力。研 究员史蒂文戈德曼博士表示：“我们希望这项研究能够促 使一种实用且安全的制剂出现，帮助患者治疗继发性损 伤。”所以，在进行人体临床试验前，科学家还需进行进 一步研究以测试亮蓝G以及相关物质的安全性。 3.2 CRI Maestro 活体成 像系统 Maestro系统使用独特 的多光谱成像技术，能 够实质地去除背景非特 异性荧光，并将那些用 其它方法所看不到的标 定物体显示出来，可以 将灵敏度增加近10倍， 因此可以侦测到更细小 或更模糊的标的物，而 且检测深度更深。 Maestro 系统的多光谱成像技术技术，将多重荧光探针的应用加以 最佳化。 Maestro系统所得的去混合处理影像，把每一个标定物的 讯号彼此独立出来（即使存在着非常明显的光谱重叠）。由于这个 系统在光谱上的使用弹性，所有散射波长在420到950nm的标定物 ，都可以单独或合并使用，尤其对于quantum dot染料具有其他任 何活体成像系统无可比拟的效果 。 所以，Maestro应用领域涉及：荧光肿瘤模式，抗体标记的检测， 分子标定试剂，发炎区域染色定位，光敏染料，荧光药物之药物动 力学，血管生成标记等。 4、结束语： 通过对生物医用色素的了解，对于这类的染料 ，其在医学应用中上起到重大作用，例如，有 了这类染料的技术应用，可怕的癌症已经不是 很可怕了，