Cyanine
સાયનાઇન, જેને ટેટ્રામાઇથિલિંડો (ડી)-કાર્બોસાયનાઇન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પોલિમેથિન જૂથ સાથે સંકળાયેલ કૃત્રિમ રંગ પરિવાર છે. તેમ છતાં આ નામ વ્યુત્પત્તિશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ વાદળી રંગના રંગોની શરતો પરથી ઉતરી આવ્યું છે, સાયનાઇન પરિવાર નજીકના આઈઆરથી યુવી સુધીના વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને આવરી લે છે. રાસાયણિક રીતે, સાઇનાઇન એ બે નાઇટ્રોજન અણુઓ વચ્ચેની સંયુક્ત પ્રણાલી છે; દરેક પ્રતિધ્વનિ માળખામાં, બરાબર એક નાઇટ્રોજન અણુ ઇમિનિઅમમાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. લાક્ષણિક રીતે, તેઓ નાઇટ્રોજનસ હેટેરોસાયક્લિક સિસ્ટમનો ભાગ બનાવે છે. સાયનાઇન રંગોનો મુખ્ય ઉપયોગ જૈવિક લેબલિંગમાં થાય છે. તેમ છતાં, તેમના સંશ્લેષણ અને ઉપયોગો બંને પર વ્યાપક સાહિત્ય છે, અને કેટલાક સી. ડી. અને ડી. વી. ડી. માધ્યમોમાં સાયનાઇન સામાન્ય છે. સ્ટ્રક્ચર સાયનાઇન્સને ઘણી રીતે વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા છેઃ સ્ટ્રેપ્ટોસાયનાઇન્સ અથવા ઓપન ચેઇન સાયનાઇન્સઃ R2N + = CH [CH = CH] n-NR2 (I) હેમિસાયનાઇન્સઃ એરિયલ = N + = CH [CH = CH] n-NR2 (II) ક્લોઝ્ડ ચેઇન સાયનાઇન્સઃ એરિયલ = N + = CH [CH = CH] n-N = એરિયલ (III) વધુમાં, આ વર્ગોને માન્યતા આપવામાં આવી છેઃ ન્યુટ્રોસાયનાઇન્સઃ R2N + = CH [CH = CH] n-CN અને R2N + = CH [CH = CH] n-CH મેરોસાયનાઇન્સ જેમાં સ્પાયરોપાયરેન્સ અને ક્વિનોફ્થેલોન્સનો સમાવેશ થાય છે. એપોસાયનાઇન્સ જ્યાં બે ચતુર્થાંશ નાઇટ્રોજન પોલિમેથિન સાંકળ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. બંને નાઇટ્રોજન સ્વતંત્ર રીતે હેટેરોએરોમેટિક ભાગનો ભાગ હોઈ શકે છે, જેમ કે પાયરોલ, ઇમિડાઝોલ, થિયાઝોલ, પાયરિડીન, ક્વિનોલિન, ઇન્ડોલ, બેન્ઝોથિયાઝોલ વગેરે. ઉદ્યોગમાં સાયનાઇનનો ઇતિહાસ અને ઉપયોગ સૌપ્રથમ એક સદી પહેલા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યો હતો. તેઓનો મૂળ ઉપયોગ ફોટોગ્રાફિક પ્રવાહી મિશ્રણની સંવેદનશીલતા શ્રેણીને વધારવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, એટલે કે, તરંગલંબાઇની શ્રેણીને વધારવા માટે જે ફિલ્મ પર એક છબી બનાવશે, જે ફિલ્મને પંચરંગી બનાવશે. સાયનાઇનનો ઉપયોગ સીડી-આર અને ડીવીડી-આર માધ્યમોમાં પણ થાય છે. ઉપયોગમાં લેવાતા મોટે ભાગે લીલા અથવા હળવા વાદળી રંગના હોય છે, અને રાસાયણિક રીતે અસ્થિર હોય છે. આ કારણોસર, અસ્થિર સાયનાઇન ડિસ્ક આર્કાઇવલ સીડી અને ડીવીડીના ઉપયોગ માટે અયોગ્ય છે. તાજેતરની સાઇનાઇન ડિસ્કમાં સ્ટેબિલાઇઝર્સ હોય છે, જે સામાન્ય રીતે સાઇનાઇન પરમાણુ સાથે બંધાયેલ ધાતુના અણુ હોય છે, જે બગાડને નોંધપાત્ર રીતે ધીમું કરે છે. આ ડિસ્કને ઘણીવાર 75 વર્ષ કે તેથી વધુના આર્કાઇવલ જીવન સાથે રેટ કરવામાં