緒論     

      在臨床實驗室測定領域，有多種染料用于病理學實驗、血液形態學實驗和尿液分析實驗1)。大家熟知的染料包括用于病理學實驗的蘇木精和派若寧-Y，以及用吉姆薩染色的天青-B和伊紅-Y。  
 
      我們Sysmex的產品也用到染料，如1988年上市的，世界上最早的商業用途全自動網織紅分析儀R-1000TM，就用了熒光染料堿性槐黃2)；全自動尿沉渣分析儀UF系列3)中應用了菲啶和羰花青；最近上市的XE-2100TM使用了聚次甲基染料，用來進行WBC四分類、網織紅細胞測定、有核紅細胞測定，該染料被紅色半導體激光（波長為633nm）激發后發出660nm或更高波長的紅色熒光4)。聚次甲基的特點概括如下。  

光和顏色  

    在討論染料之前，我們必須理解光的顏色和固體物質顏色的不同之處。三種基本的光是固體物質顏色彼此區別的基礎。當白色光，如太陽光，用棱鏡分光后，會出現七種顏色，按波長下降順序依次是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。波長越短，能量越大。  
 
      在Griffith描述的圖上，光的顏色分為如圖2所示。在該顏色環上，數字1-9代表各自的光譜顏色，而數字10即紫色代表紅色和紫羅蘭色的混合色，以某種顏色為中界，混合與其相鄰的兩種顏色，將會產生該種中界的顏色，混合紅色和黃色產生橙色，相互面對的顏色是互補的，混合相互面對的顏色產生白色光。  
 
      三種基本的光是紅色（R）、綠色（G）、藍色（B）。當用放大鏡觀察電視機的陰極射線管或電腦顯示器時，你會發現顯示器表面由三種光組成，它們是R、G和B。在彩色電視上它們產生出各種顏色。  
 
      另一方面，固體物質的三種主要顏色是紅紫色（M）、黃色（Y）和藍綠色（C）?；旌线@些顏色產生黑（灰）色。值得注意的是光和固體物質產生不同的紅色或藍色色調。  
 
      堿性槐黃看上去是黃色，原因是吸收了藍光。染料的水溶液吸收氬激光（488nm，藍色）后顯示黃色，而吸收氦氖激光或紅色半導體激光（633nm，紅色）顯藍色光。當選擇氬激光作為光源時，對應的染料為黃色或橙色，當用紅色半導體激光作為光源時，選擇藍色染料，如XE-2100中用的就是藍色染料。
 
  染料的分類和結構  
 
      很多染料都有多種名稱，包括習慣用語，和以開發或制造者命名等。這樣就給使用染料的人造成混淆。當前，正大力推廣染料在顏色索引5)中的命名。根據染料的特征，給出了顏色索引的一般名稱，如堿性橙14（吖啶橙）、酸性紅87（曙紅-Y）。另一方面，根據結構式，給出了顏色索引數字，從10000亞硝基團到77999無機顏料，如堿性槐黃被命名為C.I.41000和堿性黃2?？墒沁€有許多沒有被編入的染料，如用于彩色照片、彩色復印、彩色透明結晶顯示等等。用于XE-2100的聚次甲基堿性染料。  
 
  熒光和熒光染料  
 
      基態的熒光染料被吸收的光激發，當由激發態返回基態時釋放出熒光，其中有比吸收波長更長的熒光6,7)。當使用熒光染料時，我們可以使用盡可能短波長的光源，因為這樣可以獲得更高的光能和更多的有效熒光。然而有許多問題伴隨光源產生。汞燈和鹵素燈的使用壽命最多幾百小時（氬和氦氖激光可達到幾千小時），而且光源的體積很大。  
 
      另一方面，在長期使用的儀器上配置紅色半導體激光光源是最好的。因為該光源體積很小，直徑為9mm，高度為5mm，而且使用壽命超過幾千小時。我們1987年上市的免疫分析儀PAMIA-10TM（僅在日本銷售）裝備的是780nm波長8)的紅色半導體激光；1995年上市的多參數分析儀SF-3000TM裝備了650nm波長9)的紅色半導體激光光源。這些儀器用散射光作為檢測手段，而XE-2100使用紅色熒光、前向散射光、側向散射光作為檢測手段，這些光束是由于用633nm波長的紅色半導體激光照射被聚次甲基染料染色的細胞產生的。  

聚次甲基染的特征  
 
      聚次甲基染料作為一種適用于現代工業的染料10)，廣泛地用作紅外吸收染料、染料激光11)、LB膜（單分子膜，用于生產CD盤）、彩色膠片感光劑，但很少用作織品染料。聚次甲基的結構特征是結合一個雜環核（環上含有氮、硫、氧）和一個次甲基鏈（-CH2=）。該染料的另一個特征是理論上可以從雜環核的種類，側鏈次甲基團長度來計算其吸收光的波長。正是由于這個原因，當產生了對于某一特定波長的高敏感彩色膠片，我們可以通過計算得到一種新合成的感光劑。有多種形式的雜環核用于聚次甲基染料，典型的例子。該圖按雜環核的吸光度下降順序排列。隨著和雜環核相連的次甲基鏈（-CH2=CH2-）m的逐個增加，染料的吸收波長大約增加100nm，由于不同名稱和結構的聚次甲基染料吸收波長不同，請參考本文附錄中的摘要信息。

