Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

colorante CF

Los colorantes CF ( marca registrada como CF Dyes por Biotium) son una clase de colorantes fluorescentes desarrollados para aplicaciones de investigación biológica, incluyendo m...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Los colorantes CF ( marca registrada como CF Dyes por Biotium) son una clase de colorantes fluorescentes desarrollados para aplicaciones de investigación biológica, incluyendo microscopía de fluorescencia , citometría de flujo e imágenes in vivo. [ 1 ] [ 2 ] Introducidos por primera vez a finales de la década de 2000, estos colorantes se caracterizan por una estrategia química que combina la pegilación con la sulfonación para lograr una alta solubilidad en agua y minimizar la unión no específica. [ 3 ]

Las variedades incluyen 42 fluoróforos que abarcan longitudes de onda de excitación desde 347 nm (ultravioleta) hasta 876 nm (infrarrojo cercano), construidos sobre cuatro estructuras químicas básicas: cumarina , pireno , rodamina y cianina . [ 3 ] Estos colorantes se han utilizado en microscopía de superresolución , donde varias variantes se han validado para técnicas como STORM, MINFLUX y microscopía STED. [ 4 ] [ 5 ]

Historia y desarrollo

El desarrollo comenzó alrededor de 2007 [ 2 ] [ 6 ] en respuesta a las limitaciones observadas en los fluoróforos comerciales existentes, en particular la tendencia de los colorantes fuertemente sulfonados a exhibir una unión no específica a componentes celulares con carga positiva. [ 3 ] Para abordar estos problemas, los investigadores desarrollaron una estrategia de diseño que combina la sulfonación con la modificación con polietilenglicol (PEG), cuyos detalles se describen en una patente estadounidense de 2014. [ 3 ]

En 2009, los investigadores informaron sobre el desarrollo de una estrategia de sustitución de rodamina-imidazol en la que el anillo de benceno comúnmente utilizado para la conjugación fue reemplazado por un grupo imidazolio. [ 3 ] [ 7 ] Esta modificación produjo un desplazamiento al rojo en la longitud de onda de emisión, preservando al mismo tiempo la fotoestabilidad del núcleo de xanteno de la rodamina, extendiendo el rango espectral utilizable de los colorantes de rodamina hacia la región del infrarrojo cercano. [ 7 ]

En 2022, una colaboración con investigadores de UC Berkeley dio como resultado CF583R y CF597R, que son colorantes basados ​​en rodamina optimizados para la microscopía STORM. [ 7 ]

Química

Los colorantes CF se sintetizan mediante modificaciones químicas de estructuras de colorantes de cumarina, rodamina y cianina ya establecidas. [ 7 ] Los colorantes emplean una estrategia dual de sulfonación y pegilación. [ 3 ] La sulfonación introduce grupos sulfonato (–SO₃⁻) para mejorar la solubilidad en agua, mientras que la pegilación añade cadenas de polietilenglicol (PEG) que protegen estéricamente los grupos cargados y reducen la agregación del colorante. [ 3 ]

Los grupos PEG inhiben el apilamiento π entre moléculas de colorante adyacentes, reduciendo la formación de agregados H. La agregación H es una causa de extinción de la fluorescencia cuando se unen múltiples moléculas de colorante a un solo anticuerpo , lo que limita el grado útil de marcaje (DOL) en los conjugados de anticuerpos. [ 3 ]

Los colorantes CF infrarrojos cercanos basados ​​en rodamina (designados con el sufijo "R") utilizan la química de sustitución rodamina-imidazol, como se describe en Wang et al. (2022), para extender las longitudes de onda de emisión más allá del límite tradicional de ~600 nm, manteniendo la fotoestabilidad característica del andamiaje de rodamina. [ 3 ] [ 7 ] El núcleo rígido de xanteno de las rodaminas confiere resistencia al fotoblanqueo en relación con el puente de polimetina flexible que se encuentra en los colorantes de cianina. [ 7 ]

Aplicaciones

Las aplicaciones incluyen microscopía de inmunofluorescencia , citometría de flujo, transferencia Western , imágenes in vivo, hibridación fluorescente in situ , microscopía de expansión y detección de apoptosis. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

Microscopía de superresolución

Los colorantes se han evaluado en estudios revisados ​​por pares para su uso en técnicas de microscopía de superresolución. [ 4 ] [ 7 ] [ 11 ] Una evaluación sistemática de 28 colorantes comerciales realizada por Lehmann y colegas (2016) identificó a CF647 y CF680 como un par de colorantes óptimo para dSTORM multicolor sin registro basado en desmezcla espectral en combinación con CF568, debido a la baja diafonía espectral. [ 4 ] CF583R y CF597R permiten una precisión de localización de aproximadamente 10 nm lateralmente y 20 nm axialmente. [ 7 ]

La investigación de Diekmann y sus colegas en EMBL demostró que CF660C exhibe fotoestabilidad durante sesiones de imágenes prolongadas, lo que permite la adquisición de aproximadamente un millón de fotogramas que cubren células mitóticas completas (volúmenes de 40 × 40 × 6 μm). [ 5 ] CF640R y CF680R han sido validados para microscopía de agotamiento por emisión estimulada (STED) . [ 12 ] Varios colorantes se han empleado en microscopía de iluminación estructurada (SIM) . [ 13 ] CF660C y CF680 han sido validados para nanoscopía MINFLUX utilizando tampones de fotoconmutación GLOX+MEA estándar. [ 14 ]

