摘要：DiR 细胞膜荧光探针（近红外）是一个亲脂性、近红外荧光长链碳花青染料，常用于标记细胞质膜。DiR 细胞膜荧光探针（近红外） 的两个 18-碳链插入到细胞膜，从而进行特定的、稳定的细胞染色，几乎不会发生细胞间的染料转移。

DiR 细胞膜荧光探针（近红外）是一个亲脂性、近红外荧光长链碳花青染料，常用于标记细胞质膜。DiR 细胞膜荧光探针（近红外） 的两个 18-碳链插入到细胞膜，从而进行特定的、稳定的细胞染色，几乎不会发生细胞间的染料转移。

在固定透化（室温下用 0.1% TritonX-100 透化）后，可以很好地用 DiR 细胞膜荧光探针（近红外） 进行质膜染色，也可以在DiR 细胞膜荧光探针（近红外） 染色后可进行多聚甲醛（不可使用甲醇等其他试剂）的固定，但不建议在染色后进行透化。

DiR 细胞膜荧光探针（近红外）和其他细胞膜荧光染料如 DiI（橙色荧光），DiO（绿色荧光），DiD（红色荧光）配合使用，为多色成像和流式细胞分析提供了有效的工具。

以每次使用 100 μL 染色工作液，染色工作液浓度 5 μM 计算，5 mg 配置为工作液大概可以用 9867 次。

一、近红外荧光的核心优势：低干扰、高穿透

极致低背景，信噪比突破新高

DiR 的激发 / 发射波长约 748/780 nm，属于近红外光谱区（700-900 nm）。此波段下，生物组织（如皮肤、肌肉、器官）的自发荧光几乎为零（仅为绿色荧光的 1/1000 以下），且血液、色素（如血红蛋白、黑素）的吸收干扰极小，在复杂样本（如肿瘤组织、肝脏切片、活体小鼠）中，信噪比可达 50:1 以上，远超 DiD（红色，25:1）、DiI（橙红色，15:1）。

即使在富含脂褐素的衰老细胞、含叶绿素的植物组织或高 autofluorescence 的炎症样本中，仍能清晰捕捉细胞膜信号，无背景掩盖问题。

超强组织穿透，适配深层成像

近红外光在生物组织中的散射和吸收是所有荧光波段中最低的，DiR 的穿透深度可达 1-3 mm（DiD 约 60-100 μm，DiI 约 30-50 μm），可穿透小鼠皮肤、肌肉层，直接观察体内器官（如肝脏、肺部）或肿瘤内部的细胞膜分布，无需解剖样本即可获取深层细胞信息。

适配活体成像系统（如 IVIS、小动物 CT 荧光联用仪），可实现动态追踪（如肿瘤细胞在体内的迁移、干细胞向损伤器官的归巢），避免传统切片成像的时空局限性。

二、细胞膜标记的高稳定性与低毒性

双疏水长链锚定，膜结合超持久

DiR 分子含两条 C18 饱和疏水长链，可深度嵌入细胞膜脂质双分子层，形成极其稳定的 “膜 - 染料” 复合物，内吞率极低（＜0.1%/ 小时，为 DiD 的 1/5），荧光信号可在活细胞中维持 96-120 小时（5 天），即使细胞经历 5-6 次分裂，子细胞仍能保持均匀的近红外荧光，无信号丢失或衰减。

标记后仅分布于细胞膜，无胞质或细胞器渗漏，即使在细胞凋亡早期（膜结构尚未破损），仍能维持完整的膜荧光环，可用于区分凋亡与坏死的早期膜形态差异。

近红外光毒性趋近于零，适配敏感样本

近红外光（748 nm）的光子能量远低于短波长光（如 DiO 的 488 nm、DiI 的 549 nm），对细胞 DNA、蛋白质的光损伤几乎可忽略（光毒性比 DiO 低 90% 以上），尤其适合对光极敏感的样本：

