Dihidroethidium, Número de CAS 104821-25-2, la fórmula molecular C21H21N3, con un peso molecular preciso de 315.41, es un compuesto importante con extensas aplicaciones biológicas. Por lo general, aparece como un polvo cristalino fino que varía de rosa a púrpura. Este color único facilita el reconocimiento en el laboratorio y proporciona un fondo fluorescente natural para su uso como una sonda fluorescente. En la investigación química y biológica, a menudo se usa como una sonda para detectar especies reactivas de oxígeno, especialmente en la detección de aniones de superóxido intracelular, que muestra una eficacia extremadamente alta. Este tinte puede ingresar libremente las células y deshidrogenarse para formar bromuro de etidio. Esta sonda se ha utilizado ampliamente en las células NK y como un tinte importante para identificar la proliferación celular y la hipoxia en los tumores.
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Fórmula química |
C56H92O29 |
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Masa exacta |
1229 |
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Peso molecular |
1229 |
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m/z |
1229 (100.0%), 1230 (60.6%), 1231 (18.0%), 1231 (6.0%), 1232 (3.6%), 1232 (3.5%), 1230 (1.1%), 1233 (1.1%), 1230 (1.1%) |
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Análisis elemental |
C, 54.71; H, 7.54; O, 37.74 |
Dihidroethidium, como una sonda fluorescente azul que puede penetrar las células, juega un papel importante en los campos de biología y medicina. Sus propiedades de fluorescencia únicas le permiten detectar los niveles de aniones de superóxido (O2-) dentro de las células, revelando así los mecanismos de especies reactivas de oxígeno en fisiología y patología celular.
1. Imágenes celulares
El dihidroetileno, como sonda fluorescente, puede ingresar a las células y unirse al ADN, emitiendo fluorescencia roja. Por lo tanto, se usa ampliamente en la tecnología de imágenes celulares para monitorear el estado redox dentro de las celdas en el tiempo real -. A través de equipos como la microscopía de fluorescencia o la citometría de flujo, los investigadores pueden observar la distribución y los cambios de dihidroetilendiamina en las células, entendiendo así el estado redox de las células en estados fisiológicos o patológicos.
2. Detección de estado redox
Las propiedades de fluorescencia del lingote de dihidrógeno de etileno lo convierten en una herramienta ideal para detectar el estado redox. Dentro de las células, la dihidroetilendiamina puede oxidarse mediante aniones superóxido para formar etilendiamina, lo que luego se une al ADN y emite fluorescencia roja. Por lo tanto, al detectar la intensidad de fluorescencia de dihidroetilendiamina, el nivel de aniones de superóxido intracelular puede reflejarse indirectamente, evaluando así el estado redox de las células. Este método de detección tiene las ventajas de alta sensibilidad, especificidad y alto rendimiento -, proporcionando una herramienta poderosa para estudiar los cambios dinámicos del estado redox celular.
3. Investigación de tumores
El dihidroetileno tiene una amplia gama de aplicaciones en la investigación de tumores. Debido a los altos niveles redox de las células tumorales, la dihidroetilendiamina puede servir como un marcador tumoral efectivo para el diagnóstico temprano y la evaluación terapéutica de los tumores. Además, la dihidroetilendiamina también se puede utilizar para estudiar los procesos biológicos de proliferación de células tumorales, apoptosis e invasión, proporcionando pistas importantes para revelar los mecanismos de ocurrencia y desarrollo tumoral.
4. Detección de drogas
La dihidroetilendiamina también juega un papel importante en la detección de drogas. Muchos medicamentos, mientras ejercen efectos terapéuticos, también tienen un impacto en el estado redox de las células. Por lo tanto, al detectar la intensidad de fluorescencia de la dihidroetilendiamina, se puede evaluar el impacto de los fármacos en el estado redox celular y se puede evaluar potenciales fármacos terapéuticos. Además, la dihidroetilendiamina también se puede utilizar para estudiar el mecanismo de interacción entre los fármacos y las células tumorales, proporcionando un fuerte apoyo para el desarrollo de fármacos y la aplicación clínica.
5. Evaluación de bioseguridad
El dihidroetileno también se puede usar en el campo de la evaluación de bioseguridad. Bajo la influencia de los contaminantes ambientales y las toxinas, el estado redox de las células puede cambiar. Al detectar la intensidad de fluorescencia de dihidroetilendiamina, se puede evaluar el impacto de estas sustancias en el estado redox celular, evaluando así su seguridad biológica. Este método es de gran importancia para evaluar los riesgos potenciales de los contaminantes ambientales y garantizar la salud humana.
