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フルオレセインは、キサンテン三環式構造モチーフに基づく有機化合物であり、正式にはトリアリールメタン染料ファミリーに属する染料です。濃いオレンジ色/赤色の粉末として入手可能で、水とアルコールにわずかに溶けます。多くの用途で蛍光トレーサーとして使用されます。[ 1 ]
フルオレセイン水溶液の色は、反射では緑色、透過ではオレンジ色であり、そのスペクトル特性は溶液のpHに依存します。 [ 2 ] [ 3 ]これは、例えば気泡液レベルで確認できます。気泡液レベルでは、管を満たすアルコールに着色剤としてフルオレセインが添加され、内部の気泡の視認性を高めます。濃度の高いフルオレセイン溶液は、このような条件下では入射光のほぼすべてが溶液に再吸収されるため、赤色に見えることもあります。[ 3 ]
世界保健機関の必須医薬品リストに掲載されている。[ 4 ]
フルオレセインナトリウムは、フルオレセインのナトリウム塩であり、眼科および検眼の分野で診断ツールとして広く使用されており、局所フルオレセインは眼球破裂[ 5 ] 、角膜擦過傷、角膜潰瘍、ヘルペス性角膜感染症の診断に使用されます[ 6 ]。また、硬質ガス透過性コンタクトレンズのフィッティングにおいて、レンズ下の涙液層を評価するためにも使用されます[ 7 ]。フルオレセインナトリウム溶液に浸したリントフリーの紙アプリケーターを含む滅菌済みの使い捨て小袋、または滅菌済みの使い捨て点眼薬として入手可能です[ 8 ]。
フルオレセインのチロキシンエステルは、血液中のチロキシン濃度を定量するために使用される。[ 1 ]
フルオレセインは着色料（D&CイエローNo.7）としても知られています。フルオレセインの二ナトリウム塩はウラニンまたはD&CイエローNo.8として知られています。[ 9 ]フルオレセインは臭素化により赤色染料エオシンYの前駆体となります。[ 1 ]
フルオレセインの経口および静脈内投与は、吐き気、嘔吐、蕁麻疹、急性低血圧、アナフィラキシーおよび関連するアナフィラキシー様反応[ 10 ] [ 11 ] 、心停止[ 12 ] 、アナフィラキシーショックによる突然死[ 13 ] [ 14 ]などの副作用を引き起こす可能性があります。
静脈内投与では突然死を含む最も多くの副作用が報告されていますが、これはリスクが高いというよりは使用量が多いことを反映している可能性があります。経口および局所使用の両方でアナフィラキシーが報告されており、[ 15 ] [ 16 ]点眼薬での局所使用後に心停止を伴うアナフィラキシー（蘇生）の症例が1件報告されています。 [ 12 ]副作用の報告率は1%から6%まで幅があります。[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]高い率は、過去に副作用を経験した人の割合が高い研究対象集団を反映している可能性があります。過去に副作用を経験したことがある場合、副作用のリスクは25倍高くなります。[ 19 ]抗ヒスタミン剤の予防的使用と、その後のアナフィラキシーに対する迅速な緊急処置により、リスクを軽減できます。[ 21 ] [ 22 ]簡単なプリックテストは、副作用のリスクが最も高い人を特定するのに役立つ可能性があります。[ 20 ]
この分子の蛍光は非常に強く、塩基性溶液中の脱プロトン化形態では、励起ピークは495 nm、発光ピークは520 nmで発生する。[ 23 ]
フルオレセインのpKaは6.4であり[ 2 ] 、そのイオン化平衡によりpH5～9の範囲でpH依存の吸収と発光 が生じる。フルオレセインのプロトン化型と脱プロトン化型の蛍光寿命は約3 nsと4 nsであり、強度に基づかない測定からpHを決定することができる[ 24 ] 。寿命は、時間相関単一光子計数法または位相変調蛍光測定法を用いて回復することができる[ 25 ]。可視光による徹底的な照射により、フルオレセインは分解してフタル酸、ギ酸、一酸化炭素を放出し、実質的に光CORMとして作用する。残ったレゾルシノール環は、その場で生成された一重項酸素と反応して、酸化された開環生成物を与える[ 26 ]。
フルオレセインの多くの誘導体が知られています。これらには、フルオレセインイソチオシアネート1およびスクシンイミジルエステル修飾フルオレセインが含まれます。フルオレセインイソチオシアネートは、しばしば FITC と略され、イソチオシアネート基 ( −N=C=S ) 置換基を有します。FITC は、細胞内タンパク質を含む多くの生物学的に関連のある化合物のアミン基と反応して、チオ尿素結合を形成します。[ 28 ]スクシンイミジルエステル修飾フルオレセイン ( NHS-フルオレセインとも呼ばれる) は、アミン反応性誘導体として一般的であり、前述のチオ尿素よりも安定なアミド付加物を生成します。その他の有用な試薬には、カルボキシフルオレセイン、カルボキシフルオレセインスクシンイミジルエステル、ペンタフルオロフェニルエステル(PFP) 、テトラフルオロフェニルエステル(TFP) などがあります。
