在分子生物學的(de)世界里，有一項看似(si)微小(xiao)卻至關重要的(de)技術——當科(ke)學家(jia)將(jiang)DNA樣本注(zhu)入瓊(qiong)脂糖凝膠的(de)孔槽，接(jie)通電源，原本無色的(de)核酸(suan)便(bian)在電場作用(yong)下開始“賽跑”。而讓(rang)這場微觀競賽變得(de)肉眼可見的(de)“魔(mo)法藥劑(ji)”，正是我們今天要講述的(de)主角：核酸(suan)電泳染(ran)料。
從實驗室到(dao)診斷室，從犯罪現場到(dao)疫情追蹤，這些神(shen)奇(qi)的染色(se)劑讓不可(ke)見的生命密(mi)碼顯露(lu)出真容。它們的進(jin)化史(shi)，是(shi)一部關于安(an)全(quan)、精(jing)準與創新的科(ke)學史(shi)詩(shi)。
第一(yi)章：溴化乙錠時代-功勛染料的雙面性
20世紀中(zhong)葉，分子生物學(xue)(xue)迎來爆發式發展。在科(ke)學(xue)(xue)家迫(po)切(qie)需要在凝膠中(zhong)可視(shi)化DNA的(de)背景下，溴化乙(yi)錠（Ethidium bromide, EB）登上了歷史(shi)舞臺。這(zhe)種橙紅(hong)(hong)色粉(fen)末溶于水(shui)后，能插入DNA雙螺旋的(de)堿基對之間，在紫外燈照射(she)下發出明亮的(de)橙紅(hong)(hong)色熒光(guang)，即使(shi)少至10-20納(na)克的(de)DNA也(ye)無處遁(dun)形(xing)。
EB的化學(xue)結構及(ji)結合DNA機制圖示
EB因其高靈敏(min)度、低成(cheng)本和操作簡便迅速風靡全球實驗(yan)室。它幾乎成(cheng)為(wei)核酸(suan)電泳的代(dai)名詞(ci)，支撐(cheng)了包括人(ren)類基因組計(ji)劃在內的無數重大研究。然而隨著時間推(tui)移，這種功勛(xun)染(ran)料逐漸暴(bao)露(lu)出(chu)令人(ren)不安的另一面：
科學(xue)研究證(zheng)實EB具有強誘(you)變性和潛在致(zhi)癌風險。它(ta)能穿(chuan)透皮膚和細胞膜，干擾DNA復制(zhi)——這一特性使其成為完美的染色劑，卻也成了實驗人(ren)員的健康噩夢(meng)。實驗后的凝膠處理(li)更是棘手難題，需經過復雜(za)的凈化流程才能避免(mian)環境(jing)污染。
第二章：安全(quan)變革-綠色染料的崛起
21世紀初，環保(bao)與實驗室安全理念興(xing)起，推動核酸(suan)染料進入“綠(lv)色革命”。科學家們開始尋找既(ji)能(neng)保(bao)持(chi)EB的(de)高(gao)靈敏度，又能(neng)大幅降低毒性的(de)替代品。
SYBR Green I 染色凝膠電泳圖
SYBR Green系列率先突圍。這種染(ran)料源(yuan)于(yu)海洋珊瑚蟲熒(ying)光蛋白的(de)研究靈感，與(yu)DNA結合后信(xin)號強度可(ke)達(da)EB的(de)5-10倍，且誘變性顯著降低。但缺點也(ye)顯而易見(jian)——光穩定(ding)性差(cha)，需避光操作；改變 DNA 電泳遷移率，使(shi)得 DNA 條帶出現彌散或位移現象，降低了電泳結果的(de)準(zhun)確(que)性。目前SYBR Green染(ran)料更多應用(yong)于(yu)熒(ying)光定(ding)量PCR實驗中，核酸(suan)電泳實驗中較少使(shi)用(yong)。
隨后更多創(chuang)新產品涌現：
GoldView：中國(guo)自主研(yan)發的低(di)毒染料(liao)。
GoldView與(yu)EB靈敏度(du)對(dui)比
GoldView是一種改進版的(de)核酸(suan)電泳染料，通常(chang)被(bei)認為(wei)是EB的(de)替(ti)(ti)代(dai)品。GoldView在紫外光照(zhao)射下(xia)同樣可以(yi)與(yu)DNA結合并顯示出熒光，具有較(jiao)高的(de)靈敏度，能夠檢測到微量DNA。此外，它的(de)穩定性也(ye)非常(chang)好，適用于各種實驗條件，同時價(jia)格(ge)低廉，因(yin)此在很多實驗室中(zhong)，GoldView逐漸(jian)替(ti)(ti)代(dai)了(le)EB成為(wei)主流(liu)的(de)核酸(suan)染料。
但GoldView的安全(quan)性(xing)問題一直存在爭議，同時存在背景信(xin)號高(gao)等問題。
GelRed/GelGreen：大分(fen)子安全(quan)染(ran)料(liao)。
GelRed和GelGreen染色(se)的DNA電(dian)泳圖(tu)
