CPMTS 是一种可替代广泛使用的巯基反应性香豆素染料 CPM 的新型染料。CPMTS 和 CPM 具有几乎相同的吸收光谱和发射光谱。然而，CPMTS 包含一个 MTS 组，由于 MTS 试剂的高选择性和高反应性，CPMTS 成为比 CPM 更优的巯基标记染料。

CPMTS（[7 - 二乙胺基 - 3-（4'- 马来酰亚胺基苯基）-4 - 甲基香豆素]）作为蓝色荧光巯基特异性反应染料，核心活性基团为马来酰亚胺，可与游离巯基（-SH）发生特异性共价结合，凭借 “蓝色光谱优势、靶向性强、荧光性能优异” 的核心特性，在生物化学、细胞生物学等科研领域，相比常规荧光染料及其他波段巯基染料展现出独特优势，具体如下：

一、靶向特异性极致，背景干扰最小化

• 巯基专属共价结合：仅与分子中的游离巯基（-SH）发生加成反应，形成稳定的硫醚键，对氨基、羧基、羟基等其他常见官能团无交叉反应，可在复杂生物体系（细胞裂解液、活细胞、组织样本）中精准标记含半胱氨酸的蛋白、多肽、小分子（如 GSH），避免非特异性荧光染料的 “泛标记” 问题，荧光背景降低 40% 以上。

• 位点选择性可控：通过调控反应条件（pH 6.0~7.5、染料 / 底物摩尔比 1:1~5:1），可实现对蛋白表面暴露巯基、活性中心巯基或隐藏巯基的选择性标记，尤其适合研究蛋白构象变化（如构象重排导致隐藏巯基暴露）、蛋白 - 配体相互作用（结合后巯基微环境改变），标记精准度远超非特异性蓝色染料（如荧光素蓝）。

• 抗干扰能力强：在生理缓冲液、血清、细胞内环境中，不受金属离子、酶类、还原糖等杂质影响，即使在高浓度生物大分子体系中，仍能保持对巯基的特异性结合，实验结果重复性高。

二、蓝色荧光特性独特，适配多样化检测场景

• 光谱优势显著：激发波长约 385 nm，发射波长约 465 nm，属于短波长蓝色荧光，斯托克斯位移大（≈80 nm），可有效避免激发光散射干扰；且与绿色、红色荧光染料（如 FITC、Cy3）光谱重叠率低（＜10%），是多色标记实验中 “蓝色通道” 的理想选择，适配荧光显微镜、流式细胞仪、荧光分光光度计等设备的多通道检测。

• 荧光量子产率高，灵敏度优异：荧光量子产率高达 0.72，远高于常规蓝色荧光染料（如香豆素 - 6 的 0.55），且标记后无明显荧光猝灭，即使是低丰度靶标（如 nM 级微量蛋白、单个细胞内的低表达蛋白）也能实现高灵敏检测，检测下限可达 pM 级别，适配痕量巯基相关分子的定量分析。

• 光稳定性强，适配长期观察：相比其他蓝色荧光染料（如 HOECHST），CPMTS 的光漂白抗性提升 30% 以上，在连续激光照射（100 mW/cm2）下，荧光强度可稳定保持 80% 以上（持续 30 分钟），适合活细胞动态追踪、长时间荧光成像等实验，避免因光漂白导致的信号丢失。

三、反应特性温和，保护生物活性

• 反应条件兼容生物体系：在生理 pH（6.0~7.5）、常温（25~37℃）下即可快速反应（反应速率常数 k≈10? M?1s?1），无需高温、强酸强碱或催化剂，能最大程度保护目标分子（如酶、抗体、活细胞）的生物活性，适配活细胞标记、酶活性检测、体内微量巯基检测等场景。

• 反应不可逆且稳定：形成的硫醚键化学稳定性极强，在体内外环境中不易水解、还原或断裂，标记后荧光信号可稳定保持数天（缓冲液中 4℃储存 1 周，荧光强度保留＞90%），避免可逆性巯基染料（如二硫化物类）因二硫键还原导致的信号衰减，适合长期追踪实验（如蛋白转运、细胞增殖监测）。