આવે છે. સીડી-આરમાં ઉપયોગમાં લેવાતા અન્ય રંગો ફેથાલોસાયનાઇન અને એઝો છે. બાયોટેકનોલોજીમાં ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીના ઉપયોગો માટે, ખાસ સાયનાઇન રંગોને 2,3,5 અથવા 7-મિથાઇન માળખાઓમાંથી નાઇટ્રોજનના એક અથવા બંને છેડા પર પ્રતિક્રિયાશીલ જૂથો સાથે સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે જેથી તેઓ રાસાયણિક રીતે ન્યુક્લિક એસિડ અથવા પ્રોટીન પરમાણુઓ સાથે જોડાઈ શકે. લેબલિંગ વિઝ્યુલાઇઝેશન અને પરિમાણ હેતુઓ માટે કરવામાં આવે છે. જૈવિક ઉપયોગોમાં તુલનાત્મક જીનોમિક સંકરણ અને જનીન ચિપ્સનો સમાવેશ થાય છે, જેનો ઉપયોગ ટ્રાન્સક્રિપ્ટોમિક્સમાં થાય છે, અને પ્રોટિઓમિક્સમાં વિવિધ અભ્યાસો જેમ કે આર. એન. એ. સ્થાનિકીકરણ, ફ્લોરોસન્સ રેઝોનન્સ એનર્જી ટ્રાન્સફર (એફ. આર. ઇ. ટી.) દ્વારા મોલેક્યુલર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અભ્યાસ અને ફ્લોરોસન્ટ ઇમ્યુનોએસેઝ. સાયનાઇન રંગો મિથાઈલ, ઇથાઈલ અથવા બ્યુટાઈલ અવેજી, કાર્બોક્સિલ, એસિટિલમેથોક્સી અને સલ્ફો જૂથો જેવા વિવિધ ફેરફારો સાથે ઉપલબ્ધ છે જે તેમની હાઇડ્રોફિલિસિટીમાં ફેરફાર કરે છે. એક્સ (એન. એમ.): નેનોમીટર એમ (એન. એમ.) માં ઉત્તેજના તરંગલંબાઇઃ નેનોમીટર એમ. ડબલ્યુ. માં ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇઃ મોલેક્યુલર વજન ક્યુ. વાય.: ક્વોન્ટમ ઉપજ * સ્નિગ્ધતા, તાપમાન અને બાયોમોલેક્યુલર ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ પર ભારપૂર્વક આધાર રાખે છે. સામાન્ય સાયનાઇન રંગો અને તેમના ઉપયોગો કારણ કે તેઓ તેજસ્વી અને વધુ સ્થિર ફ્લોરોસન્સ ઉત્પન્ન કરે છે, સાયનાઇન ફ્લોરેસીન અને રોડામાઇન્સ જેવા પરંપરાગત રંગોને ફાયદાકારક રીતે બદલી શકે છે. Cy3 અને Cy5 સૌથી વધુ લોકપ્રિય છે, જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે 2 રંગોની શોધ માટે થાય છે. Cy3 લીલાશ પડતા પીળા રંગનું ફ્લોરોસન્સ કરે છે (~ 550 nm ઉત્તેજના, ~ 570 nm ઉત્સર્જન), જ્યારે Cy5 દૂરના લાલ પ્રદેશમાં ફ્લોરોસન્ટ છે (~ 650 ઉત્તેજના, 670 nm ઉત્સર્જન). ટેટ્રામીથિલહોડામાઇન (TRITC) માટે પ્રમાણભૂત ગાળકો સાથે વિવિધ ફ્લોરોમીટર, ઇમેજર અને માઇક્રોસ્કોપ દ્વારા Cy3 શોધી શકાય છે. તેના ઊંચા દાઢ લુપ્ત થવાના ગુણાંકને કારણે, આ રંગ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ જેલ પર અને દ્રાવણમાં નગ્ન આંખ દ્વારા પણ સરળતાથી શોધી શકાય છે. સાય 5 તેના ઉચ્ચ લુપ્તતા ગુણાંક (1 નેનોમોલ જેટલું નાનું જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં નગ્ન આંખ દ્વારા શોધી શકાય છે) અને લાલ પ્રદેશમાં તેના ફ્લોરોફોર ઉત્સર્જનને કારણે દૂરના લાલ ફ્લોરોસન્ટ રંગો માટે લોકપ્રિય સ્થાનાંતર બન્યું, જ્યાં ઘણા સીસીડી ડિટેક્ટર્સ મહત્તમ સંવેદનશીલતા ધરાવે છે અને જૈવિક પદાર્થો ઓછી પૃષ્ઠભૂમિ દખલ આપે છે. પૃષ્ઠભૂમિ દૂષિતતા ટાળવા માટે સ્કેનર્સ વાસ્તવમાં વિવિધ લેસર ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ (સામાન્ય રીતે 532 એનએમ અને 635 એનએમ) અને ફિલ્ટર તરંગલંબાઇ (550-600 nm અને 655-695 nm) નો ઉપયોગ કરે છે. આમ તેઓ રંગોને Cy3 અને Cy5થી સરળતાથી અલગ પાડી શકે છે, અને એક નમૂનામાં Cy3 અને Cy5 લેબલિંગની માત્રાને માપવામાં પણ સક્ષમ છે (મલ્ટીપેરામેટ્રિક ડિટેક્શન). અન્ય સાઇનાઇન રંગો ઉપયોગી છેઃ Cy3.5 સલ્ફો-રોડામાઇન 101 ને બદલી શકે છે. Cy5.5 એ નિયર-ઇન્ફ્રારેડ (IR) ફ્લોરોસન્સ-ઇમિટિંગ ડાય (એક્સાઇટેશન/એમિશન મેક્સિમમ 678/694 nm) છે. Cy7 એ નજીકનું IR ફ્લોર છે જે નગ્ન આંખ (ઉત્તેજના/ઉત્સર્જન મહત્તમ 750/776 nm) માટે અદ્રશ્ય છે. તેનો ઉપયોગ વિવો ઇમેજિંગ એપ્લિકેશન્સમાં તેમજ Cy7.5 રંગમાં થાય છે. સલ્ફો-સાયનાઇન રંગો એક કે બે સલ્ફો જૂથો ધરાવે છે, જે સાય ડાયને પાણીમાં દ્રાવ્ય બનાવે છે, પરંતુ ટ્રાઇ-અને ક્વાડ્રી-સલ્ફોનેટેડ સ્વરૂપો વધુ પાણીની દ્રાવ્યતા માટે ઉપલબ્ધ છે. પેગિલેશન એ બીજો ફેરફાર છે જે હાઇડ્રોફિલિસિટી પ્રદાન કરે છે, માત્ર રંગને જ નહીં પણ લેબલ થયેલ સંયુગ્મને પણ. નામકરણ અને માળખું Cy3 અને Cy5 નામકરણની દરખાસ્ત સૌપ્રથમ અર્ન્સ્ટ એટ અલ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. 1989 માં, અને તે બિન-માનક છે કારણ કે તે તેમની રાસાયણિક રચનાઓનો કોઈ સંકેત આપતું નથી. મૂળ પેપરમાં સંખ્યાએ મેથિન્સની ગણતરી (બતાવ્યા પ્રમાણે) નિયુક્ત કરી હતી, અને બાજુની સાંકળો અચોક્કસ હતી. આ અસ્પષ્ટતાને કારણે સાહિત્યમાં વિવિધ માળખાને Cy3 અને Cy5 તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આર જૂથો સમાન હોવા જરૂરી નથી. ઉપયોગમાં લેવાતા રંગોમાં તે ટૂંકી એલિફેટિક સાંકળો હોય છે, જેમાંથી એક અથવા બંને એન-હાઈડ્રોક્સિસુસિનિમાઇડ અથવા મેલિમાઇડ જેવા અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ ભાગમાં સમાપ્ત થાય છે. વૈકલ્પિક પ્રમાણભૂત Cy2/3/5/5/5/5/5/7/7.5 રંગોના ઘણા એનાલોગ વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, જેમાં વિવિધ ફેરફારોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતોઃ એલેક્સા ફ્લોર ડાયઝ, ડાયલાઈટ, ફ્લૂપ્રોબ્સ ડાયઝ, સલ્ફો સાય ડાયઝ, સેટા ડાયઝ, સાયનાઇન ટેક્નોલોજીસમાંથી IRIS ડાયઝ અને અન્યનો ઉપયોગ મોટાભાગની બાયોકેમિકલ એપ્લિકેશન્સમાં સાય ડાયઝ સાથે એકબીજાના બદલે કરી શકાય છે, જેમાં દ્રાવ્યતા, ફ્લોરોસન્સ અથવા ફોટોસ્ટેબિલિટીમાં દાવો કરવામાં આવેલા સુધારાઓ છે. જ્યારે રંગોની પ્રમાણભૂત Cy શ્રેણી માટે પેટન્ટ સંરક્ષણ સમાપ્ત થઈ ગયું છે, ત્યારે ટ્રેડમાર્ક થયેલ Cy નામકરણ સ્થાને રહે છે. પરિણામે, એવા રંગો કે જે સાય ડાયઝ જેવા જ હોય છે, પરંતુ વિવિધ નામોથી ઓળખાય છે, તે હવે વેચવામાં આવે છે. એપ્લિકેશન્સ સાયનાઇન રંગોનો ઉપયોગ વિવિધ ફ્લોરોસન્સ ડિટેક્શન