摘要：神经末梢探针是一系列阳离子型苯乙烯基荧光染料，用于跟踪神经肌肉连接或突触的突触活动。这类染料通常具有亲脂性尾部（两个碳链）和带阳离子的高亲水性头部。神经末梢染料被命名为SynaptoBright（绿色） 或 NerveRed 后接一个碳数，表示亲脂性尾巴的长度
神经末梢探针是一系列阳离子型苯乙烯基荧光染料，用于跟踪神经肌肉连接或突触的突触活动。这类染料通常具有亲脂性尾部（两个碳链）和带阳离子的高亲水性头部。神经末梢染料被命名为SynaptoBright（绿色） 或 NerveRed 后接一个碳数，表示亲脂性尾巴的长度。NM 染料具有相似的结构，此外，它们在带正电的头部具有醛固定胺。
阳离子苯乙烯基染料是通过活性依赖性染色突触小泡来发挥功能。染料与细胞或组织共孵育时，染料的水相部分没有荧光，而染料的亲脂性尾部插入细胞膜并呈现强荧光。神经刺激后，在进行胞吞作用时，染料被包裹在囊泡内，洗去细胞表面附着的染料后，荧光信号强弱表示新形成的囊泡的数量的多少；反之，在胞吐作用时，染料与神经递质一起从囊泡释放，导致荧光信号减少。因此，荧光强度的变化反映了胞吞/胞吐或突触活动的情况。内吞过程中荧光增加的速率-“结合速率”和胞吐过程中荧光减少的速率-“解离速率”因染料种类而异，通常，具有较长亲脂性尾部和更多双键的染料对膜具有较高的亲和力，具有较高的结合速率和较低的解离速率。
近红外光（通常指 700-1700 nm 波段，NM4-64 多工作于 700-900 nm 的 “第一近红外窗口”）是其最核心的技术优势来源，解决了传统可见光探针在深层生物成像中的瓶颈。
深层组织穿透能力强生物组织（如皮肤、肌肉、脑组织）对可见光（400-700 nm）的吸收和散射极强，而对近红外光的吸收（主要来自水和血红蛋白）与散射显著降低。这使得 NM4-64 能够穿透更厚的生物组织（可达数毫米至厘米级），实现对深层脑组织、外周神经束等传统探针难以企及的区域进行成像，尤其适用于活体动物的非侵入性或微创神经成像。自发荧光干扰极低生物体内的蛋白质、辅酶（如 NADH、FAD）等物质在可见光激发下会产生强烈的 “自发荧光”，严重干扰探针信号的检测；而在近红外波段，生物组织的自发荧光强度急剧下降，几乎可忽略不计。因此，NM4-64 成像时的信噪比（SNR）极高，能清晰区分探针标记的神经元信号与背景噪声，提升成像精度。光损伤与光漂白风险低可见光（尤其是紫外光、蓝光）易被生物分子吸收并产生活性氧（ROS），导致细胞损伤（光毒性）或探针分子结构破坏（光漂白，信号快速衰减）。近红外光的光子能量更低，对细胞的光毒性显著降低，且 NM4-64 分子在近红外光激发下更稳定，光漂白速率慢，可支持长时间动态成像（如追踪神经元活动、轴突运输等过程），减少对样本生理状态的干扰。NM4-64 被设计为神经元特异性探针，其分子结构使其能优先与神经元细胞膜或胞内特定成分（如脂质、某些蛋白）结合，而对胶质细胞（如星形胶质细胞、小胶质细胞）的标记效率极低。这种高特异性优势可避免非神经细胞的信号干扰，实现：
清晰的神经元形态学成像（如胞体、树突、轴突的精细结构）；精准定位特定脑区或神经通路中的神经元群体，无需依赖转基因标记（如 GFP 小鼠），适用范围更广（可用于野生型动物或人体组织样本）。荧光稳定性与亮度适中作为近红外染料，NM4-64 的摩尔消光系数（衡量光吸收能力）和量子产率（衡量荧光发射效率）在近红外波段处于较优水平，既能保证足够的荧光亮度供检测，又具备良好的光稳定性，满足多次成像或长期观察的需求。兼容性强，适配多种成像系统其激发 / 发射波长与商业化近红外成像设备（如近红外荧光显微镜、活体成像仪、双光子显微镜）的滤光片和检测器高度匹配，无需特殊定制设备，降低了实验门槛。此外，近红外光可与可见光探针（如 GFP、Alexa Fluor 488）形成 “多色成像组合”，实现神经元与其他细胞（如血管内皮细胞）或分子（如钙离子指示剂）的共定位研究。NM4-64 的分子结构通常经过优化，使其在标记神经元后不易进入细胞内部干扰生理活动，也不会引发明显的细胞凋亡或功能异常（如电活动紊乱）。这种低毒性特点使其适用于活体长期观察（如追踪神经损伤后的再生过程）和原代神经元培养体系的成像研究，更好地保留样本的生理真实性。
NM4-64 的优势本质是 “近红外特性 + 神经元靶向” 的结合，使其成为活体深层神经成像、长时程神经动态观察、非转基因神经元标记等场景的理想工具，尤其在神经科学基础研究（如神经环路解析、神经退行性疾病机制）和临床前研究（如神经损伤修复评估）中具有不可替代的价值。
来源：轶伊说科学