[发明专利]一种具有极酸性pH响应的近红外荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有极酸性pH响应的近红外荧光探针，化学结构式如式(Ⅰ)所示：式中，X为‑C(CH₃)₂‑、‑O‑、‑S‑或‑Se‑，Z为或以‑R'NH₂所示的基团，其中，R'为C_1‑12的亚烷基，R₁和R₂分别独立地选自H原子、C_1‑18烷基或以‑SO₃R₅所示的基团，其中，R₅为C_1‑18烷基或苄基，R₃和R₄分别独立地选自C_1‑18烷基或苄基，Y为F、Cl、Br或I。该近红外荧光探针具有较低的pKa值，对H⁺有较高的灵敏度、高选择性、stocks位移较大、背景干扰小，对细胞和活体伤害较小，很适合用来进行极酸环境下pH的检测，克服了现有技术荧光探针的缺陷。本发明还提供了该探针的制备方法及应用。

技术领域

本发明涉及生物荧光分析技术领域，具体涉及一种具有极酸性pH响应的近红外荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

细胞内的pH在酶活性、细胞增殖和调亡、抗药性、离子传输、细胞内吞作用以及肌肉收缩等一系列组织活动中起着至关重要的作用。pH值的微小变化就有可能导致细胞功能紊乱,引起癌症和阿尔茨海默病等疾病。酸性和碱性过强会导致心、肺病变或神经类疾病，严重时甚至会有生命危险。在正常的生理条件下，细胞液中H+的浓度约为7.40，其变动幅度一般在0.1-0.2个pH单位。而一些酸性细胞器，如溶酶体的pH值范围为4.5-5.5。极度酸性环境(pH<4)对大多数生物体是致命的。细胞内pH值与细胞功能的密切关系意味着对细胞内pH值的精确测量可以为研究小至单个细胞器的生理学和病理学过程提供关键信息。因此，如何精确地检测细胞内pH值的变化显得非常重要。

相比于其他pH的测定方法，使用荧光探针法进行pH检测具有灵敏度高、选择性好等优点，但目前大部分pH探针波长较短，不能避开组织自吸收和自荧光，背景干扰较强，部分stocks位移小，紫外吸收波谱和荧光光谱重叠较大，信噪比低，毒性较大，不能用于细胞和活体pH检测。而近红外荧光探针的最大吸收波长和发射波长为600～900nm，可避免背景干扰。因此，近红外荧光检测在生物样品分析中有明显的优越性。

目前报道的许多pH荧光探针集中在检测细胞内中性，即细胞液的pH值以及溶酶体和内涵体等酸性细胞器pH值。测定极度环境，如pH<5或pH>9的荧光探针报道的非常少。因此，设计合成具有大的Stokes位移、背景干扰少、能测定极度环境下pH的荧光探针具有非常重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有极酸性pH响应的近红外荧光探针及其制备方法和应用。所述具有极酸性pH响应的近红外荧光探针的stocks位移较大、背景干扰少，对H⁺有较高的灵敏度、高选择性，对细胞和活体伤害较小，且pKa较低，很适合用来进行极酸环境下(pH<4.0)pH的检测，该探针在结合H⁺前后颜色变化较明显,可方便地通过裸眼识别。

本发明第一方面提供了一种具有极酸性pH响应的近红外荧光探针，其化学结构式如式(Ⅰ)所示：