考马斯亮蓝

考马斯亮蓝（Coomassie Brilliant Blue）是两种三苯甲烷衍生物染料（G-250和R-250）的统称，起初开发用于纺织行业，但现在通常用于分析生物化学中的蛋白质染色。考马斯亮蓝G-250比考马斯亮蓝R-250多两个甲基。其名“考马斯”是帝国化学工业下的一个注册商标。

## 起名和发现

考马斯这个名字最初在19世纪末被一家设在英国布莱克利（Blackley）的染料公司（Levinstein Ltd.）作为贸易名使用，用来售卖一些酸性羊毛染料。

1896年在第四次英国-阿散蒂战争期间, 英国军队占据了考马斯镇（今加纳库马西）。

1918年， Levinstein Ltd.公司并入不列颠染料公司（British Deystuffs Cororation)，后者在1926年成为帝国化学工业的一部分。虽然帝国化学工业公司仍然持有考马斯这种商标，可是他们没有再生产这种染料。

这些蓝色的二磺酸化三苯甲烷的染料首先在1913年由住在德国Elberfeld的Max Weiler生产后来陆续发现了多种有机化学合成这种染料的方法。Var目前发表的生化论文中，通常把这些染料统称“考马斯”而不区分具体用的是哪种染料。实际上国际颜色索引列出了超过了四十种名字含有“考马斯”的染料，也有一些其他种类的（非二磺酸化三苯甲烷）的染料，也被叫作“考马斯”蓝。例如默克索引（第10版）列出了具有完全不同的结构的考马斯蓝。

## 染料的颜色

后缀带R的考马斯亮蓝R-250，R意指红色，这是因为考马斯亮蓝R-250在蓝色中略带有红色；而G型则意指Green，在蓝色中带有一点绿色。250起初是指染料的纯度。

这两种染料的颜色与溶液的酸堿性有关。考马斯亮蓝G型已经研究得比较详细。在pH低于0的时候，呈现红色，最大吸收峰位于465nm。在pH值约为1时，这种染料呈现绿色，最大吸收峰位于约620nm处。当pH高于2时，这种染料呈现一种亮蓝色，最大吸收峰位于595nm。在pH为7的时候，这种染料的莫耳吸光度是43,000 M−1cm−1.

染料分子呈现不同颜色的原因是分子不同的带电荷状态。在红色形态时，全部三个氮原子均带有正电。两个磺酸基团有相当低的酸度系数，通常会带负电，因而在pH为0左右时，整个染料分子会带1个正电荷。绿色的形态则对应整体不带电荷。而在中性介质（pH7）中，仅有二苯胺官能团上的氮原子带有一个正电荷，所以整个分子带有一个负电荷而呈蓝色。这三个氮原子中前两个失去质子的pKa分别是1.15和1.82。最后一个氮原子在强堿性环境下会失去质子，从而使染料变为粉色（pKa是12.4）。

考马斯亮蓝和蛋白质的氨基、羧基基团产生静电作用，而非共价作用。染料分子和蛋白分子包括羊毛（角蛋白）形成一个蛋白质-染料分子复合物。这种复合物的形成，使得染料的带负电荷的形态得到了稳定，从而产生蓝色，即使在多数分子带正电荷的强酸环境下。这是布拉德福蛋白质定量法的理论依据，是一种利用考马斯亮蓝与蛋白质结合的蛋白质测定方法。这种染料与蛋白质的结合，使得考马斯亮蓝的吸收峰从465nm迁移到595nm。记录595nm处吸光度的增加，可以用来测定蛋白质浓度。

这种染料也会与阴离子去垢剂十二烷基硫酸钠形成复合物。这使得染料分子的绿色形态得到稳定。这个效应可以干扰布拉德福蛋白质定量法的测定。阴离子去垢剂也有可能与蛋白质竞争和染料分子结合。

## 生物化学中的用途

考马斯亮蓝R-250在1964年被Fazekas de St.Groth的团队最先用来观察蛋白。蛋白样品在醋酸纤维素薄膜上进行电泳分离。薄膜随后被放置于5-磺基水杨酸中，使蛋白质条带固定，然后将膜浸到染料溶液中。

两年之后，1965年Meyer和Lambert用考马斯亮蓝R-250去染经聚丙烯酰胺凝胶分离的蛋白质样品。他们将胶浸在含有甲醇乙酸和水的溶液中。由于染料在染色蛋白质的同时也染了聚丙烯酰胺凝胶，为了使蛋白质条带可见，他们对电泳的凝胶进行了脱色。后续的文献报道聚丙烯酰胺凝胶可以被乙酸溶液成功脱色。

在1967年，首次出现使用考马斯亮蓝G让聚丙烯酰胺凝胶中的蛋白条带变得可见的报道，其中染料被溶解在含有甲醇的乙酸溶液中。之后发现，如果使用溶解在不含甲醇的三氯乙酸考马斯亮蓝G胶体，可以使蛋白质条带被染色，而聚丙烯酰胺不被染色。如果用这种方法，就没有必要再对胶进行脱色。现代的手段通常是将考马斯亮蓝G溶解在含有磷酸、乙醇（或甲醇）和硫酸铵（或硫酸铝）的溶液中。

