荧光染料是一类在特定条件下能够发出荧光的物质，其在生命科学、医学、材料科学等领域有着广泛的应用。以下将详细介绍荧光染料的作用原理。一、荧光产生的基本原理荧光是一种光致发光现象。当物质吸收特定波长的光（通常称为激发光）后，电子从基态跃迁到激发态。处于激发态的电子不稳定，会通过各种方式回到基态，其中一种方式是辐射跃迁，即发射出比激发光波长更长的光，这就是荧光。荧光染料的分子结构通常具有以下特点，使其能够产生荧光：具有共轭体系：荧光染料分子中通常含有大的共轭体系，如苯环、萘环等。共轭体系使得分子中的电子能够在较大范围内离域，从而降低了电子从激发态回到基态的能量，使得发射的荧光波长更长23。含有特定的发色团和助色团：发色团是能够吸收特定波长光并产生颜色的基团，而助色团则可以增强发色团的吸收和发射性能。例如，一些含有氮、氧等杂原子的基团可以作为助色团，提高荧光染料的荧光强度。荧光染料在细胞内离子浓度测量中起着重要的作用，不同种类的荧光染料在测量细胞内离子浓度时存在具体差异。广西生物发光荧光染料
肿瘤细胞成像：近红外荧光染料IR-780具备使多种肾透明细胞*细胞显像的能力，对正常肾胚上皮细胞则无此能力，可用于血液中肾透明细胞*细胞的特异性诊断。这为肿瘤细胞的检测和诊断提供了新的方法21。疾病标志物检测：设计合成的近红外荧光探针RB-Phenylacrylate(NOF1)，用于高选择性和高灵敏度检测半胱氨酸(Cys)，并成功应用于活细胞、斑马鱼和小鼠中半胱氨酸的近红外荧光成像检测。近红外荧光探针RB-Phenyldiphenylphosphinate(NOF2)用于过氧亚硝酸根的荧光成像，实现了活细胞和小鼠炎症模型中ONOO⁻的荧光成像检测。这些探针为疾病标志物的检测和成像提供了新的手段23。四、支持超分辨率成像新型近红外氧杂蒽荧光染料如KRhs，可用于超分辨率成像。KRhs显示出强烈的近红外发射峰，在700nm处具有高荧光量子产率，且在没有增强缓冲液的帮助下，表现出随机荧光开关特性，支持单荧光团的时间分辨定位。KRhs被功能化为KRh-MitoFix、KRh-Mem和KRh-Halo，分别具有线粒体、质膜和融合蛋白靶向能力，可用于活细胞中这些目标的超分辨率成像20。ivis荧光染料合成近红外荧光染料在稳定性测试中表现出多种差异，不同结构的染料在化学稳定性、光稳定性等方面各具特点。
化学稳定性方面的差异芳香环融合BOPHYs：具有6,5,6,6,5,6-六环稠合环的新型红色α-苯并稠合BOPHY和具有5,5,6,6,5,5-六环稠合环的β-噻吩稠合BOPHY，与母体BOPHY相比，具有很高的化学稳定性1116。这些染料通过多种表征手段，如NMR光谱、HRMS、X射线结构分析、循环伏安法和光学测量等，证实了其化学稳定性。芳环稠合导致HOMO能级显著提高，有效扩展了π共轭，赋予了这些染料独特的结构和吸引人的光物理性质，同时也提高了其化学稳定性。对称双偶氮苯红色染料：两种新型对称双偶氮苯红色染料末端带有吸电子或给电子基团，具有良好的溶解性、优异的化学和热稳定性。在溶液和固态下均具有荧光性13。这表明特定的化学结构设计可以使荧光染料具有较高的化学稳定性。
花色素类有机荧光染料：优势：以花色素为染料母核研发的长波长双光子荧光染料，具有良好的水溶性和光学性能可控的特点。如通过结构优化制备出的具有光学可调控羟基的多功能长波长荧光团LDOH-4，具有合适的pKa值、荧光量子产率、较长的吸收与发射波长和较大的双光子活性吸收截面，其荧光强度可通过羟基的保护与脱保护进行调控，在“***型”荧光探针设计及应用领域具有很好的前景17。应用场景：可用于生物环境中硝基还原酶及pH的高灵敏可视化检测，如细胞、组织和***成像研究。热成像技术在动物检测方面也具有很大的潜力。
实时动态成像实时动态成像对于研究动物体内的生理和病理过程具有重要意义。通过将PET动态成像技术应用于高吞吐量多鼠成像方法，可以同时获取动态脑图像4。这为研究动物大脑的功能连接和神经活动提供了新的途径。动物成像技术还可以结合基因编码的神经调节工具，实现对动物大脑活动的实时监测和调控13。这将有助于深入了解动物的行为和认知过程，以及神经系统疾病的发生机制。四、标准化和质量控制小动物成像的标准化对于提高数据的有效性和可靠性至关重要。使用小动物成像设备的标准化，以及一般的动物处理，是确保数据可重复性和可靠性的关键14。例如，提供有效的小动物成像质量控制的指导，使用幻像建立质量控制计划，可以标准化多中心研究或多扫描仪的图像质量参数。在动物实验中，需要解决由于动物处理引起的额外复杂性，以确保标准化的成像程序。实施标准化的动物神经成像协议将促进动物群体成像努力以及元分析和复制研究，提高研究结果的可比性和可靠性。通过将大肠杆菌与有机荧光染料尼罗红共孵育，在超分辨率显微镜下实现了大肠杆菌细胞壁的荧光标记。北京脂溶荧光染料
通过神经鞘的电泳标记神经元群体机制。广西生物发光荧光染料
DiI染料标记机制DiI（1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindocarbocyanineperchlorate）是一种亲脂性的荧光染料，常用于神经元标记。在大鼠中，通过结晶状的荧光DiI可以对牙初级传入神经元（DPANs）进行逆行荧光标记。在小鼠中，虽然也可以使用DiI进行标记，但之前*能使用Fluoro-Gold这种具有神经毒性的荧光染料，且其膜穿透特性优于碳菁染料。后来研究人员对DiI在大鼠中的标记技术进行了重新评估，旨在将其应用于小鼠。新型的DiI配方具有改进的穿透性能和染色效率，可以评估轴突染料从应用部位到三叉神经节的运输速度、染色的DPANs数量以及荧光强度。其标记机制主要是利用DiI的亲脂性，能够与神经元细胞膜结合，随着轴突的运输而扩散到神经元的各个部位，从而实现对神经元的标记。广西生物发光荧光染料
