[發明專利]一種開關型pH熒光探針及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810011199.6
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108165267B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 弓曉娟;董文娟;宋勝梅;董川;雙少敏
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00;G01N21/64
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于熒光探針制備技術領域，提供了一種開關型pH熒光探針及其制備方法和應用，以酸性品紅為碳源，加入無水乙醇，均勻混合得到澄清的無色溶液；加入不銹鋼反應釜中并密封，置于高溫烘箱中反應，得到深棕色醇溶液；深棕色醇溶液通過旋轉蒸發去除乙醇，得到黑色粘稠物，二次水溶解得到棕黑色水溶液；透析去除雜質，即得到純凈的氮硫共摻雜碳量子點水溶液；冷凍干燥后得到目標碳量子點，即開關型pH熒光探針。本發明工藝簡單，原料來源廣泛且價格便宜，制備條件要求低，所得探針量子產率較高。制得的pH熒光探針可在活細胞熒光成像中應用，也可用作活細胞pH實時監測。

技術領域

本發明屬于熒光探針制備技術領域，具體涉及一種開關型pH熒光探針及其制備方法和應用，屬于碳量子點pH熒光探針。

背景技術

人體細胞內pH與細胞、酶和組織的許多重要生理過程如細胞增殖和凋亡、藥物耐藥性、離子運輸、內吞作用和肌肉收縮等活動密切相關。不同的原核生物以及真核生物的不同亞細胞器內的pH值從堿性到強酸性不等。pH異常會導致細胞功能紊亂，嚴重時會引發諸如炎癥、癌癥和阿爾茨海默癥等。研究表明：細胞酸化與癌癥的發生發展有密切關系。因此，對細胞內pH進行靈敏、準確的實時監測，可以為分子水平上研究細胞的生理和毒理過程提供重要的信息。

實時監測細胞內pH的動態變化對于理解細胞內許多生理功能的規則機制有著重要的作用和意義。相較于微電極、NMR和吸收光譜等pH測量方法，熒光光譜檢測技術對于在時空分布上檢測pH變化具有獨特的優勢。此外，熒光技術具有操作簡單、響應快速、高信噪比、高靈敏度以及大多數情況下對細胞無損傷等優點。熒光納米材料、熒光染料和熒光試劑作為分子探針在生命科學領域備受矚目。

碳量子點自2004年被發現以來，已經在生物成像與傳感、光催化、化學和生物探針及光電器件等領域有較廣泛的應用。碳量子點與傳統的有機染料和半導體量子點相比，不僅具有較好的水溶性、穩定性、低毒性、抗光漂白性、生物相容性等特性，而且具有合成成本低、工藝簡單、無毒環保等優點。以碳量子點為基礎，構建pH熒光探針，用于細胞內pH實時監測，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種開關型pH熒光探針，并建立一種操作簡單、設備簡易、原料低廉和綠色環保的制備方法，以及將所述的開關型pH熒光探針用于細胞內pH實時監測。

本發明由如下技術方案實現的：一種開關型pH熒光探針的制備方法，包括如下步驟：

1）、將酸性品紅和無水乙醇置于玻璃容器中，攪拌混合均勻，得到澄清的無色溶液，酸性品紅和無水乙醇的比例為：0.05-1.0：4-100g/ml；

2）、將玻璃容器中的無色溶液轉移到聚四氟乙烯內膽中，將內膽密閉好后，置于不銹鋼反應釜中，將反應釜置于高溫烘箱中反應，得到深棕色醇溶液；

3）、將深棕色醇溶液置于旋轉蒸發儀中，蒸發去除深棕色醇溶液中的乙醇，得到黑色粘稠物，利用二次水溶解粘稠物，得到棕黑色水溶液；

4）、將棕黑色水溶液通過1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析處理至少3天，即得到純凈的氮硫共摻雜碳量子點水溶液；

5）、將獲得的氮硫共摻雜碳量子點水溶液冷凍干燥后得到目標碳量子點，即開關型pH熒光探針。

步驟2）中所述的反應溫度為250℃，反應時間為9-14h。步驟2）中所述的聚四氟乙烯內膽的體積為25ml，50ml，100ml，150ml，200ml或250ml。步驟3）中控制旋轉蒸發儀溫度為65-75℃。

本發明還提供了利用上述開關型pH熒光探針的制備方法制備的開關型pH熒光探針。所述開關型pH熒光探針發出黃色熒光，熒光量子效率為9.8-14.6%。本發明另外還提供了所述開關型pH熒光探針在活細胞內實時監測pH的應用，其檢測線性范圍為5.0-7.4。