硅基罗丹明是在传统罗丹明结构中引入一个硅原子取代氧原子设计而成的，这种结构改变使其电子结构发生变化，从而调节了光学性质。

图：罗丹明b

一、光学性能优势

1.近红外波段成像：硅基罗丹明的激发和发射波长通常在近红外区，如常见的 SiR-COOH、SiR-DBCO 等激发波长一般为 652nm 左右，发射波长位于近红外区约 674nm。近红外光在生物组织中的散射和吸收相对较弱，能够更好地穿透生物组织，减少组织对光的衰减，从而实现对深层组织的成像。

2.高荧光量子产率：具有较高的荧光量子产率，在激发光照射下能够发射强烈而稳定的荧光信号。这一特性使其能够检测细胞内低丰度的生物分子，并且在成像时可以获得更清晰、更明亮的图像，有助于提高检测的灵敏度和准确性，为生物分析和成像应用提供了支持。

3.大斯托克斯位移：部分硅基罗丹明荧光探针具有大斯托克斯位移的特点，如 SiR-DBCO 等，其发射波长与激发波长之间的差值较大。大斯托克斯位移有助于减少激发光对发射光的干扰，进一步提高成像的信噪比和分辨率，更有利于对生物分子的特异性标记和检测。

4.光稳定性强：相对于传统的近红外菁染料，硅基罗丹明的光稳定性更好，在生物成像时能够获得稳定持久的荧光信号，可应用于长时间荧光成像进程。例如，SiR-azide、SiR-DBCO 等在长时间成像实验中荧光信号不易减弱，其光稳定性使得研究人员能够更准确地观察和追踪生物分子的动态变化及细胞内的生理过程。

二、化学性能优势

1.反应活性高：硅基罗丹明可通过修饰引入不同的官能团，如琥珀酰亚胺酯（NHS ester）、叠氮（azide）、四嗪（tetrazine）、二苯并环辛炔（DBCO）等，这些官能团能够与生物分子中的特定基团发生化学反应，从而实现对生物分子的特异性标记。例如，SiR-NHS ester 的 NHS 酯官能团可与蛋白质中的氨基反应形成稳定的酰胺键，这种特异性标记能力有助于研究人员准确地追踪和定位特定生物分子在细胞内的分布和动态变化。

2.良好的溶解性：硅基罗丹明染料通常具有较好的水溶性和有机溶剂溶解性，如 SiR-PEG3-TCO、SiR-PEG4-alkyne 等不仅能溶于常见有机溶剂，在水中也有很好的溶解性，这使其在生物应用中更加方便，能够更好地与生物样品相互作用，实现对生物分子的有效标记和成像。

三、生物性能优势

1.生物相容性好：对生物细胞和组织的poison性较低，具有良好的生物相容性，能够轻松穿透细胞膜进入细胞内部，可用于活细胞和固定细胞的染色，适用于在生物体内进行各种标记和成像实验，不会对生物体内的正常生理过程产生明显干扰，有利于研究生物分子在生理状态下的行为和功能。

2.特异性标记能力：由于其可修饰性和良好的化学活性，能够与多种生物分子如蛋白质、抗体、核酸等进行特异性结合，实现对特定生物分子的标记和追踪，可用于研究蛋白质-蛋白质相互作用、DNA/RNA 检测和生物标志物分析等，有助于深入了解生物体内复杂的分子机制和生理过程。