一、分子设计与结构特性
SiR-BCN 作为硅罗丹明（SiR）的功能化衍生物，其分子结构由三部分协同构成：
- SiR 荧光核心：近红外荧光团（λabs 652 nm，λfl 674 nm），具备 1.0×10⁵ mol⁻¹・cm⁻¹ 的高消光系数，光稳定性优异，适用于长时间活细胞成像；其光谱特性与 GFP/mCherry 荧光蛋白兼容，可通过 Cy5 滤光片组实现检测。
- BCN 反应基团：双环 [6.1.0] 壬炔（bicyclo [6.1.0] non-4-yne），为无铜点击化学的经典官能团，可与四嗪（tetrazine）或叠氮（azide）衍生物发生生物正交反应，形成稳定共价键。
- PEG 连接臂：介于荧光团与 BCN 之间的短链聚乙二醇，优化空间位阻效应，提升偶联反应效率。
二、无铜点击化学反应机制
SiR-BCN 的核心优势在于其介导的无铜点击反应：
- 反应类型：
- 与四嗪衍生物的 Diels-Alder 环加成反应，速率常数可达 10⁴-10⁵ M⁻¹・s⁻¹，无需催化剂即可在生理条件下快速进行；
- 与叠氮衍生物的应变促进炔叠氮环加成（SPAAC）反应，规避传统 Cu (I) 催化对活细胞的毒性影响。
- 反应特性：
- 生物正交性：不干扰内源性生物分子代谢；
- 时空可控性：可在活细胞 / 组织中实现原位标记；
- 化学选择性：仅与四嗪 / 叠氮官能团特异性结合，背景信号低。
三、生物医学应用场景
- 活细胞超分辨率成像
凭借近红外荧光特性及光稳定性，SiR-BCN 适用于 STED（受激发射损耗）、SIM（结构光照明显微术）等超分辨率技术，实现纳米级分辨率的亚细胞结构观测（如《Nature Chemistry》2013 年文献验证的蛋白质动态追踪）。 - 生物分子标记与示踪
- 蛋白质标记：通过基因编辑将四嗪 / 叠氮标签引入靶蛋白，结合 SiR-BCN 实现荧光偶联，用于膜蛋白动力学分析、信号通路研究；
- 核酸 / 多肽标记：利用点击化学对寡核苷酸、肽段进行位点特异性荧光标记，适用于核酸杂交检测及多肽药物体内分布研究。
- 药物递送系统可视化
标记纳米载体（如脂质体、聚合物胶束）后，借助近红外光的组织穿透性（600-900 nm 窗口），可在活体水平追踪药物递送路径及靶向效率。
四、技术参数与实验规范
| 参数类别 | 具体指标 |
|---|---|
| 光学特性 | λabs 652 nm，λfl 674 nm，荧光寿命 3.2-3.8 ns，STED 耗尽波长 775 nm |
| 分子性质 | 分子量 779.0 g/mol，亲脂性适中，可溶于 DMSO、DMF 等有机溶剂 |
| 标记效率 | 1 μM 浓度下，与四嗪衍生物反应半周期（t₁/₂）＜5 min（pH 7.4，37℃） |
| 储存条件 | 冻干粉末 -20℃ 避光保存，母液（DMSO 配制）分装后 -80℃ 可稳定保存 6 个月 |
实验操作建议：
- 活细胞标记：采用 1-5 μM SiR-BCN 工作液，37℃ 孵育 10-15 min，无需清洗即可成像；
- 固定样本标记：建议先进行四嗪 / 叠氮修饰，再与 SiR-BCN 反应，反应缓冲液需不含胺类抑制剂；
- 超分辨率成像：推荐使用 775 nm STED 激光，配合 60×/1.4 NA 油镜实现 20-50 nm 分辨率。
五、科研应用价值与行业标准
SiR-BCN 的开发遵循生物正交化学与荧光探针设计的双重标准，其结构与《Nature Chemistry》2013 年报道的 SiR-SNAP 系列具有同源性，且与 SNAP-Cell® 647-SiR 等商业化产品等效。在机械生物学、化学生物学等领域，该探针已成为溶酶体膜张力检测、GPCR 动态追踪等研究的标准工具，其无铜点击特性为活体原位标记提供了安全高效的解决方案。
参考文献：
[1] Lukinavičius G, et al. Nature Chemistry, 2013, 5:132-139.
（注：实验操作需严格遵循产品说明书及实验室生物安全规范）
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