GelRed/GelGreen分子(zi)結構較大，難(nan)以(yi)穿透細(xi)胞膜，被列為“非(fei)誘變性(xing)染料”，具有低毒(du)性(xing)/無毒(du)性(xing)的(de)優(you)點，更(geng)加安(an)全、環保，特別(bie)適用(yong)于需要高度(du)環保的實驗室環境。在(zai)紫外光(guang)下與DNA結合時(shi)，染料分子(zi)會產生強(qiang)烈的熒光(guang)，比EB靈敏(min)度(du)更高，方便(bian)實驗者進行電泳(yong)分析，也是(shi)目前廣泛(fan)使用(yong)的一(yi)類核酸染料。
GelRed 和 GelGreen 不容(rong)易穿(chuan)透細胞
GelRed/GelGreen優勢明顯，但價格較高；此外由于分子量大(da)，對DNA遷移的影(ying)響更大(da)，容易出現DNA條帶(dai)變(bian)形、難以分離等(deng)問題(ti)。
第三章(zhang)：創新(xin)突破-從紫(zi)外(wai)到藍光
以往的(de)核酸染料(liao)通常需要紫外光(guang)源(yuan)來(lai)激發染料(liao)與(yu)DNA結合后的(de)熒光(guang)，紫外光(guang)是一種高能輻射，會對(dui)實驗(yan)人員(yuan)的(de)皮膚和眼睛造成傷害，長期接觸可能導致(zhi)皮膚癌等健康問(wen)題。
藍光(guang)激發核(he)酸(suan)染(ran)料(liao)的出(chu)現為(wei)解(jie)決紫(zi)外光(guang)染(ran)料(liao)的安全性(xing)問題提供了(le)新的解(jie)決方案(an)。與紫(zi)外光(guang)源(yuan)相比，藍光(guang)的波(bo)長較長，對實驗者的傷害(hai)小，因(yin)此成為(wei)了(le)現代實驗室中一(yi)種更為(wei)安全的激發光(guang)源(yuan)。
藍光下的DNA條帶
藍(lan)光激發(fa)(fa)染料(liao)通(tong)常在450-490nm的(de)波(bo)長范圍內激發(fa)(fa)熒光，這使(shi)得它(ta)們(men)在使(shi)用時既能(neng)避免紫外(wai)光的(de)危害，又(you)能(neng)提供(gong)足(zu)夠的(de)靈敏度來檢測DNA、RNA等(deng)核酸樣(yang)本。隨著對安全性的(de)重(zhong)視，越來越多(duo)的(de)實驗(yan)室(shi)開始采用藍(lan)光激發(fa)(fa)電泳染料(liao)。
東盛AIE-Gelgreen即是一種適合藍光激發的核酸染料，而且具有AIE（Aggregation-Induced Emission，聚焦誘導發光）特性，只在有鏈結構的位置才會結合而形成聚集體或被限制運動，從而體現出更大的“從無到有”熒光開關比，實現5分鐘快速結合及痕(hen)量物質檢測，是一種創(chuang)新(xin)性(xing)極高的(de)高靈(ling)敏度(du)核酸(suan)染料。
東盛DSView與AIE-Gelgreen核酸染料信息
AIE-Gelgreen具有非常高的信噪比，背景干凈，DNA條帶清晰。且分子量適中，對DNA遷移的影響較小，適合預染凝膠使用。兼容藍光和紫外光激發，適用于瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳中的dsDNA，ssDNA和RNA染色，是一種理想的核酸染料。
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回顧核酸染料的發展史，從高危的EB到更加安全、靈敏的藍光染料AIE-Gelgreen，不僅是一部技(ji)術創新(xin)史(shi)，更體現了科學理念(nian)的(de)進(jin)化(hua)：從(cong)追求結果到(dao)敬(jing)畏生命，從(cong)征服自然到(dao)和諧共生。
那(nei)些在紫外燈下或藍(lan)光(guang)(guang)儀(yi)中(zhong)(zhong)閃(shan)爍的(de)(de)熒(ying)光(guang)(guang)條帶，不僅是DNA的(de)(de)蹤跡，更是人(ren)類科(ke)學(xue)理性與人(ren)文關懷(huai)交(jiao)相(xiang)輝(hui)映的(de)(de)光(guang)(guang)芒。每一次凝膠(jiao)中(zhong)(zhong)亮起的(de)(de)藍(lan)色熒(ying)光(guang)(guang)，都在默默講述著那(nei)些讓科(ke)學(xue)更安全、更精(jing)準的(de)(de)智慧故事(shi)。