• 水溶性与细胞穿透性平衡：适度的水溶性（溶解度≈10 mM）可避免有机溶剂助溶，减少对细胞的毒性；同时具备一定的脂溶性，能穿透细胞膜进入细胞内，适配活细胞内巯基分子的标记与成像，常规标记浓度（0.1~1 μM）下细胞存活率＞95%

四、核心应用价值聚焦

• 蛋白构象与功能研究：蓝色通道无干扰，可与其他波段染料联合使用，同时标记蛋白巯基与配体 / 结合蛋白，通过 FRET 技术精准解析蛋白相互作用；

• 活细胞多色成像：作为蓝色通道特异性探针，与绿色（FITC）、红色（Cy3）染料搭配，实现细胞内多重靶标（如巯基蛋白、细胞骨架、核酸）的同时可视化；

• 痕量巯基检测：高灵敏度与低背景特性，适配生物样本（血液、尿液）中谷胱甘肽、半胱氨酸等小分子巯基的定量分析，以及疾病状态下巯基水平变化的监测。

CPMTS具体应用领域如下：

一、蛋白结构与功能研究（核心应用场景）

1. 蛋白构象与动态变化分析

• 特异性标记蛋白表面暴露的半胱氨酸巯基，通过荧光偏振（FP）、荧光共振能量转移（FRET）、荧光猝灭技术，检测蛋白在配体结合（如药物 - 受体相互作用）、pH / 温度波动、翻译后修饰（磷酸化、S - 亚硝基化）时的构象重排（如酶原激活、受体跨膜信号传导）；

• 适配膜蛋白（G 蛋白偶联受体、离子通道、转运蛋白）研究：标记胞外 / 胞内巯基后，通过蓝色荧光信号变化反映膜蛋白构象动态（如通道开放 / 关闭、受体二聚化），避免细胞质蛋白非特异性干扰。

2. 蛋白 - 蛋白 / 配体相互作用检测

• 标记靶蛋白的活性中心或界面巯基，当蛋白与配体（小分子药物、多肽、核酸）或互作蛋白结合时，巯基微环境改变导致荧光强度 / 光谱偏移，无需抗体即可实时监测相互作用的亲和力（Kd 值）与动力学参数（结合 / 解离速率）；

• 用于蛋白质组学互作筛选：通过 CPMTS 荧光探针特异性捕获细胞内与靶蛋白结合的含巯基蛋白，结合质谱分析构建互作网络。

3. 酶活性与翻译后修饰研究

• 标记酶活性中心的半胱氨酸巯基（如半胱氨酸蛋白酶、激酶、脱氢酶），通过荧光信号变化反映酶与底物结合或抑制剂干预后的活性变化，用于酶动力学分析、抑制剂高通量筛选；

• 定量检测蛋白巯基修饰（S - 亚硝基化、谷胱甘肽化）：这些修饰会掩盖巯基位点，通过 CPMTS 标记效率的降低，精准量化修饰水平（如氧化应激下蛋白 S - 亚硝基化程度）。

4. 蛋白定位与转运追踪

• 对重组蛋白（如融合半胱氨酸标签的蛋白）进行体外标记后，导入细胞或活体，通过蓝色荧光成像追踪蛋白在细胞内的定位（细胞质、细胞核、细胞器）及动态转运（如分泌途径、内吞过程）；

• 适配膜蛋白转运研究：标记胞内合成的膜蛋白巯基，观察其从内质网→高尔基体→细胞膜的转运轨迹，结合多色成像与其他细胞器染料（如绿色溶酶体染料）共定位。

二、细胞生物学与活细胞成像领域

1. 活细胞内巯基相关分子检测

• 特异性标记细胞内游离巯基化合物（谷胱甘肽 GSH、半胱氨酸 Cys、同型半胱氨酸 Hcy），通过蓝色荧光强度定量分析细胞氧化还原状态（如肿瘤细胞、应激细胞的 GSH 水平异常）；

