BDP（BODIPY）染料以氟硼二吡咯（Borondipyrromethene）为核心骨架，具有高荧光量子产率（Φ>0.6）、窄发射光谱（半峰宽<30 nm）及良好的光稳定性。其分子结构可通过中位取代基（如吡啶、苯乙烯基团）或侧链修饰（如羧酸、NHS酯、叠氮基团）实现功能化。例如，BDP 558/568 COOH（CAS:150173-72-1）的最大吸收/发射波长为558/568 nm，羧酸基团赋予其与生物分子（如蛋白质、核酸）特异性偶联的能力；而Py-BODIPY（CAS:1134484-25-5）通过引入吡啶基团增强分子间相互作用，适用于脂滴标记与细胞成像。

一、BDP染料的化学选择性概述

1.定义：化学选择性是指染料在标记过程中对特定化学基团或结构的偏好性。BDP染料通过其分子结构中的特定官能团与生物大分子上的特定基团发生反应，实现特异性结合。

重要性：化学选择性确保了BDP染料能够标记目标生物大分子，减少非特异性结合和背景荧光，从而提高成像的准确性和可靠性。

2. BDP染料的化学选择性机制

官能团的反应性：

BDP染料通常含有反应性官能团，如羧基、氨基、巯基等，这些官能团可以与生物大分子上的特定基团发生共价结合。

例如，含有羧基的BDP染料可以通过酯化反应与生物大分子上的胺基（-NH₂）结合，形成稳定的酰胺键。

含有巯基的BDP染料可以通过硫醇-烯点击化学反应与生物大分子上的双键结合，形成稳定的硫醚键。

分子结构的互补性：

BDP染料的分子结构设计可以使其与特定生物大分子的结构具有互补性，从而增强结合的特异性。

例如，通过在BDP染料分子中引入特定的配体或靶向基团，可以使其与细胞表面受体或特定蛋白质结合，实现细胞或组织的特异性标记。

反应条件的优化：

通过优化反应条件，如pH值、温度、反应时间等，可以进一步提高BDP染料的化学选择性。

例如，在温和的反应条件下（如pH 7.4，室温），BDP染料与生物大分子的结合反应可以更高效地进行，同时减少非特异性结合。

二、BDP染料与生物大分子的化学选择性偶联策略

1.NHS酯介导的氨基共价标记

BDP FL NHS ester（CAS:146616-66-2）通过NHS活化酯与生物分子的伯胺基团（如蛋白质赖氨酸残基）反应，生成稳定的酰胺键。该策略在pH 7.4条件下反应效率>95%，适用于抗体、酶的荧光标记。

2.叠氮-炔烃点击化学（CuAAC）

BDP FL Azide（CAS:1379771-95-5）通过叠氮基团与炔基修饰的生物分子发生1,3-偶极环加成反应，形成稳定的三唑环。该反应在常温下10分钟内完成，产率>90%，且无副产物生成。

3.四嗪-反式环辛烯（TCO）生物正交反应

BDP 505/515 tetrazine（CAS:1225194-70-6）通过四嗪基团与TCO修饰的脂质体发生快速反应（k=10⁶ M⁻¹s⁻¹），实现药物递送系统的实时追踪。在乳腺Cancer异种移植模型中，该探针的荧光信号与脂质体在tumor组织的富集量呈正相关（R²=0.94），且背景信号降低80%。

4.马来酰亚胺-巯基特异性反应

BDP 564/570 Maleimide（CAS:无公开数据）通过马来酰亚胺基团与半胱氨酸残基的巯基发生迈克尔加成反应，适用于蛋白质的定点标记。例如，将该染料与重组人生长激素（rhGH）的Cys182位点偶联后，其生物活性保留率>90%，且荧光信号与药物浓度呈线性关系（R²=0.99），适用于药代动力学研究。

二、BDP染料在蛋白质标记中的化学选择性优化

1.位点特异性标记技术

通过基因编码非天然氨基酸（如对乙酰苯丙氨酸）引入炔基，结合BDP FL Azide的点击化学，可实现蛋白质的单一位点标记。

2.pH响应性标记策略

BDP-GFFVLK（含GFFVLK短肽序列）通过pH敏感的共价键（如腙键）实现条件性标记。

3.金属离子配位驱动的标记

BDP-His₆探针通过组氨酸标签与Ni²⁺-NTA复合物配位，实现蛋白质的纯化与标记一体化。