[发明专利]一种pH荧光染料、pH荧光探针、制备方法和应用

说明书

本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种pH荧光染料、pH荧光探针、制备方法和应用。本发明的pH荧光染料，包括pH敏感性蛋白溶液和参比pH敏感的荧光染料溶液。本发明的pH荧光探针，包括载体以及包裹于所述载体中的所述的荧光染料；所述pH荧光探针为微米级的pH荧光探针。本发明能够实现对pH值做出实时、快速、准确的分析，获得较好的比率计量效果；将该pH荧光探针与细胞共培养可以较长时间内存在荧光，实时检测细胞的微环境，有效反应体内微环境的变化。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，涉及荧光探针，具体而言，涉及一种pH荧光染料、pH荧光探针、制备方法和应用。

背景技术

细胞内的pH在生命体中扮演着重要的角色，它与细胞维持正常的功能息息相关。化学反应的进行或完成，细胞和细胞器的许多重要生理过程等都与pH值密切相关。如细胞内的pH在酶活性、细胞增殖和凋亡、抗药性、离子运输、内吞作用和肌肉收缩等一系列组织活动中起着至关重要的作用。不正常的细胞功能、生长和分裂通常与不正常的pH值直接或间接相关，酸性和碱性过强会导致心、肺病变或神经类疾病，还可能会引发如癌症和阿莫兹海默综合症等疾病，严重时甚至会有生命危险。因此，pH值的精确测量对化学生物学的研究十分重要。

目前，细胞内pH的监测方法主要包括弱酸弱碱分布法、核磁共振法、微电极法以及荧光探针法。弱酸弱碱分布法中弱电解质在细胞内外达到分布平衡需要的时间较长，不能测定短期内细胞内pH值的变化；并且这种方法对细胞的创伤较大，对细胞内结构的破坏会引起细胞内pH值发生变化。核磁共振法细胞敏感性低，测量时需要的细胞浓度较高；时间分辨率低，而长时间难维持细胞稳定的生理状态。微电极法技术操作复杂且难度较大；不适合胞径较小的细胞的测定。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，而且可实时检测细胞内pH的动态分布和区域变化。

目前比率型荧光探针的应用越来越广泛，应用在比率型荧光探针上的荧光染料的研究也越来越受到重视。然而现有的该类荧光染料在实际应用中普遍存在一些不足，例如对pH变化敏感的敏感试剂和对pH变化不敏感的参比试剂分布不均匀，不利于比率计量，影响了检测结果的准确性；受环境因素影响较大，对pH值的变化具有较窄的pH响应范围，灵敏度、选择性和光稳定性较差等。现有的pH检测的探针大多也是基于上述染料得到的，存在这些染料拥有的不足；此外，现有的pH荧光探针还存在以下缺点：纳米颗粒探针容易被分泌囊泡包裹或附着在核内体上，限制了其在生物体系中的进一步应用；小分子探针体系荧光不强并且对光不稳定，易淬灭；与细胞内其他的分子发生螯合，使得荧光光谱偏移。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种pH荧光染料，以至少缓解现有技术中所存在的对pH变化敏感的敏感试剂和对pH变化不敏感的参比试剂分布不均匀，不利于比率计量的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种pH荧光染料的制备方法，该方法操作简单，易于实施，效率高。

本发明的又一个目的在于提供一种pH荧光染料在荧光探针中的应用；以及，包含上述pH荧光染料的pH荧光探针；该荧光探针中对pH敏感和对pH不敏感的染料分布均匀，能够实现对pH值做出实时、快速、准确的分析，获得较好的比率计量效果；并且将该pH荧光探针与细胞共培养可以较长时间内存在荧光，实时检测细胞的微环境，有效反应体内微环境的变化。

本发明的又一个目的在于提供一种pH荧光探针的制备方法，该方法简单易行，原料易得，成本低廉，产率较高，光稳定性好。