布拉德福蛋白质定量法利用了考马斯亮蓝G-250的光谱性质去检测溶液中的蛋白质含量。将蛋白质样品加入到染料的磷酸和乙醇的溶液中。在酸性环境中，这种染料通常呈现棕红色，但是结合了蛋白质之后，染料形成蓝色形态。溶液的吸光度在595nm波长处测定。这种染料非常著名，因为它有高灵敏性，即使只有5μg蛋白也足以使染料变色。然而，这种方法有一个缺点是变色程度因蛋白质种类不同而不同：单位量蛋白质带来的吸光度改变取决于蛋白质的类型。

与蛋白质结合后，带负电荷的考马斯亮蓝G-250分子会让蛋白质整体带上负电荷。这个性质可以被用来分离蛋白质或蛋白质复合物，使用非变性条件下的聚丙烯酰胺凝胶电泳——Blue Native PAGE电泳。这样的复合体的迁移能力既取决于蛋白质复合体的分子质量，也取决于结合到蛋白质上的染料量。

考马斯亮蓝染色，也可以用于western印迹分析中的一步。它的作用是先于抗体的染色，使之可以作为对照。

## 药理用途

2009年，考马斯亮蓝G在实验中被用来治疗实验室大鼠的脊髓损伤。它通过减少个体肿胀反应而生效，而肿胀反应会导致损伤区域的神经元死于代谢的压力。这个方法在大鼠上测试有效。两组脊髓损伤大鼠中，一组给予考马斯亮蓝G处理，一组没有处理。测试结果证明，相较于没有处理的大鼠，用染料处理的大鼠可以更好的运动，并且在运动测试中取得更高的得分。这种治疗能否用在人类身上的相关测试还在进行中。近期的实验中曾在损伤后15分钟后，施予染料治疗有效。但是在现实生活中，病人需要一定时间才能赶到急救室，所以这种治疗应该即使在受伤后两小时后施放仍然有效。唯一报道的副作用是大鼠会短暂的变蓝。

亮蓝G作为染料可以被外科医生使用来完成视网膜手术，它的贸易名是Brilliant Peel.

## 法医学应用

纽约州立大学奥尔巴尼分校的一个实验，反应了考马斯染料可以去靶向结合芳香族氨基酸（苯丙氨酸，酪氨酸，色氨酸）和碱性侧链氨基酸（赖氨酸，精氨酸和组氨酸），从而使得布拉德福分析可以用来做指纹的分析。布拉福德分析已经可以成功的用来检测指纹的男女属性。女性指纹样品相较于男性指纹样品，会带来更高的吸收峰（在相近波长下）。这提供了一种更简单的指纹分析方法，将需要分析的氨基酸数从23个减少到了6个，而且相对于茚三酮化学测定方法，需要的准备工作量更少，因为茚三酮测定法需要加热、酶联反应等。

## 外部链接

- BBC News - Food dye 'may ease spinal injury'

## 基本资料

- 日语原文：考马斯亮蓝R-250
- 说明：Skeletal formula of Coomassie Brilliant Blue R-250
- 尺寸：250
- 说明：Space-filling model of the Coomassie Brilliant Blue R-250 molecule
- 其他名称：C.I. 42660, C.I. Acid Blue 83、Brilliant indocyanine 6B, Brillantindocyanin 6B、Brilliant Cyanine 6B, Serva Blue R
- 日语原文：Coomassie Brilliant Blue R-250
- CASNo：6104-59-2
- PubChem：61365
- 3D模型（JSmol）：CCN(CC1=CC(=CC=C1)S(=O)(=O)O-)C2=CC=C(C=C2)C(=C3C=CC(=N+(CC)CC4=CC(=CC=C4)S(=O)(=O)O-)C=C3)C5=CC=C(C=C5)NC6=CC=C(C=C6)OCC.Na+
- 化学式：C45H44N3NaO7S2 (Sodium salt)
- MolarMass：825.97 g/mol
- 水溶性：Insoluble in cold, slightly soluble in hot (bright red blue)
- SolubleOther：Slightly soluble
- Solvent：ethanol
- 日语原文：Coomassie Brilliant Blue G-250
- ImageSizeL1：130
- ImageSizeR1：130
- 其他名称：C.I. 42655, C.I. Acid Blue 90、Brilliant indocyanine G, Brillantindocyanin G、Xylene Brilliant Cyanine G, Serva Blue G
- CASNo：6104-58-1
- PubChem：6324599
- KEGG：D10799
- 3D模型（JSmol）：CCN(CC1=CC(=CC=C1)S(=O)(=O)O-)C2=CC(=C(C=C2)C(=C3C=CC(=N+(CC)CC4=CC (=CC=C4)S(=O)(=O)O-)C=C3C)C5=CC=C(C=C5)NC6=CC=C(C=C6)OCC)C.Na+
- 化学式：C47H50N3NaO7S2 (Sodium salt)
- MolarMass：856.03 g/mol
- 水溶性：Slightly soluble in cold, soluble in hot (bright blue)
- SolubleOther：Soluble