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Cy（Cyanine，花菁）荧光染料（Cy3、Cy5、Cy5.5、Cy7、Cy7.5）特点介绍

更新时间：2026-07-16点击次数：17

  Cy（Cyanine，花菁）系列荧光染料（Cy3、Cy5、Cy5.5、Cy7、Cy7.5，分普通 Cy‑X 与 Sulfo‑Cy‑X 磺化版），整体优缺点、光谱特性、结构差异、适用场景整理如下。

一、共同结构与通用特点

1. 分子骨架

两端为吲哚环，中间聚甲川链（‑CH=CH‑重复单元）；甲川链越长，波长红移：

  • Cy3：3 个碳；Cy5：5 个碳；Cy5.5 苯环扩展；Cy7：7 个碳；Cy7.5 再引入苯环。

  • 修饰版本：

    1）普通 Cy‑X：无磺酸基团，脂溶性；

    2）sulfo‑Cy‑X：带上磺酸基团，水溶性

2. 通用优势

  1. 摩尔消光系数高（ε 普遍 150 000‑270 000 M-1cm-1，远超 FITC、TRITC，同等条件下荧光信号更强；

  2. 波长覆盖可见光→近红外一区 NIR‑I（550～800 nm），适配活体成像；

  3. 可合成多种活化基团：NHS‑Ester、Maleimide、Azide、COOH、Amine，适配蛋白、多肽、纳米颗粒、聚合物（PEG‑PLGA、PAA、二氧化硅等）；

  4. pH 稳定性好：pH 4‑10 荧光强度几乎不变，优于 FITC（FITC 在偏酸性环境荧光骤降）；

  5. 相比于 Alexa Fluor、IRDye：Cy 染料性价比更高。

3. 固有缺点（整个 Cy 系列通病）

  1. 光稳定性偏弱：比 Alexa‑Fluor 差，长时间强光照射容易光漂白；Cy7、Cy7.5 光漂问题比 Cy3/Cy5 更加明显；

  2. 浓度偏高时发生聚集淬灭（H‑aggregate）：染料分子堆叠，荧光显著下降；sulfo‑Cy 因为负电荷排斥，聚集程度大幅减轻；普通‑Cy 非磺化版极易团聚；

  3. 疏水版 Cy‑X（非磺化）容易和细胞膜、血清蛋白非特异性结合，体内背景偏高；磺化版本可以显著降低非特异吸附；

  4. 长波长 Cy7/Cy7.5 量子产率下降：甲川链变长，分子更容易发生非辐射跃迁，量子产率低于短波长 Cy3/Cy5。

二、各型号 Cy‑X 核心参数与适用场景（Ex/Em，PBS 条件）

1. Cy3（Ex 550 nm / Em 570 nm，绿光‑橙红）

  • 特点：量子产率最高，光稳定性最好，抗淬灭能力强；

  • 缺陷：波长太短，体内组织自发荧光很高，不适合活体成像；

  • 用途：体外实验：免疫荧光、流式、WB、细胞共定位。

2. Cy5（Ex 646 nm / Em 662 nm，红光）

  • 特点：综合性能最均衡，实验室使用最多；消光系数很高，量子产率尚可；

  • 缺点：活体成像仍然会受到皮肤自体荧光干扰；

  • sulfo‑Cy5‑NHS 常用于标记抗体、纳米颗粒体外示踪。

3. Cy5.5（Ex 678 nm / Em706 nm，红光）

  1. 优势重点：

    • 进入近红外一区，自体荧光明显降低，小动物成像的黄金染料；

    • 相比于 Cy7：光漂白程度更低、量子产率更高；

    • sulfo‑Cy5.5 水溶性佳，适合标记氨基化纳米载体（PLGA‑PEG、UCNPs、介孔硅）；

  2. 短板：还是会有少量组织吸收；更深层肿瘤成像不如 Cy7。

4. Cy7（Ex755 nm / Em778 nm）

  • 优点：波长更长，组织穿透更深，血液、皮肤荧光干扰更低，体内成像信噪比更高；

  • 缺点突出：量子产率明显下降，光漂白严重；游离 Cy7 染料在体内肝脏富集明显，背景偏高；适合体内药物分布、活体肿瘤成像。

5. Cy7.5（Ex788 nm / Em808 nm）

  • 波长最靠近 NIR‑I 末端，穿透深度最深；

  • 弊端最大：荧光量子产率低，光漂白问题最严重；更多用于荧光手术导航探针。

三、普通 Cy‑X vs sulfo‑Cy‑X

  1. 普通 Cy‑X‑NHS（无磺酸）

    • 溶解性：只溶于 DMSO、DMF、乙腈，不溶于纯水；标记蛋白时有机溶剂占比很高，敏感蛋白（抗体、酶）容易变性；

    • 体内表现：疏水性强，极易被血清白蛋白吸附，非特异性吸附强，体内背景高；

    • 适合：只溶于有机溶剂的聚合物修饰。

  2. sulfo‑Cy‑X‑NHS（磺化版，‑SO₃⁻）

    • 水溶性优异，可在纯水相条件下标记蛋白；

    • 分子带负电，静电排斥减少染料聚集淬灭；体内非特异性吸附明显降低；

    • 缺点：电荷较强，若纳米颗粒带正电（PEI 修饰颗粒）会产生静电吸附，背景上升；这是实验里很常见的坑。

四、和同类荧光染料横向对比（精简版）

  1. Alexa‑Fluor 系列：相当于改良版 Cy 染料，结构上引入更多磺酸基团，光稳定性更强，但价格昂贵；

  2. IR‑Dye：LI‑COR 产品，波长和 Cy7/Cy7.5 重合，纯度更高，但价格高；

  3. BODIPY：光稳定性好，但消光系数偏低，活体成像不占优势；

  4. FITC/TRITC：消光系数低，近红外区间没有对应染料，只用于体外细胞染色。