考马斯亮蓝

**考馬斯亮藍**（Coomassie Brilliant Blue）是兩種三苯甲烷衍生物染料（G-250 和 R-250）的統稱，起初開發用於紡織行業，但現在通常用於分析生物化學中的蛋白質染色。考馬斯亮藍 G-250 比考馬斯亮藍 R-250 多兩個甲基。其名「考馬斯」是帝國化學工業下的一個註冊商標。

## 起名和發現

考馬斯這個名字最初在 19 世紀末被一家設在英國布萊克利（Blackley）的染料公司（Levinstein Ltd.）作為貿易名使用，用來售賣一些酸性羊毛染料。1896 年在第四次英國 - 阿散蒂戰爭期間，英國軍隊占據了考馬斯鎮（今加納庫馬西）。1918 年， Levinstein Ltd. 公司併入不列顛染料公司（British Deystuffs Cororation) ，後者在 1926 年成為帝國化學工業的一部分。雖然帝國化學工業公司仍然持有考馬斯這種商標，可是他們沒有再生產這種染料。

這些藍色的二磺酸化三苯甲烷的染料首先在 1913 年由住在德國 Elberfeld 的 Max Weiler 生產後來陸續發現了多種有機化學合成這種染料的方法。Var

目前發表的生化論文中，通常把這些染料統稱「考馬斯」而不區分具體用的是哪種染料。實際上國際顏色索引列出了超過了四十種名字含有「考馬斯」的染料，也有一些其他種類的（非二磺酸化三苯甲烷）的染料，也被叫作「考馬斯」藍。例如默克索引（第 10 版）列出了具有完全不同的結構的考馬斯藍。

## 染料的顏色

後綴帶 R 的考馬斯亮藍 R-250，R 意指紅色，這是因為考馬斯亮藍 R-250 在藍色中略帶有紅色；而 G 型則意指 Green，在藍色中帶有一點綠色。250 起初是指染料的純度。

這兩種染料的顏色與溶液的酸堿性有關。考馬斯亮藍 G 型已經研究得比較詳細。 在 pH 低於 0 的時候，呈現紅色，最大吸收峰位於 465nm。在 pH 值約為 1 時，這種染料呈現綠色，最大吸收峰位於約 620nm 處。當 pH 高於 2 時，這種染料呈現一種亮藍色，最大吸收峰位於 595nm。在 pH 為 7 的時候，這種染料的莫耳吸光度是 43,000 M−1cm−1.

染料分子呈現不同顏色的原因是分子不同的帶電荷狀態。在紅色形態時，全部三個氮原子均帶有正電。兩個磺酸基團有相當低的酸度係數，通常會帶負電，因而在 pH 為 0 左右時，整個染料分子會帶 1 個正電荷。綠色的形態則對應整體不帶電荷。而在中性介質（pH7）中，僅有二苯胺官能團上的氮原子帶有一個正電荷，所以整個分子帶有一個負電荷而呈藍色。這三個氮原子中前兩個失去質子的 pKa 分別是 1.15 和 1.82。最後一個氮原子在強堿性環境下會失去質子，從而使染料變為粉色（p_K_a 是 12.4）

考馬斯亮藍和蛋白質的氨基、羧基基團產生靜電作用，而非共價作用。染料分子和蛋白分子包括羊毛（角蛋白）形成一個蛋白質 - 染料分子複合物。 這種複合物的形成，使得染料的帶負電荷的形態得到了穩定，從而產生藍色，即使在多數分子帶正電荷的強酸環境下。 這是布拉德福蛋白質定量法的理論依據，是一種利用考馬斯亮藍與蛋白質結合的蛋白質測定方法。這種染料與蛋白質的結合，使得考馬斯亮藍的吸收峰從 465nm 遷移到 595nm。記錄 595nm 處吸光度的增加，可以用來測定蛋白質濃度。

這種染料也會與陰離子去垢劑十二烷基硫酸鈉形成複合物。這使得染料分子的綠色形態得到穩定。這個效應可以干擾布拉德福蛋白質定量法的測定。陰離子去垢劑也有可能與蛋白質競爭和染料分子結合。

## 生物化學中的用途

考馬斯亮藍 R-250 在 1964 年被 Fazekas de St.Groth 的團隊最先用來觀察蛋白。蛋白樣品在醋酸纖維素薄膜上進行電泳分離。薄膜隨後被放置於 5 - 磺基水楊酸中，使蛋白質條帶固定，然後將膜浸到染料溶液中。

