Texas Red maleimide(Texas Red Mal,德克萨斯红马来酰亚胺)是一种专门用于巯基(-SH)特异性标记的红色荧光探针,其分子结构在德克萨斯红(Texas Red)荧光母核的基础上,通过酰胺键将马来酰亚胺基团(-C4H3NO2)共价连接到分子侧链,形成“红色荧光母核-巯基反应基团”的功能结构。这种结构设计既保留了德克萨斯红优异的红色荧光性能(最大吸收波长595 nm,最大发射波长615 nm),又赋予了对巯基的高度特异性反应活性,能够实现对含巯基生物分子的精准、高效标记。从反应机理来看,马来酰亚胺基团中的碳-碳双键具有较强的亲电性,能够与巯基发生迈克尔加成反应,形成稳定的硫醚键(-S-C-),该反应具有极强的特异性,仅针对巯基发生反应,不与氨基、羟基、羧基等其他常见生物官能团相互作用,反应条件温和(室温、pH 6.5-7.5),无需催化剂,反应速率常数可达10⁴ M⁻¹s⁻¹,标记效率通常可达90%以上,且反应产物在生理条件下稳定性高,无逆反应发生。

理化性质方面,Texas Red maleimide的光学性能与Texas Red amine基本一致,荧光量子产率约为0.19,荧光亮度强,发射波长处于红色光区,适合用于多色荧光成像,与绿色、蓝色荧光染料无发射波长重叠,可实现多靶标同时标记。其水溶性表现优异,得益于德克萨斯红母核的磺酸基团和马来酰亚胺基团的轻微亲水性,在纯水中的溶解度可达5 mg/mL以上,在生理盐溶液、细胞培养液、血液等生物体液中均能稳定溶解,无聚集现象,有效避免了荧光淬灭。该化合物具有良好的化学稳定性,在pH 5.0-9.0的范围内,荧光强度和马来酰亚胺基团的反应活性稳定,无水解或降解现象;在37℃生理温度下储存1个月后,HPLC纯度仍可达95%以上。光稳定性方面,其在红色光照射下的荧光保留率可达85%以上,能够满足长时间成像实验的需求。细胞毒性方面,该化合物表现出低毒性,在常规实验浓度(1-10 μM)下,对HeLa、MCF-7、HUVEC等多种细胞系的存活率无明显影响,生物相容性良好,适合用于细胞内巯基生物分子的标记。
合成工艺上,Texas Red maleimide的制备核心是实现德克萨斯红与马来酰亚胺基团的高效、特异性连接,常用的合成路线为:第一步,以Texas Red amine(德克萨斯红胺)为起始原料,将其溶解于无水DMF中,加入三乙胺作为催化剂,调节反应体系pH至7.5-8.0;第二步,将马来酰亚胺-COOH溶解于无水DMF中,在缩合剂(如EDC、NHS)的作用下活化羧基,得到马来酰亚胺-琥珀酰亚胺酯活性中间体;第三步,将活化后的马来酰亚胺中间体缓慢滴加到Texas Red amine的DMF溶液中,在室温下避光反应,通过酰胺键将德克萨斯红与马来酰亚胺基团共价连接;第四步,采用柱层析(凝胶柱,洗脱剂为水/甲醇混合体系)和高效液相色谱(HPLC)进行纯化,去除未反应的Texas Red amine、马来酰亚胺-COOH、活化剂和副产物,最终得到高纯度(HPLC纯度≥98%)的目标产物。整个合成过程的关键在于控制缩合反应的选择性,避免马来酰亚胺基团的自身聚合和Texas Red amine的多取代反应,同时确保反应过程中德克萨斯红荧光母核的结构稳定,不影响其荧光性能。合成产率约为20-30%,主要受活化中间体的纯度和反应条件的控制。