CY5-天冬氨酸，荧光染料花青素标记天冬氨酸

名称与化学本质

CY5-天冬氨酸（英文：CY5-Aspartic Acid；化学名：N-(4-(6-羧基己-1-基)-1-羰基-3,6-二氮杂-9-(2-羧基乙基)-菲-5-基)天冬氨酸）是一种将近红外荧光染料CY5与天然氨基酸天冬氨酸（Aspartic Acid，D）通过共价键结合的复合物。其核心结构由CY5的活性酯基团（如NHS酯）与天冬氨酸的氨基或羧基发生亲核取代反应形成，生成稳定的酰胺键或酯键。

功能特性

1. 荧光标记能力：CY5的激发/发射波长为649/670 nm，属于近红外区（650-900 nm），可穿透深层组织并减少自发荧光干扰，适用于活体成像。

2. 生物相容性：天冬氨酸作为人体非必需氨基酸，参与三羧酸循环和鸟氨酸循环，其代谢产物无毒，确保复合物在体内的安全性。

3. 靶向性：通过修饰天冬氨酸侧链，可构建靶向探针（如RGD-CY5-Asp），特异性结合肿瘤细胞表面整合素受体，实现精准成像。

应用领域

1. 生物医学成像：用于肿瘤血管生成监测、干细胞追踪及药物递送系统可视化。例如，RGD-CY5-Asp通过整合素αvβ3受体靶向肿瘤新生血管，成像深度达数毫米。

2. 蛋白质互作研究：标记天冬氨酸残基后，可追踪蛋白质在细胞内的动态变化，如酶活性监测或信号通路分析。

3. 代谢示踪：通过同位素标记的CY5-Asp，研究氨基酸在代谢网络中的流通路径。

合成方法

1. 活性酯法：将CY5-NHS酯溶于二甲基亚砜（DMSO），与天冬氨酸的氨基在pH 8.0-9.0的缓冲液中反应2小时，生成CY5-Asp酰胺。

2. 点击化学法：利用炔基修饰的CY5与叠氮化天冬氨酸通过铜催化环加成反应（CuAAC）连接，提高反应效率至90%以上。

3. 纯化与验证：通过高效液相色谱（HPLC）纯化产物，质谱分析确认分子量，荧光光谱验证标记效率（通常＞95%）。

生理功能延伸

天冬氨酸作为神经递质和能量代谢中间体，其荧光标记形式可同步监测生理过程与分子行为。例如，在心肌缺血模型中，CY5-Asp可追踪天冬氨酸在三羧酸循环中的流量变化，评估心肌能量代谢状态。