Los pasos detallados y las ecuaciones químicas correspondientes para la síntesis dedihidroethidiumEn el laboratorio hay un proceso que involucra síntesis química orgánica.
1. Preparación de materias primas
Materiales de partida: elija un material de partida adecuado, que puede ser un compuesto que contiene un anillo de benceno y un grupo amino.
Solventes y catalizadores: seleccione solventes apropiados (como etanol, metanol, etc.) y catalizadores (como catalizadores de metales de transición) basados en el tipo de reacción.
2. Primer paso Reacción: Introducción y modificación del anillo de benceno
Tipo de reacción: reacción de sustitución o reacción de acoplamiento de hidrocarburos aromáticos.
Pasos específicos: bajo la acción de un catalizador, el material de partida se reacciona con reactivos de anillo de benceno apropiados (como ácido fenilborónico, benceno halogenado, etc.) para introducir una estructura de anillo de benceno.
Ecuación química: debido a la estructura desconocida de reactivos y productos específicos, la fórmula general se usa aquí para representar:
Material de partida+reactivo de introducción del anillo de benceno → Producto intermedio 1
3. Reacción del segundo paso: introducción o modificación de grupos amino
Tipo de reacción: reacción de aminación o reacción de sustitución de amina.
Pasos específicos: en condiciones apropiadas, reaccione el producto intermedio 1 con reactivos de aminación (como aminas, azidas, etc.) para introducir o modificar grupos amino.
Ecuación química:
Producto intermedio 1+ Reactivo de aminación → Producto intermedio 2
4. Tercer paso Reacción: reacción de hidrogenación
Tipo de reacción: reacción de hidrogenación.
Pasos específicos: Bajo la acción de los catalizadores (como el platino, el paladio, etc.) y el gas de hidrógeno, el producto intermedio 2 está hidrogenado para obtener el lingote de dihidroetileno o sus análogos.
Ecuación química:
Producto intermedio 2+ H2 → lingot de dihidroetileno (o similar)
5. Purificación y caracterización
Purificación: purifica el producto a través de métodos como la recristalización y la cromatografía de columna.
Caracterización: utilice técnicas como espectrometría de masas, espectroscopía infrarroja y resonancia magnética nuclear para caracterizar el producto y confirmar su estructura y pureza.
Dihidroethidium(DHE) es una sonda fluorescente ampliamente utilizada en la investigación biológica. Sus propiedades de fluorescencia únicas le dan ventajas significativas en la detección de especies de oxígeno reactivo intracelular (especialmente aniones de superóxido). La siguiente es una introducción detallada a las propiedades de fluorescencia de los lingotes de dihidrógeno de etileno:
El dihidroetileno en sí es un compuesto no fluorescente, pero cuando ingresa a las células, puede oxidarse mediante aniones superóxido intracelular (O ₂ ⁻), convirtiendo así el etileno. El etilenglicol es un compuesto fluorescente que puede unirse al ADN y al ARN. Por lo tanto, cuando el dihidroetilenglicol se oxida al etilenglicol, se unirá a los ácidos nucleicos en las células y emitirá una fuerte fluorescencia roja.
Existe un cambio significativo en las características espectrales de fluorescencia de los lingotes de dihidroetilo antes y después de la oxidación. Cuando no se oxida, el lingote de dihidroetilo en sí no emite fluorescencia. Cuando se oxida al óxido de etileno, su longitud de onda de excitación máxima suele ser de alrededor de 488 nm o 530 nm, y su longitud de onda de emisión máxima es de alrededor de 610 nm. Esto lo hace compatible con los sistemas de filtro de microscopios de fluorescencia comunes o citómetros de flujo, facilitando imágenes de fluorescencia y análisis cuantitativo.
La intensidad de fluorescencia del dihidroetil sulfato se correlaciona positivamente con el nivel de aniones de superóxido intracelular. Cuando aumenta la concentración de aniones de superóxido intracelular, se oxida más dihidroetilendiamina a etilendiamina, lo que se une a los ácidos nucleicos y emite señales de fluorescencia más fuertes. Por lo tanto, al detectar la intensidad de fluorescencia de dihidroetilendiamina, el nivel de aniones de superóxido intracelular puede reflejarse indirectamente.