オリゴヌクレオチド合成では、保護されたフルオレセインを含むいくつかのホスホラミダイト試薬、例えば6-FAMホスホラミダイト2が、フルオレセイン標識オリゴヌクレオチドの調製に使用されます。[ 29 ]
フルオレセインジラウレートがラウリン酸に分解される程度は、膵臓エステラーゼ活性の指標として検出できる。[ 30 ]
2000年には約250トンが生産された。この方法は、無水フタル酸とレゾルシノールの融解を伴う[ 1 ]。これは、 1871年にアドルフ・フォン・バイヤーによって記述された方法と同様である[ 31 ]。場合によっては、塩化亜鉛やメタンスルホン酸などの酸がフリーデル・クラフツ反応を促進するために使用される[ 32 ] [ 33 ]。
硫酸などの強酸を用いて反応を行う場合、その反応機構は、プロトン化された無水フタル酸がレゾルシノールを攻撃することから始まると考えられている。
フルオレセインは、顕微鏡検査、ある種の色素レーザーの利得媒体、法医学や血清学における潜在血液痕の検出、および色素追跡に一般的に使用される蛍光体です。[ 23 ]水中では、フルオレセインは494 nmに吸収極大、512 nmに発光極大を持ちます。科学における主な用途としては、オーストラリアとニュージーランドでメチル化アルコール染料として使用されています。[ 34 ]
細胞生物学では、 フルオレセインのイソチオシアネート誘導体は、フローサイトメトリーなどの蛍光顕微鏡アプリケーションで細胞を標識および追跡するためによく使用されます。[ 35 ]抗体などの追加の生物活性分子もフルオレセインに結合させることができ、生物学者は蛍光色素を細胞内の特定のタンパク質または構造に標的化することができます。[ 35 ]このアプリケーションは酵母ディスプレイで一般的です。[ 36 ]
フルオレセインはヌクレオシド三リン酸に結合させて、in situハイブリダイゼーション用のプローブに酵素的に組み込むこともできる。[ 37 ]右下に示すフルオレセインアミダイトを使用すると、同じ目的で標識オリゴヌクレオチドを合成できる。[ 38 ]分子ビーコンと呼ばれる別の技術では、合成フルオレセイン標識オリゴヌクレオチドを使用する。[ 39 ]フルオレセイン標識プローブは、 FISHを使用して画像化したり、免疫組織化学を使用して抗体で標的化したりすることができる。後者はジゴキシゲニンの一般的な代替手段であり、1つのサンプルで2つの遺伝子を標識するために両方が一緒に使用される。[ 40 ]
静脈内または経口フルオレセインは、研究におけるフルオレセイン血管造影で使用され、網膜疾患、黄斑変性、糖尿病網膜症、炎症性眼内疾患、眼内腫瘍などの血管障害の診断と分類に使用されます。[ 23 ]また、脳腫瘍や脊髄腫瘍の手術中にもますます使用されるようになっています。[ 41 ]
希釈したフルオレセイン色素は、開心手術中に複数の筋性心室中隔欠損の位置を特定し、残存欠損の有無を確認するために使用されてきた。[ 42 ]
フルオレセインは、水文トレーサー試験において、表層水と地下水の両方の水流を理解し、これらのシステムにおける汚染や障害のある領域を観察するのに役立つ、保守的な流れトレーサーとして使用されます。[ 43 ]また、この染料は、環境試験シミュレーションにおいて雨水に添加して、漏水箇所を特定し分析するのに役立てることもできます。[ 44 ]フルオレセイン溶液は濃度に応じて色が変化するため、蒸発実験のトレーサーとして使用されています。[ 45 ]
フルオレセイン色素溶液（通常15%の活性）は、海底石油・ガスパイプラインやその他の海底インフラの静水圧試験中の漏洩検出の補助として一般的に使用されています。漏洩は、紫外線ライトを携行したダイバーやROVによって検出できます。 [ 46 ]
その最もよく知られた用途の1つはシカゴ川で、1962年の聖パトリックの日に川を緑色に染めるためにフルオレセインが初めて使用された。1966年、環境保護活動家たちは地元の野生生物を保護するために植物由来の染料への変更を強要した。[ 47 ]
植物科学では、フルオレセインやその他の蛍光色素が、植物の維管束、特に植物の主要な水分輸送経路である木部を監視および研究するために使用されてきました。これは、フルオレセインが木部を移動し、細胞膜を通過できないため、木部を通る水の移動を追跡するのに特に役立つためです。[ 48 ]フルオレセインは、根または切断した茎を通して植物の維管束に導入できます。この色素は水と同じように植物に取り込まれ、蒸散による引っ張りによって根から植物の上部に移動します。[ 49 ]植物に取り込まれたフルオレセインは、蛍光顕微鏡で観察できます。