干细胞：标记间充质干细胞后，连续 7 天追踪其分化过程，不影响分化效率（如向成骨细胞分化率与未标记组一致）；

神经元：标记原代神经元后，长期观察轴突生长与突触形成，无神经元凋亡或轴突断裂；

活体胚胎：标记斑马鱼或小鼠胚胎细胞膜，观察早期胚胎发育的细胞迁移，不干扰胚胎着床与器官形成。

三、多场景适配性与功能拓展

多色实验 “终极兼容”，无串扰顾虑

近红外光谱与可见光谱（蓝、绿、红）完全分离，DiR 可与任意可见荧光探针（如 DAPI、FITC、PE、Cy5）联用，串扰率＜0.5%，无需复杂光谱补偿，可构建 “全光谱多参数” 检测体系：

DiR（细胞膜，近红外）+ FITC-Annexin V（凋亡，绿色）+ DAPI（细胞核，蓝色）：同步观察膜形态、凋亡状态与核结构；

流式实验中，可与 PE-CD3（T 细胞标记）、APC-CD4（辅助 T 细胞）、7-AAD（细胞活性）同时检测，实现 “膜标记 + 免疫分型 + 活性 + 亚群分析” 五参数研究，细胞群分群清晰度无任何干扰。

活体成像与药代动力学研究适配

DiR 的近红外荧光可被活体成像系统高效捕捉，且在体内代谢缓慢（半衰期约 48 小时），可用于：

肿瘤靶向药物评价：标记肿瘤细胞后，注射靶向药物，通过 DiR 荧光强度变化，实时监测肿瘤细胞杀伤效率与药物作用时间；

干细胞归巢研究：标记干细胞后静脉注射，通过活体成像追踪干细胞向损伤器官（如缺血心肌、肝纤维化部位）的归巢路径与滞留时间；

病原体追踪：标记细菌或病毒，观察其在体内的感染路径（如肺炎链球菌向肺部的定植过程）。

四、典型应用场景

活体肿瘤研究

小鼠乳腺癌模型中，DiR 标记 4T1 肿瘤细胞后接种于乳腺脂肪垫，通过活体成像实时观察肿瘤生长过程中的膜形态变化，及化疗药物（如紫杉醇）处理后肿瘤细胞的膜破损情况，量化药物抑制率。

干细胞治疗监测

标记人脐带间充质干细胞（hUC-MSC）后，静脉注射到肝纤维化小鼠模型中，通过 DiR 近红外荧光追踪干细胞向肝脏的归巢过程，7 天后解剖观察肝脏内 DiR 阳性细胞的分布，评估干细胞定植效率。

厚组织与器官成像

小鼠脑缺血模型中，DiR 标记神经干细胞后移植到脑内，通过双光子显微镜（适配近红外）观察干细胞在脑内的迁移路径（从移植区向缺血灶），及干细胞与宿主神经元的膜接触互动。

病原体感染追踪

DiR 标记肺炎克雷伯菌后，通过滴鼻感染小鼠，活体成像观察细菌从鼻腔向肺部的定植过程，24 小时后检测肺部 DiR 荧光强度，量化感染程度与药物（如头孢类抗生素）的杀菌效果。

五、技术优化与注意事项

染色浓度控制：活细胞推荐 0.5-2 μM（近红外荧光亮度高，低浓度即可满足需求），避免高浓度（＞5 μM）导致的膜荧光饱和；活体注射标记细胞时，浓度可降至 0.1-0.5 μM，减少体内毒性。

活体成像参数：使用 740 nm 激发滤光片、780 nm 发射滤光片，曝光时间控制在 1-5 秒（避免过度曝光），可搭配背景扣除算法进一步降低非特异性信号。

样本保存：固定后的 DiR 标记样本需避光保存（近红外染料对强光敏感），4℃条件下荧光可维持 2 周以上，适合批量样本后续分析。

总结

DiR 凭借 “近红外长波长 + 超低背景 + 超强穿透 + 低毒性” 的绝对优势，成为细胞膜研究中 “从细胞到活体” 跨尺度观察的核心工具，尤其适合活体动物实验、深层厚组织成像及高背景复杂样本分析。相比中短波长探针，其在活体追踪与低损伤研究上不可替代，是肿瘤学、干细胞治疗、病原体研究等领域的 “终极细胞膜探针”。

来源：科学连线