El complejo fluorescente formado por la combinación de dihidroetilenglicol y ácido nucleico tiene una alta estabilidad y no se blanquea o se hidroliza enzimáticamente. Esto da como resultado una buena estabilidad de fluorescencia del dihidroetilenglicol en largos experimentos de imágenes de términos de término o monitoreo continuo, lo que es beneficioso para evaluar con precisión los cambios dinámicos de los aniones de superóxido intracelular.
Al utilizar las propiedades de fluorescencia de la etilendiamina, los investigadores pueden usar técnicas de imagen como microscopía de fluorescencia o citometría de flujo para monitorear y analizar los niveles de aniones de superóxido intracelular en tiempo real -}. Este método tiene las ventajas de alta sensibilidad, especificidad y alto rendimiento -, proporcionando una herramienta poderosa para revelar los mecanismos de las especies reactivas de oxígeno en fisiología y patología celular.
Dihydroethidium (Dihydroethidium, DHE) es de hecho una celda - sonda fluorescente azul permeable que se usa principalmente para detectar el anión radical superóxido (O2-) en las células. El siguiente es el principio de su detección y sus casos de aplicación en investigación biológica:
Principio de detección
DHE puede deshidrogenarse por anión superóxido intracelular para producir etidio (p. Ej., Bromuro de etidio) después de ser ingerido por las células vivas. El etidio puede unirse al ARN o al ADN para producir fluorescencia roja. Cuando el nivel de anión superóxido intracelular es más alto, se produce más etidio y la fluorescencia roja es más fuerte; Por el contrario, es más débil. Esto permite la detección de niveles de anión superóxido con DHE. Al mismo tiempo, el propio DHE fluoresse azul en el citoplasma hasta que se oxida, y luego se insertará en el ADN celular, manchando el núcleo de un rojo fluorescente brillante.
Ejemplos de aplicaciones
Detección de la producción de ROS en el tejido hepático: las secciones de tejido hepático se preparan y se incuban con DHE. Luego, las secciones se observan utilizando un microscopio de fluorescencia y el porcentaje de células DHE - positivas se calcula mediante análisis morfométrico cuantitativo para evaluar la producción de ROS (especies reactivas de oxígeno).
Explorar los cambios en las enzimas antioxidantes y el estado redox glutatión de las células CD 34+ en estados hipóxicos y normóxicos: en este estudio, el superóxido O2 - se etiquetó usando DHE y luego se ensayó mediante flujo hacia arriba. Los resultados mostraron que el contenido de oxígeno tuvo un efecto en la generación de superóxido y peróxido, con una mayor tasa de generación de peróxido en el estado normóxico.
Los principios anteriores y los casos de aplicación muestran que DHE, como una sonda fluorescente de anión superóxido, tiene una amplia gama de aplicaciones en el campo de la investigación biológica. No solo se puede utilizar para evaluar el nivel de estrés oxidativo en las células, sino que también proporciona una base importante para el mecanismo de enfermedades y el desarrollo de fármacos antioxidantes.
Fronteras en la investigación
► Diseño de Radioactivas - sondas etiquetadas
Para habilitar el seguimiento dinámico in vivo del superóxido, los investigadores desarrollaron una derivada de DHE etiquetada con -. Al minimizar las modificaciones estructurales (introducir un átomo de bromo solo en el anillo de benceno), se conservaron las propiedades químicas y biológicas de DHE. Las imágenes de PET revelaron que esta sonda exhibió una absorción de cuatro veces más alta en el miocardio isquémico en comparación con el tejido sano, mostrando una correlación significativa con la intensidad de fluorescencia de DHE (R =0.92, P<0.001), thereby providing a novel tool for early diagnosis of cardiovascular diseases.
► Desarrollo de mitocondrias - sondas dirigidas
Para abordar la necesidad de detección de superóxido mitocondrial, los investigadores sintetizaron Mitosox Red (una mitocondria - análogo localizado de DHE). Esta sonda se dirige a las mitocondrias a través de un resto trifenilfosfina, con su producto de oxidación que emite naranja - fluorescencia roja (510/580 nm). En los modelos de enfermedad de Parkinson, la detección roja de Mitosox reveló que las concentraciones de superóxido mitocondrial en las neuronas dopaminérgicas de sustancia negra nigra se elevaron cinco veces en comparación con los niveles normales, apareciendo antes que los marcadores apoptóticos. Esto proporciona un biomarcador para la intervención temprana en enfermedades neurodegenerativas.
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