[发明专利]一种比率型pH荧光探针及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种比率型pH荧光探针及其制备方法与应用，该荧光探针的化学结构式如式Ⅰ所示：其中，R为‑OH或亚细胞器定位受体，该亚细胞器定位受体包括或中的一种。与现有技术相比，本发明比率型pH荧光探针光稳定性好，选择性高，pH值检测范围广且灵敏度高，制备方法简单，能够用于检测化学体系的pH值或生物活细胞内的pH值。

技术领域

本发明属于小分子荧光探针领域，涉及一种比率型pH荧光探针及其制备方法与应用，尤其是涉及一种基于吲哚半花菁结构的比率型pH荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术

化学反应的进行或完成与pH值密切相关，而组织、细胞或酶的许多生理过程如细胞增殖或凋亡、离子运输、内吞作用、多药物耐药性或肌肉收缩等活动也与人体内的pH值紧密相关，pH值的改变还会通过间隙连接和信号通路的变化影响到突触传递、神经元兴奋性和细胞间耦合等神经系统活动。pH值异常会引发一些疾病，如癌症或阿氏综合征，有报道指出细胞酸化是癌细胞凋亡的早期特征。在正常生理条件下，根据pH值不同可以把细胞划分为两个部分：酸性细胞器(pH＝4.5-6.0)及细胞质(pH＝6.8-7.4)。因此，细胞内酸性或碱性太强，都会引起细胞功能障碍。

玻璃电极法是测定pH值的常用方法，但由于其存在电化学干扰或机械损伤等缺陷，而不适合用于活体和极端pH值的测定。荧光探针检测法是基于光学信号变化的pH值测定方法，是利用一些有机化合物的荧光特性来指示目标介质酸碱度的变化。用荧光探针测定pH值是一种非侵入性的方法，既不会破坏样品，同时具有灵敏度高、选择性好、细胞毒性低、细胞膜透过性好及测试方法简单等特点。荧光探针检测法不仅可以用于荧光显微学研究，还可以实时监测细胞内pH值的变化和动态分布。

具有花菁染料结构的化合物具有优越的光谱性能，目前已经被广泛应用于生物标记、荧光成像以及靶向治疗等诸多领域。由于该类分子的光谱性能对周围环境的变化异常敏感，因而其也常被用于研究溶剂的极性性质。目前，基于这一特点，采用该结构并将其应用于溶液pH值检测的工作，特别是利用比值型荧光探针检测pH的工作受到更多的关注。相比于on-off型探针，比值型探针在检测时通过荧光光谱图两个峰变化对同一物质进行检测，使其具备了内在的自校准功能，因而检测结果更为准确和可靠。

1-(4-苄基苯甲酸)-2,3,3-甲基吲哚溴化物在游离状态下，其氮原子带正电荷，会离域在整个吲哚环上。当α-碳上接入供电子基团时，离域在吲哚环上的正电荷被中和，吲哚结构与供电子基团发生共轭，导致新分子的共轭程度增大，其电子轨道更稳定，所需的激发光能量更低，同时伴随有光谱的红移，因此该类化合物是一类较好的ICT机理荧光骨架。

申请公布号为CN 104086536 A的中国发明专利公开了一种用于检测pH值的荧光探针及其制备方法与专用检测试剂盒。该发明提供的用于检测pH值的荧光探针的结构如下所示：

该发明同时提供了该化合物的制备方法，包括如下步骤：(1)二羟基苯甲醛和吗啉经还原反应，得到取代吗啉甲基苯基二醇；(2)惰性气氛下，在碱存在的条件下，取代吗啉甲基苯基二醇与三碳菁类染料经取代分解重排反应，即得上述化合物。该发明提供的用于检测pH值的试剂盒，包括上述化合物和溶剂。上述专利公布的技术方案中，制得的荧光探针及其专用检测试剂盒对溶液的pH值具有良好的响应性，能够实现对溶酶体的标记和细胞溶酶体pH值的测定，但其pH值检测范围较窄，且仅限于细胞溶酶体pH值的检测，适用范围较小，有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光稳定性好、选择性高、合成方法简单且应用范围广的比率型pH荧光探针及其制备方法与应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种比率型pH荧光探针，该荧光探针的化学结构式如式Ⅰ所示：