兩年之後，1965 年 Meyer 和 Lambert 用考馬斯亮藍 R-250 去染經聚丙烯醯胺凝膠分離的蛋白質樣品。他們將膠浸在含有甲醇乙酸和水的溶液中。由於染料在染色蛋白質的同時也染了聚丙烯醯胺凝膠，為了使蛋白質條帶可見，他們對電泳的凝膠進行了脫色。後續的文獻報導聚丙烯醯胺凝膠可以被乙酸溶液成功脫色。

在 1967 年，首次出現使用考馬斯亮藍 G 讓聚丙烯醯胺凝膠中的蛋白條帶變得可見的報導，其中染料被溶解在含有甲醇的乙酸溶液中。之後發現，如果使用溶解在不含甲醇的三氯乙酸考馬斯亮藍 G 膠體，可以使蛋白質條帶被染色，而聚丙烯醯胺不被染色。如果用這種方法，就沒有必要再對膠進行脫色。現代的手段通常是將考馬斯亮藍 G 溶解在含有磷酸、乙醇（或甲醇）和硫酸銨（或硫酸鋁）的溶液中。

布拉德福蛋白質定量法利用了考馬斯亮藍 G-250 的光譜性質去檢測溶液中的蛋白質含量。將蛋白質樣品加入到染料的磷酸和乙醇的溶液中。在酸性環境中，這種染料通常呈現棕紅色，但是結合了蛋白質之後，染料形成藍色形態。溶液的吸光度在 595nm 波長處測定。這種染料非常著名，因為它有高靈敏性，即使只有 5μg 蛋白也足以使染料變色。然而，這種方法有一個缺點是變色程度因蛋白質種類不同而不同：單位量蛋白質帶來的吸光度改變取決於蛋白質的類型。

與蛋白質結合後，帶負電荷的考馬斯亮藍 G-250 分子會讓蛋白質整體帶上負電荷。這個性質可以被用來分離蛋白質或蛋白質複合物，使用非變性條件下的聚丙烯醯胺凝膠電泳 ——Blue Native PAGE 電泳。這樣的複合體的遷移能力既取決於蛋白質複合體的分子質量，也取決於結合到蛋白質上的染料量。

考馬斯亮藍染色，也可以用於 western 印跡分析中的一步。它的作用是先於抗體的染色，使之可以作為對照。

## 藥理用途

2009 年，考馬斯亮藍 G 在實驗中被用來治療實驗室大鼠的脊髓損傷。它通過減少個體腫脹反應而生效，而腫脹反應會導致損傷區域的神經元死於代謝的壓力。這個方法在大鼠上測試有效。兩組脊髓損傷大鼠中，一組給予考馬斯亮藍 G 處理，一組沒有處理。測試結果證明，相較於沒有處理的大鼠，用染料處理的大鼠可以更好的運動，並且在運動測試中取得更高的得分。 這種治療能否用在人類身上的相關測試還在進行中。近期的實驗中曾在損傷後 15 分鐘後，施予染料治療有效。但是在現實生活中，病人需要一定時間才能趕到急救室，所以這種治療應該即使在受傷後兩小時後施放仍然有效。唯一報導的副作用是大鼠會短暫的變藍。

亮藍 G 作為染料可以被外科醫生使用來完成視網膜手術，它的貿易名是 Brilliant Peel.

## 法醫學應用

紐約州立大學奧爾巴尼分校的一個實驗，反應了考馬斯染料可以去靶向結合芳香族胺基酸（苯丙氨酸，酪氨酸，色氨酸）和鹼性側鏈胺基酸（賴氨酸，精氨酸和組氨酸），從而使得布拉德福分析可以用來做指紋的分析。布拉福德分析已經可以成功的用來檢測指紋的男女屬性。女性指紋樣品相較於男性指紋樣品，會帶來更高的吸收峰（在相近波長下）。這提供了一種更簡單的指紋分析方法，將需要分析的胺基酸數從 23 個減少到了 6 個，而且相對於茚三酮化學測定方法，需要的準備工作量更少，因為茚三酮測定法需要加熱、酶聯反應等。

## 參考文獻

## 延伸閱讀

* Gessner, T.; Mayer, U. Triarylmethane and Diarylmethane Dyes. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 6th Edition. Weinheim: Wiley-VCH. 2002. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a27\_179{{inconsistent citations}}

## 外部連結

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