硅基罗丹明是在传统的罗丹明结构中引入硅基取代基团而形成的一类化合物。它保留了罗丹明荧光染料优越的光学性质，同时光谱发生明显红移，满足了近红外荧光检测的要求。硅基罗丹明通常具有良好的荧光量子产率、较长的荧光寿命和较小的组织自发荧光，这些特性使其在生物研究和生物成像中得到应用。

图：罗丹明B

一、荧光性能方面

1.发射波长

传统罗丹明染料：发射波长一般在 500 - 600nm 之间，处于可见光范围。例如，罗丹明 B 的发射波长约为 580nm。这使得在生物成像应用中，容易受到生物组织自身荧光（背景荧光）的干扰，因为生物组织中的许多成分在可见光区也会发出荧光，从而降低了成像的信噪比。

硅基罗丹明：发射波长通常在 650 - 750nm，处于近红外光区。这个波长范围的光在生物组织中的穿透深度更深，并且生物组织在近红外区域的自发荧光较弱。例如，某些硅基罗丹明染料的发射波长可达 680nm 左右，能有效避开背景荧光干扰，有利于在复杂的生物样本中进行高灵敏度的荧光成像。

2.荧光量子产率

传统罗丹明染料：荧光量子产率因具体种类而异，但总体相对较低。例如，部分传统罗丹明染料的荧光量子产率在 0.1 - 0.3 之间。这意味着它们在吸收光子后，以荧光形式发射出的光子比例较低，可能需要较高的染料浓度才能获得足够强的荧光信号，而高浓度染料可能会带来一些诸如poison性增加等不利影响。

硅基罗丹明：通常具有较高的荧光量子产率，可达到 0.3 - 0.7 左右。这使得它们在较低的浓度下就能产生较强的荧光信号，有利于减少染料用量，降低对生物样本的潜在干扰和poison性，同时也能在荧光成像等应用中提供更明亮的信号。

3.光稳定性

传统罗丹明染料：在强光照射下，容易发生光漂白现象。光漂白是指荧光染料在吸收光子后，发生不可逆的化学反应，导致荧光强度逐渐减弱。例如，在连续强光照射下，传统罗丹明染料的荧光强度可能在几分钟到几十分钟内就会下降到初始强度的 50% 以下，这限制了它们在长时间成像实验中的应用。

硅基罗丹明：具有较好的光稳定性。由于硅原子的引入等结构特点，使其能够更好地抵抗光激发产生的活性氧物种等的破坏。在类似的强光照射条件下，硅基罗丹明的荧光强度能在较长时间内保持相对稳定，例如，在数小时的连续照射后，其荧光强度仍可保持在初始强度的 70% - 90% 左右，适合用于长时间的生物成像和动态过程观察。

二、化学稳定性方面

传统罗丹明染料：在一些化学环境下稳定性有限。例如，在酸性或碱性较强的溶液中，其化学结构可能会发生变化，导致荧光性能改变。在生物样本中，如果遇到一些具有氧化或还原性质的生物分子，也可能会影响其化学结构和荧光特性。

硅基罗丹明：化学稳定性相对较高。硅原子的存在可以增强分子的整体稳定性，使其能够在较宽的 pH 范围（如 pH 4 - 10）内保持相对稳定的化学结构和荧光性能。在复杂的生物化学环境中，更能抵抗生物分子的化学干扰，维持其作为荧光标记物的有效性。

三、生物相容性方面

传统罗丹明染料：部分传统罗丹明染料可能具有一定的细胞poison性。这是因为它们在细胞内可能会与生物分子发生非特异性相互作用，或者在代谢过程中产生一些对细胞有害的物质。在高浓度使用时，这种poison性可能会更加明显，例如，对细胞的增殖、代谢等生理功能产生干扰。

硅基罗丹明：通常表现出较好的生物相容性。在较低浓度下，对细胞和生物组织的poison性较小。这是因为其结构特点使得它在生物体内的代谢过程相对温和，而且在细胞内不会引起严重的生理功能紊乱，能够更好地用于生物体内的标记和成像等应用。