Carbotrace碳水化合物结构（淀粉/纤维素）示踪染料，好效果自然“看”得见！

在节能环保的国际大趋势下，如何利用可再生的植物衍生品来替代不可再生的石化燃料，并积极开发以淀粉和纤维素为主要前体的深层利用价值，成为了当前各国科研工作者热议的话题。要达到这一目的，了解天然植物组织成分如淀粉和纤维素的立体化学结构、取代模式和聚合度（DP）等关键信息是必不可少的。常规的碳水化合物分析方法（如离子色谱法）由于多糖聚合物的大量降解，往往在样品制备过程中就会丢失大量有关天然立体化学和分支模型的信息，因此难以确定葡萄糖残基的分子来源^{【1】【2】}。

据Scientific reports发布文章称，研究人员通过使用低聚噻吩（一类结构响应性良好的荧光分子），在非共价键的相互作用下与多糖结合，使得噻吩骨架发生了明显的几何变化，从而导致荧光激活的开关变化。这种利用低聚噻吩对葡萄糖的立体化学鉴定，使植物组织中的纤维素解剖图成为可能^【3】。

摘要：

为了有效地使用植物衍生材料，对植物进行非破坏性成分分析是关键。在天然植物组织中，识别和定位多糖的体结构十分困难。在这里，我们开发了一种使用结构响应性七聚体低聚噻吩h-FTAA 作为分子荧光团的纤维素鉴定光学方法来达到目的。h-FTAA 与密切相关的葡聚糖相互作用，通过分光光度分析来揭示β-连接的葡聚糖的特异性。这种用于糖苷键立体化学分化的光学非破坏性方法，同时也能被用于原位植物成分分析。本文开发的多激光/多探测器分析揭示了纤维素的空间定位和结构细胞壁特征，例如韧皮部的胞间连丝和穿孔筛板。内在荧光成分成像同时揭示了细胞壁和其他细胞器之间的空间关系，例如叶绿体和气管的木质化环状增厚。这种方法在亚细胞水平上同样精确。这种非破坏性纤维素鉴定方法，为植物组织中化学成分解剖图的出现奠定了基础。

如上图所示，使用Ebba Biotech公司的Carbotrace^TM 680,应用于马铃薯的组织切片，样品用于共聚焦显微镜检测。结果显示，Carbotrace^TM 680能对马铃薯中淀粉和纤维素进行非破坏性可视化辨别。多激光/多探测器分析表明，纤维素（伪黄色）位于大型、多面薄壁细胞的细胞壁上，其中清楚地观察到胞间连丝和小细胞间孔等结构特征。淀粉（假绿色）位于细胞内颗粒中，每个细胞的大小和数量变化很大。强荧光外围和较弱内核之间的对比表明 Carbotrace^TM680 未完全渗透到颗粒的致密内部隔室。显微照片表示通过共聚焦显微镜收集的图像堆栈（25.52 μm 堆栈，z 步长 = 1.16 μm）的 3D 最亮点投影。比例尺 = 100 μm。

具体的实验步骤

光谱成像

马铃薯中纤维素和淀粉结构的鉴定

• 准备新鲜切片的马铃薯（1 毫米）

• 在 PBS (pH 7.4) 中以 1:1000 的比例稀释Carbotrace^TM680

• 将马铃薯浸入稀释的CarbotraceTM 680中约30分钟

• 用 PBS 清洗

• 安装在显微镜载玻片上

• 具有以下激发/发射设置的图像： Ex：405 nm Em：430–450 nm，Ex：473 nm Em：490–540 nm，Ex：535 nm Em：575–620 nm 和 Ex：635 nm Em：655– 755 nm 或使用读板器或光谱显微镜获取光谱。

Carbotrace^TM 680是一种结构响应型荧光示踪剂。这意味着，应用于马铃薯样品时，它在与纤维素或淀粉结合时显示出独特的光谱特征。在纤维素中，葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接，而在由直链淀粉和支链淀粉组成的淀粉中，葡萄糖单元通过α-1,4-和α-1,6-糖苷键连接。Carbotrace^TM 680可以区分这些结构中的不同糖苷键。

产品推荐

艾美捷科技作为荧光示踪剂专业的产品供应商，为您推荐Ebba Biotech品牌Carbotrace^TM 680以及其他发射波长的荧光示踪产品，每种都有4个规格可供选择，并额外包含一个所有发射波长的组合装，能充分满足客户的实验需求。

Carbotrace 480（蓝色）在 405-458 nm 之间被激发，在 470-550 nm 之间检测到发射。

Carbotrace 520（绿色）在 405-488 nm 之间被激发，在 500-600 nm 之间检测到发射。

Carbotrace 540（黄色）在 430-500 nm 之间被激发，在 530-600 nm 之间检测到发射。

Carbotrace 630（橙色）在 458-514 nm 之间被激发，在 600-650 nm 之间检测到发射。

Carbotrace 680（红色）在 530-565 nm 之间被激发，在 600-800 nm 之间检测到发射。

产品特色

荧光示踪剂是由瑞典卡罗林斯卡学院 (Karolinska Institutet)、皇家理工学院 (Royal Institute of Technology) 和Link?ping大学的一组研究人员开发，是多年尖端纳米科学和有机化学研究的成果，具有快速、简单易处理、光/热稳定性好、无毒、精准的特点。

肿瘤方面的应用

KTH Aman Russom实验室的研究设计了微流控设备，该设备使用固定在纤维素纳米纤维基质上的抗体从全血中捕获循环肿瘤细胞。研究人员使用Carbotrace^TM 680，仔细调整逐层组装，以防止抗体的非特异性结合，并优化纤维素基质酶降解期间捕获的肿瘤细胞的释放^【4】。

实物图展示

Ebba Biotech，3款产品撑起一片天！（尖端技术成果转化）

• Amytracker：检测淀粉样蛋白和其他蛋白质聚集体

• Carbotrace：检测碳水化合物结构（纤维素或淀粉）

• EbbaBiolight：检测细菌和细菌生物膜

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参考文献：

• Galkin MV, Francesco DD, Edlund E, Samec JSM (2017) Sustainable sources need reliable standards. Faraday Discuss 202:281–301;

• Barnette AL, Bradley LC, Veres BD, Schreiner EP, Park YB, Park J, Park S, Kim SH (2011) Selective detection of crystalline cellulose in plant cell walls with sum-frequency-generation (SFG) vibration spectroscopy. Biomacromolecules 12:2434–2439；

• Choong FX, B?ck M, Schulz A, Nilsson KPR, Edlund U, Richter-Dahlfors A (2018) Stereochemical identification of glucans by oligothiophenes enables cellulose anatomical mapping in plant tissues. Sci Rep 8:3108；

• Kumar T. et al. (2020) Multi-layer assembly of cellulose nanofibrils in a microfluidic device for the selective capture and release of viable tumor cells from whole blood. Nanoscale 2020 Issue 42.

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