Datos espectrales y de validación representativos

Patentes

Las patentes clave que cubren la tecnología de tintes CF incluyen US8709830B2 ("Tintes fluorescentes, kits de tintes fluorescentes y métodos para preparar moléculas marcadas"), EP2223086B1 (fecha de prioridad 2007) y la solicitud internacional WO2012129128A1. [ 3 ] [ 18 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Goetz C, Hammerbeck C, Bonnevier J. "Conceptos básicos de citometría de flujo para no expertos". Técnicas en ciencias de la vida y biomedicina para no expertos (2018).
  2. 1 2 Kist TB. "Marcadores y tinciones fluorescentes: una base de datos de propiedades fotofísicas." En Marcadores y tinciones fluorescentes: una base de datos de propiedades fotofísicas (2023).
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos. Patente US8709830B2: "Tintes fluorescentes, kits de tintes fluorescentes y métodos para preparar moléculas marcadas". Emitida el 29 de abril de 2014. https://patents.google.com/patent/US8709830B2
  4. 1 2 3 4 5 6 Lehmann M, Lichtner G, Klenz H, Schmoranzer J. «Nuevos colorantes orgánicos para microscopía de superresolución multicolor basada en localización». Journal of Biophotonics 9(1-2):161-170 (2016). https://doi.org/10.1002/jbio.201500119
  5. 1 2 Diekmann R, Kahnwald M, Schoenit A, Deschamps J, Matti U, Ries J. "Optimización de la velocidad de imagen y la intensidad de excitación para la microscopía de localización de moléculas individuales." Nature Methods 17:909–912 (2020). https://doi.org/10.1038/s41592-020-0918-5
  6. ↑ Redacción. «Fluorescencia reinventada: Mejorando la obtención de imágenes con química». The Scientist (2026). https://www.the-scientist.com/fluorescence-reimagined-improving-imaging-with-chemistry-73887
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Wang B, Xiong M, Susanto J, Li X, Leung WY, Xu K. "Transformación de colorantes de rodamina para microscopía de superresolución (d)STORM mediante sustitución de imidazolio 1,3-disustituido." Angewandte Chemie International Edition 61(19):e202113612 (2022). https://doi.org/10.1002/ANIE.202113612
  8. ↑ Ferrer-Font L, Mehta P, Harmos P, Schmidt AJ, Chappell S, Price KM, Hermans IF, Ronchese F, Le Gros G, Larsen M, Peng L. «Análisis de alta dimensión de las células inmunitarias intestinales durante la infección por helmintos». eLife 9:e51678 (2020). https://doi.org/10.7554/eLife.51678
  9. ↑ Chen F, Tillberg PW, Boyden ES. "Imágenes ópticas. Microscopía de expansión." Science 347(6221):543-548 (2015). https://doi.org/10.1126/science.1260088
  10. ↑ Alvero AB, Mor G (Eds.). "Detección de mecanismos de muerte celular: métodos y protocolos." Humana Press (2021).
  11. ↑ Mao F, McGarraugh PG, Madrid AS, Leung WY, Roberts LM. «Agentes modificadores de ácidos nucleicos y sus usos». Patente estadounidense n.º 10,570,463 B2. Washington, DC: Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos (2020). https://patents.google.com/patent/US10570463B2/en
  12. ^ Heilemann M , van de Linde S, Schüttpelz M, Kasper R, Seefeldt B, Mukherjee A, Tinnefeld P, Sauer M. "Imágenes de fluorescencia con resolución de subdifracción con sondas fluorescentes convencionales" . Angewandte Chemie Edición Internacional 47(33):6172-6176 (2008). https://doi.org/10.1002/anie.200802376
  13. ↑ Bowler M, Kong D, Sun S, Nanjundappa R, Evans L, Farmer V, Holland A, Mahjoub MR, Sui H, Loncarek J. "Caracterización de alta resolución de la morfología y dinámica del apéndice distal del centriolo mediante STORM correlativo y microscopía electrónica." Nature Communications 10(1):435 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-018-08216-4
  14. 1 2 3 4 5 Personal. "Crecimiento de la colección de anticuerpos con colorantes en tándem Astral Leap™". FluoroFinder: Nuevos colorantes fluorescentes de 2024 (2024). https://fluorofinder.com/fluorescent-dyes-of-2024/
  15. ↑ Zanetti-Domingues LC, Martin-Fernandez ML, Needham SR, Rolfe DJ, Clarke DT. «Investigación sistemática de los efectos diferenciales de los sustratos de cultivo celular sobre la magnitud de los artefactos en el seguimiento de moléculas individuales». PLoS ONE 8(9):e74200 (2013). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074200
  16. ↑ Früh SM, Matti U, Spycher PR, Rubini M, Lickert S, Schlichthaerle T, Jungmann R, Vogel V, Hall H, Sapra KT. «Anticuerpos marcados específicamente para microscopía de superresolución revelan errores de ligamiento in situ». ACS Nano 15(8):12161-12170 (2021). https://doi.org/10.1021/acsnano.1c03677
  17. ↑ Turkowyd B, Virant D, Endesfelder U. «De moléculas individuales a la vida: microscopía a nanoescala». Analytical and Bioanalytical Chemistry 408:6885-6911 (2016). https://doi.org/10.1007/s00216-016-9781-8
  18. ↑ Oficina Europea de Patentes. Patente EP2223086B1: «Tintes fluorescentes». Fecha de prioridad: 2007. https://patents.google.com/patent/EP2223086B1