フルオレセイン

フルオレセイン：多様な用途を持つ蛍光色素

フルオレセインは、1871年にアドルフ・フォン・バイヤーによって発見された蛍光色素です。その鮮やかな緑色の蛍光と、様々な物質との結合性から、科学、医学、工業など幅広い分野で活用されています。

物理化学的特性

フルオレセインは、青色光を吸収し緑色光を放出する性質を持ちます（吸収極大：494nm、放出極大：521nm）。pHの変化によって吸収スペクトルと蛍光強度が変化するため、pH指示薬としても利用されます。pKaは約6.4であり、pH5～9の範囲で顕著な変化を示します。蛍光寿命は3～4ナノ秒程度で、時間相関単一光子計数法(TCSPC)などの手法で精密に測定できます。また、460nmに等吸収点を持つことも特徴です。

多彩な誘導体

フルオレセインは、その構造を改変することで様々な[誘導体]]が合成できます。代表的なものにフルオレセインイソチオシアネート]があります。FITCは、フルオレセインの[[水素原子の一つをイソチオシアネート基で置換したもので、タンパク質などのアミン基と結合して標識に使用されます。

その他にも、オレゴングリーン、トーキョーグリーン、NHS-フルオレセイン、カルボキシフルオレセイン、CFDAなど多くの誘導体が開発されており、それぞれ独自の特性を持つため、用途に応じて使い分けられます。これらの誘導体は、Alexa FluorやDyLightなどの商標名で市販されており、高い光安定性や様々なスペクトル特性が求められるアプリケーションに適しています。

合成法

フルオレセインは、無水フタル酸とレソルシノールを、塩化亜鉛などの触媒存在下でフリーデル・クラフツ反応させることで合成されます。スルホン酸なども触媒として利用可能です。

広範な用途

フルオレセインとその誘導体は、様々な分野で活用されています。

顕微鏡観察: 細胞や組織の標識に用いられ、蛍光顕微鏡による観察を可能にします。特に、FITCなどの誘導体は免疫組織化学などで広く用いられています。
法医学・血清学: 血痕の検出に用いられます。
医療診断: フルオレセインナトリウムは、眼科領域において血管造影や角膜の損傷診断などに使用されます。加齢黄斑変性や糖尿病網膜症などの診断にも役立ちます。
環境モニタリング: 河川の水流追跡や地下水流の調査など、水の流れを可視化するのに使用されます。有名な例として、シカゴ川の聖パトリックの日の緑色染色があります。
着色料: 入浴剤などに使用されます。日本では黄色201号として薬事法で指定されています。
核酸プローブ: FISH法などの核酸ハイブリダイゼーションに用いられます。

まとめ

フルオレセインは、その蛍光特性と多様な誘導体から、基礎研究から臨床応用まで、幅広い分野に貢献する重要な化合物です。今後も、新たな誘導体の開発や応用が期待されます。

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