荧光染料（也称为荧光团/活性染料）由于灵敏度高，操作方便，逐渐取代了放射性同位素作为检测标记，其广泛应用于荧光免疫，荧光探针，细胞染色等，可以简单地描述为分子（本质上是非蛋白质），在显微镜下，通过吸收给定波长的光并以更长的波长重新发射光来实现其功能。 这种荧光产生不同的颜色，可以可视化和分析。荧光染料通常用于各种生物分子（抗体、肽、各种蛋白质等）的荧光标记，用于监测药物向目标组织的输送、成像等过程，还包括特异性的DNA染色，用于染色体分析、细胞周期、细胞凋亡等相关研究。
常见的荧光染料有异硫氰酸荧光素(FITC)、罗丹明，可用的非磺化的花菁染料包括Cy3，Cy3.5，Cy5，Cy5.5，Cy7，和Cy7.5。
1.异硫氰酸荧光素(FITC)
分为异硫氰酸荧光橙红，异硫氰酸荧光黄，异硫氰酸荧光红，异硫氰酸荧光素异构体I，5-异硫氰酸荧光素。其形态为黄色粉末，有吸湿性，是一种生化试剂，也是医学诊断药物，可对由地细菌病毒和寄生虫等所致疾病进行快速诊断。并且它能与各种抗体蛋白结合，结合后的抗体不丧失与一定抗原结合的特异性，并在碱性溶液中仍有强烈绿色荧光，加酸后析出沉淀，荧光消失，微溶于丙酮、乙醚和石油醚。FITC分子量为389.4，最大吸收光波长为490～495nm，最大发射光波长为520～530nm，呈现明亮的黄绿色荧光。
异硫氰酸荧光素染料标记分子应用：
(a)电泳分离后的蛋白质检测
(b)蛋白质和肽的微测序分析
(c)使用毛细管区带电泳进行分子分析
(d)生物相互作用中的分子跟踪和检测
(e)细胞和组织切片中的抗原检测
(f)通过标记 DNA 片段进行细胞凋亡检测
2.罗丹明B（Rhodamine B）
分子式为C28H31ClN2O3，是一种具有鲜桃红色的人工合成的染料。易溶于水、乙醇，微溶于丙酮、氯仿、盐酸和氢氧化钠溶液。呈红色至紫罗兰色粉末，水溶液为蓝红色，稀释后有强烈荧光，醇溶液有红色荧光。常用作实验室中细胞荧光染色剂。绿色结晶或红紫色粉末，易溶于水、乙醇,微溶于丙醇、氯仿、盐酸和氢氧化钠溶液；水溶液为蓝红色，稀释后有强烈荧光，其水溶液加入氢氧化钠呈玫瑰红色，加热后产生絮状沉淀。于浓硫酸中呈黄光棕色，带有较强的绿色荧光，稀释后呈猩红色，随后变为蓝光红色至橙色。醇溶液为红色荧光，最大吸收波长554nm，最大荧光波长610nm。
罗丹明 101 和罗丹明 B 是一些最常用的罗丹明染料，具有以下特点：
(a)羧基倾向于在酸性溶液中质子化
(b)染料转化为两性离子碱性溶液
(c)两性离子染料在极性较小的有机溶剂中变为无色内酯
(d)要将罗丹明用作荧光探针，必须对其进行修改。 这可以通过(the xanthene moiety)氨基、羧基苯基环或羧酸基团的修饰来实现。
3.花菁类染料（Cyanine dyes）
通常有非常高的超过100000 Lmol-1cm-1消光系数。不同的取代基具有控制发色团的性能，如吸收波长、耐光性、荧光。例如，通过聚次甲基桥键长度的选择来控制吸光度和荧光波长：聚次甲基桥键越长其吸光度越高且发射波长可达到近红外区。已经有许多的花菁染料（Cyanine dyes）用于生命科学领域，一系列的噻唑和恶唑染料用作DNA 和蛋白质染色(如TOTO，YOYO， Stains All和其它)。大部分非磺化的花菁染料衍生物（酰肼盐酸盐类和胺类除外）具有低水溶性，当这些分子用于生物分子标记时， 使用有机溶剂作为助溶剂(5-20%的DMF或DMSO)是有效的反应所必需的。花菁染料应先溶解在有机溶剂中，之后在适当的水溶缓冲剂作用下加入到生物分子溶液中（蛋白质，肽，氨基标记的 DNA）。
花菁类荧光染料属于共振染料，其特征在于具有离域电荷的氮原子（两个氮原子）之间的聚甲炔染料。 由于与生物分子的低非特异性结合以及明亮的荧光，花青类荧光染料已成为一些最流行的用于标记核酸的荧光染料。
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