一、化学本质与结构 化学名称：D-荧光素钾盐（D-Luciferin, Potassium Salt） 分子式：C₁₁H₇N₂O₃S₂·K 分子量：约 318.4 g/mol 结构特点： 由 D-荧光素（D-Luciferin） 与 钾离子（K⁺） 结合形成盐类，增强水溶性。 D-荧光素是萤火虫荧光素酶（Firefly Luciferase）的天然底物，在ATP、Mg²⁺ 和氧气存在下，与荧光素酶反应生成光信号（波长560-570 nm）。 二、核心特性 高水溶性 钾盐形式显著提升溶解性（室温下溶解度 >100 mg/mL），优于游离酸或钠盐，便于快速配制高浓度溶液。 生物相容性 钾离子（K⁺）是细胞内主要阳离子，生理缓冲液中兼容性高，减少对活体模型的干扰（如小鼠、斑马鱼）。 化学稳定性 避光保存于-20℃时，可稳定存放 2年以上；室温下短期使用（如数周）不影响活性。 低毒性 本身无细胞毒性，但需注意荧光素酶反应产物（如氧化荧光素）可能对极敏感细胞有轻微影响。 三、核心应用领域 1. 活体生物发光成像（BLI） 原理： 注射D-荧光素钾盐后，其穿透组织并被荧光素酶标记的细胞（如肿瘤细胞、感染细菌）摄取，在酶催化下发光，通过IVIS等成像系统实时监测。 优势： 实时动态追踪：无需牺牲动物，可连续监测疾病进展（如肿瘤转移、免疫细胞迁移）。 高灵敏度：可检测低至 10³个 荧光素酶标记的细胞。 典型场景： 肿瘤模型：监测皮下或原位肿瘤生长及转移。 感染模型：追踪荧光素酶标记的病原体（如结核杆菌、李斯特菌）在体内的扩散。 基因表达研究：验证组织特异性启动子活性（如脑、肝脏特异性表达）。 2. 体外ATP检测 原理： 荧光素酶-荧光素系统对ATP高度敏感，光信号强度与ATP浓度成正比，用于定量细胞活性或微生物污染。 优势： 超灵敏检测：检测限低至 10⁻¹⁸ mol ATP，适用于极低样本量（如单细胞裂解液）。 快速便捷：无需复杂前处理，10分钟内完成检测。 典型场景： 细胞毒性试验：评估药物或环境毒素对细胞ATP水平的影响。 微生物检测：快速筛查食品、水样中的细菌污染（如大肠杆菌）。 3. 报告基因系统 原理： 将荧光素酶基因（Luc）与目标基因共转染，通过D-荧光素钾盐诱导发光，间接反映目标基因表达水平。 优势： 非侵入性：无需破坏细胞或组织，可长期监测基因表达动态。 高通量兼容：适合96/384孔板筛选（如siRNA库、化合物库）。 典型场景： 药物筛选：鉴定调控特定信号通路（如Wnt、NF-κB）的小分子化合物。 转基因动物：验证基因编辑效率（如CRISPR/Cas9敲除模型）。 四、与D-荧光素钠盐的对比 特性 D-荧光素钾盐 D-荧光素钠盐 溶解性 更高（>100 mg/mL） 高（约30 mg/mL） 生理兼容性 钾离子更接近细胞内环境 钠离子可能干扰某些离子通道实验 适用场景 活体成像、体外ATP检测（通用型） 活体成像（尤其对钠敏感模型） 价格 略高（因纯化工艺复杂） 相对较低 五、操作建议 溶液配制： 推荐溶解于 无菌水或PBS，配制成 15-30 mg/mL 储备液（避光分装，-20℃保存）。 活体注射剂量：100-200 mg/kg体重（小鼠通常100-150 μL/20 g）。 成像优化： 注射后 5-15分钟 为发光峰值期，建议在此时间段内完成成像。 使用 蓝光透射仪（激发波长460-490 nm）可减少DNA损伤（替代传统紫外灯）。 安全处理： 未使用完的溶液需避光保存，避免反复冻融。 废弃物按普通生物垃圾处理（无特殊毒性）。 六、推荐品牌与规格 品牌：GoldBio 典型规格： 1 g装：适合中小规模实验室（约50-100次活体成像）。 5 g装：适合高频使用或共享平台（降低成本）。 总结 D-荧光素钾盐凭借其 高水溶性、生理兼容性和化学稳定性，成为活体生物发光成像、体外ATP检测及报告基因研究的首选底物。若需兼顾成本与性能，可优先选择 GoldBio 等高性价比品牌