聚次甲基染料在細胞學的應用  
 
      聚次甲基染料很少應用于血液形態學或病理學實驗，而廣泛的用于細胞膜電位的研究13)。Waggoner  12,14-16)和  Kamino  17-19)對用聚次甲基染料來顯示膜電位變化的慢回應作了許多報道。另外也有許多用DiOC6（3）來研究線粒體和內織網的報道20-24)。噻唑黃也是一種聚次甲基染料25-26)，用于通過流式細胞術來進行瘧原蟲和網織紅的計數。該染料的結構特征是不對稱的雜環核。幾乎所有應用的光源是氬激光或發出藍光的熒光顯微鏡。而XE-2100利用紅色半導體激光和聚次甲基染料，可以進行WBC四分類計數、有核紅細胞測定、網織紅細胞測定（血小板測定）。如上所述，可以通過改變聚次甲基染料的分子式來改變染料的最大吸收波長，但聚次甲基鏈越長，所獲得的光的漂移越大。因為隨著聚次甲基鏈的長度的增加，導致分子量的增加，降低了溶解度，降低了化學穩定性，這樣就必須采取措施來提高染料的溶解度和穩定性。  
 
  WBC4-DIFF計數試劑（STROMATOLYSER-4DL，STROMATOLYSER-4DS）  
 
      STROMATOLYSER-4DL中的表面活性劑溶解紅細胞和血小板，同時白細胞膜上打孔，然后，存在于STROMATOLYSER-4DS中的聚次甲基染料進入白細胞，將核酸和細胞質中的細胞器如內織網染色。因為未成粒細胞出現在中性粒細胞上方的較高熒光區域，異形淋巴細胞出現在淋巴細胞和單核細胞上方的較高熒光區域，所以聚次甲基染料不僅染細胞核也染細胞器。  

有核紅細胞檢測試劑（STROMATOLYSER-NR  LYTIC  AGENT，STAINING  LIQUID）  
 
      存在于STROMATOLYSER-NR  LYTIC  AGENT  中的表面活性劑溶解紅細胞，并使有核紅細胞的核暴露，在白細胞膜上打孔，存在于STAINING  LIQUID中的聚次甲基染料進入細胞，將核酸（核膜）染色。因為嗜堿性的有核紅細胞出現在正色性有核紅細胞的上方較高熒光敏感區域，所以該染料不僅染核酸（核膜）也染細胞器。STROMATOLYSER-NR的特征是能夠將有核紅細胞從白細胞（特別是淋巴細胞）區分出來，我們以前檢測有核紅細胞的分析系統中，用酸性低滲性鹽溶液作為溶血素，用PI（propidium  iodide）或EB（ethidium  bromide）染有核紅細胞的核，但是該方法不能從損傷（死亡）的淋巴細胞中區分有核紅細胞28,28)，STROMATOLYSER-NR能夠獲得有核紅細胞計數和比率的定量數據而不受死亡淋巴細胞的影響。  

網織紅細胞檢測試劑（RET-SEARCH  II    DILUENT，STAINING  LIQUID）  
 
      存在于RET-SEARCH  II    DILUENT中的表面活性劑使紅細胞和白細胞腫脹并且輕微損傷細胞膜以便染料容易進入細胞，然后存在于STAINING  LIQUID中的聚次甲基染料使RNA和DNA染色。由于RNA含量的不同，所以可以將紅細胞和網織紅區分出來，由于DNA和RNA含量的不同，可以將網織紅和白細胞區分出來。另外，血小板也被染色，可以進行光學發血小板計數，可以避免小紅細胞和紅細胞碎片的干擾。  
 
      我們的網織紅分析儀R-1000、R-2000TM、R-3000和R-3500TM使用的是氬激光和熒光染料堿性槐黃。該染料的特征是有一個苯基團（二甲基苯胺）結合在中心碳原子上。堿性槐黃水溶液的特征是正常情況下，由于吸收的光能被分子內的旋轉運動消耗，所以不發出熒光。但當染料結合到膜或核酸時，由于分子內運動受到干涉，所以會發出強烈的熒光。聚次甲基也有這樣的特征，即由于染料含有和次甲基相連的雜環核，當染料結合了膜或核酸后，其分子運動受到干涉，所以會吸收更多的光并發出更強的熒光。有種誤解是由于很強的背景熒光會導致應用熒光染料時產生較低的信噪比（S/N），但應用堿性槐黃或聚次甲基進行細胞測定時會產生好的信噪比。

結論  
 
      以上概述了XE-2100中的紅色熒光分析系統，該系統使用了聚次甲基染料和半導體激光。傳統熒光分析中使用的主流激光是氬激光（波長488nm，藍光）和氦氖激光（633nm，紅光）。緊隨近來應用半導體激光的趨勢，XE-2100使用633nm波長的紅色半導體激光進行細胞檢測。  
 
      XE-2100結合了光學、電子工程、電子技術，軟件技術、流式技術和試劑技術和獨特的試劑（主要是表面活性劑）以及IMI通道（RF/DC檢測方法）。隨著半導體激光穩定的發展，有希望應用半導體激光獲得三種基本的光（R、G、B）。作者希望本文能幫你理解XE-2100