CY7-虾青素，CY修饰天然类脂溶性胡萝卜素

CY7定义：一类具有强近红外荧光发射特性的有机染料分子，其共轭 π 电子体系赋予其优异的光学性能，是生物医学成像中常用的荧光标记试剂。

虾青素

化学名称：(3S,3'S)-3,3'- 二羟基 -β,β'- 胡萝卜素 - 4,4'- 二酮（英文：(3S,3'S)-3,3'-Dihydroxy-β,β'-carotene-4,4'-dione）。

定义：一种天然存在的酮式类胡萝卜素，具有独特的共轭双键结构，是自然界中抗氧化活性最强的物质之一，同时具有着色、抗炎、免疫调节等多种生物功能。

化学物理特性

CY7 的特性

物理特性：分子量约为 562.7 g/mol，最大激发波长约 747 nm，最大发射波长约 772 nm，荧光穿透深度可达数厘米，适合深层组织成像。

化学特性：分子结构中含有的羧基、磺酸基等基团使其具有良好的水溶性和生物相容性，不易聚集，且能与多种生物分子发生特异性共价结合。

虾青素的特性

物理特性：分子量为 596.84 g/mol，脂水分配系数较高，易溶于氯仿、丙酮等有机溶剂，在自然界中主要以反式异构体形式存在，具有鲜艳的红色。

化学特性：共轭双键结构使其具有极强的电子转移能力，能有效猝灭单线态氧和自由基；分子中的羟基可通过酯化、酰胺化等反应进行结构修饰，实现与其他分子的偶联。

CY7 - 虾青素复合材料的特性

光学性能稳定，在生理环境中荧光强度不易衰减，可实现长时间动态成像；抗氧化活性较单一虾青素略有下降，但仍能有效清除生物体内活性氧。

兼具脂溶性和水溶性，可在水相和脂相体系中稳定分散，便于不同场景下的应用；生物代谢产物无毒，具有良好的生物安全性。

应用领域与实验场景

肿瘤诊疗一体化：在抗肿瘤实验中，CY7 - 虾青素可作为荧光探针定位肿瘤组织，同时通过虾青素的抗氧化和抗炎作用抑制肿瘤细胞增殖，实现 “诊断 - 治疗” 同步进行。

神经科学研究：用于活体动物脑部神经细胞的荧光标记，追踪神经递质的传输路径，同时借助虾青素的神经保护作用，探究其对神经退行性疾病的干预效果。

材料表面改性：将其负载于医用高分子材料表面，可赋予材料荧光示踪功能和抗氧化性能，用于人工血管、组织工程支架等医用器件的研发与性能评估。

环境监测：利用其荧光特性和抗氧化性，可作为环境污染物（如重金属离子、自由基）的检测探针，用于水体、土壤的环境质量监测实验。

组合构建方式

CY7 与虾青素的组合通过位点特异性偶联技术实现，具体路径如下：

结构修饰：对虾青素分子中的一端羟基进行选择性保护，避免多位点反应导致的产物异构化；同时对 CY7 进行磺酸基活化，增强其反应特异性。

偶联反应：采用点击化学策略，在铜离子催化下，CY7 分子中的叠氮基团与虾青素修饰后的炔基发生 1,3 - 偶极环加成反应，形成稳定的三唑环连接键。

脱保护与纯化：去除虾青素分子中的保护基团，通过凝胶过滤色谱和反相高效液相色谱联用技术，分离纯化目标产物，纯度可达 95% 以上。

性能验证：通过荧光分光光度计检测荧光强度，利用 DPPH 自由基清除实验验证抗氧化活性，确保复合材料同时具备两种组分的核心功能。

扩展知识

偶联技术优势：点击化学偶联法具有反应条件温和、特异性高、副产物少等优点，相比传统酰胺化反应，能更好地保留两种组分的原有性能。

临床转化前景：目前已在小鼠、大鼠等模式动物中完成初步实验，下一步将开展大动物实验和临床试验，有望用于肿瘤、神经退行性疾病等的临床诊断与治疗。

衍生化应用：通过对 CY7 或虾青素进行结构修饰，可制备一系列 CY7 - 虾青素衍生物，如 PEG 修饰型、靶向肽修饰型等，进一步拓展其应用场景。