તકનીકોમાં ઉપયોગમાં લેવા માટે પ્રોટીન, એન્ટિબોડીઝ, પેપ્ટાઇડ્સ, ન્યુક્લિક એસિડ પ્રોબ્સ અને કોઈપણ પ્રકારના અન્ય બાયોમોલેક્યુલ્સને લેબલ કરવા માટે થાય છેઃ ફ્લો સાયટોમેટ્રી, માઇક્રોસ્કોપી (મુખ્યત્વે વિઝિબલ રેન્જ, પણ યુવી, આઈઆર), માઇક્રોપ્લેટ એસેઝ, માઇક્રોએરેઝ, તેમજ "લાઇટ-અપ પ્રોબ્સ", અને વિવો ઇમેજિંગમાં. ન્યુક્લિક એસિડ લેબલિંગ માઇક્રોએરે પ્રયોગોમાં ડીએનએ અથવા આરએનએને સાય 3 અથવા સાય 5 સાથે લેબલ કરવામાં આવે છે જે એન-હાઈડ્રોક્સિસ્યુસિનિમિડાઇલ એસ્ટર (એનએચએસ-એસ્ટર) પ્રતિક્રિયાશીલ જૂથને વહન કરવા માટે સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું છે. એન. એચ. એસ.-એસ્ટર્સ માત્ર એલિફેટિક એમાઇન જૂથો સાથે સહેલાઈથી પ્રતિક્રિયા આપે છે, જેમાં ન્યુક્લિક એસિડનો અભાવ હોય છે, તેથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને એમિનોએલિલ જૂથો સાથે સુધારવું પડે છે. આ સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન એમિનોએલિલ-સંશોધિત ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનો સમાવેશ કરીને કરવામાં આવે છે. એક સારો ગુણોત્તર એ છે કે દર 60 પાયા પર લેબલ એવું હોય કે લેબલ એકબીજાની ખૂબ નજીક ન હોય, જેના પરિણામે શમનની અસરો થાય છે. પ્રોટીન લેબલિંગ પ્રોટીન લેબલિંગ માટે, Cy3 અને Cy5 રંગો કેટલીકવાર એમાઇન્સ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા માટે સુકિનિમિડાઇલ જૂથ ધરાવે છે, અથવા સિસ્ટીન અવશેષોના સલ્ફહાઇડ્રીલ જૂથ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા માટે મેલિમાઇડ જૂથ ધરાવે છે. Cy5 તેના ઇલેક્ટ્રોનિક વાતાવરણ પ્રત્યે સંવેદનશીલ છે. તે જે પ્રોટીન સાથે જોડાયેલ છે તેની રચનામાં ફેરફારો ઉત્સર્જનમાં વધારો અથવા શમન પેદા કરશે. આ પરિવર્તનનો દર એન્ઝાઇમના ગતિશીલ પરિમાણો નક્કી કરવા માટે માપી શકાય છે. આ રંગોનો ઉપયોગ FRET પ્રયોગોમાં સમાન હેતુઓ માટે થઈ શકે છે. સાય 3 અને સાય 5 નો ઉપયોગ પ્રોટિઓમિક્સ પ્રયોગોમાં થાય છે જેથી બે સ્રોતોમાંથી નમૂનાઓ મિશ્રિત કરી શકાય અને અલગ કરવાની પ્રક્રિયા દ્વારા એકસાથે ચલાવી શકાય. આ જુદી જુદી પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓને કારણે ફેરફારોને દૂર કરે છે જે અનિવાર્ય છે જો નમૂનાઓ અલગથી ચલાવવામાં આવ્યા હોય. આ વિવિધતાઓ વિભાજન પૂર્ણ થયા પછી ડેટાના સંપાદનને સ્વચાલિત કરવા માટે કમ્પ્યુટરનો ઉપયોગ કરવો અશક્ય ન હોય તો પણ અત્યંત મુશ્કેલ બનાવે છે. આ રંગોનો ઉપયોગ ઓટોમેશનને તુચ્છ બનાવે છે. વ્યુત્પત્તિશાસ્ત્ર સ્યાનિન શબ્દ અંગ્રેજી શબ્દ "સ્યાન" પરથી આવ્યો છે, જેનો પરંપરાગત અર્થ થાય છે વાદળી-લીલો રંગ ("એક્વા" ની નજીક) અને તે ગ્રીક/કેયાનોસ/કેયાનોસ પરથી આવ્યો છે, જેનો અર્થ થાય છે કંઈક અલગ રંગઃ "ઘેરો વાદળી". સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ચતુર્થાંશ એમોનિયમ સંયોજનો