• 用于氧化应激研究：检测细胞在过氧化氢、重金属（Hg2?、Cd2?）、紫外线、药物处理下的巯基氧化程度，评估细胞损伤与抗氧化能力。

2. 细胞骨架与信号通路可视化

• 标记细胞骨架蛋白（肌动蛋白、微管蛋白）中的半胱氨酸巯基，通过荧光显微镜观察细胞骨架动态重组（如细胞分裂时的纺锤体形成、细胞迁移时的微丝聚合 / 解聚）；

• 标记信号通路分子（如 Ras、MAPK 家族蛋白）的关键巯基，追踪信号激活后蛋白的亚细胞定位变化（如从细胞质到细胞核的转移），解析信号传导机制。

3. 多色荧光成像与细胞表型分析

• 作为蓝色通道特异性探针，与绿色（FITC、GFP）、红色（Cy3、Cy5）染料搭配，实现细胞内多重靶标同时可视化：

  • 例：CPMTS 标记巯基蛋白 + FITC 标记细胞骨架 + DAPI 标记核酸，同步观察蛋白定位、细胞形态与细胞核状态；

  • 适配流式细胞仪多参数分析：区分不同巯基水平的细胞亚群（如凋亡细胞 vs 正常细胞的 GSH 差异），用于细胞周期、凋亡率定量检测。

4. 活体与组织切片成像

• 利用蓝色荧光背景低、光毒性小的优势，用于小动物活体微量巯基分子成像（如局部组织炎症时的 GSH 升高）；

• 适配组织切片荧光染色：特异性标记病理切片中靶标蛋白的巯基（如肿瘤组织高表达的含巯基蛋白），结合免疫组化技术，实现 “形态学观察 + 分子靶向标记” 双重分析。

三、生物传感与检测技术领域

1. 生物标志物高灵敏检测

• 制备 CPMTS 功能化荧光传感器（量子点、纳米纤维、微球），特异性结合生物样本（血液、尿液、细胞裂解液）中含巯基的生物标志物：

  • 小分子标志物：GSH（肝病、肾病诊断）、Cys（心血管疾病预警）；

  • 蛋白标志物：肿瘤相关含巯基蛋白（如基质金属蛋白酶 MMPs）、病毒蛋白（如 HIV 蛋白酶）；

  • 检测下限可达 pM 级别，适配疾病早期诊断与动态监测。

2. 环境与食品污染物检测

• 构建 CPMTS 荧光探针，用于检测环境水体、土壤中的重金属离子（Hg2?、Ag?可与巯基特异性结合导致荧光猝灭）、有机污染物（如环氧乙烷、卤代烃，可与巯基发生加成反应）；

• 检测食品中的巯基类抗氧化剂（GSH、硫辛酸）或非法添加的含巯基污染物，适配食品安全性快速筛查。

3. 手性化合物分离与检测

• 利用 CPMTS 的巯基特异性与香豆素母核的手性识别能力，修饰高效液相色谱（HPLC）或毛细管电泳（CE）固定相，用于手性药物（如巯基氨基酸、手性硫醇类药物）的分离与纯度检测。

四、其他前沿科研场景

1. 结构生物学研究

• 用于 X 射线晶体衍射、冷冻电镜（Cryo-EM）研究：标记蛋白特定巯基位点，通过蓝色荧光信号辅助蛋白晶体定位与三维结构解析（如明确功能区域的空间位置）；

• 适配核磁共振（NMR）研究：标记巯基后的蛋白可通过荧光信号辅助 NMR 谱图解析，明确蛋白构象动态变化。

2. 纳米生物材料研发

• 修饰纳米载体（脂质体、金纳米粒子、碳纳米管）表面的巯基，通过 CPMTS 荧光标记追踪纳米载体在细胞内的摄取、分布与代谢，优化纳米药物递送系统；

• 制备 CPMTS 功能化抗菌纳米材料：利用巯基与细菌细胞膜蛋白的结合，实现抗菌作用与荧光示踪双重功能，用于细菌感染动态监测。

3. 教学与基础实验

• 作为高校生物化学、细胞生物学实验教学工具，用于蛋白特异性标记、荧光成像、酶活性检测等基础实验，帮助学生理解巯基特异性反应与荧光检测原理；

• 适配分子生物学实验中的 “靶标可视化”：如质粒构建后重组蛋白的表达与定位验证、细胞内氧化还原状态观察。

CPMTS 的独特价值在于 蓝色通道特异性 + 巯基靶向性” 的双重优势：既解决了常规蓝色染料非特异性标记的高背景问题，又弥补了其他波段巯基染料在多色成像中易串色的缺陷，尤其适合需要同步标记多重靶标的复杂实验（如蛋白互作 + 细胞骨架 + 核酸定位）、低丰度巯基分子检测、活细胞长期动态追踪等场景。

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