一种罗丹明衍生物作为pH探针的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及pH探针应用领域，具体而言，涉及一种罗丹明衍生物作为pH探针的应 用。
【背景技术】
[0002] 细胞内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。细 胞内pH的反常变化容易诱导细胞功能、生长和分裂的突变，并可能引发癌症和阿尔兹海默 综合症等疾病。尤其是在细胞内pH偏酸性的条件下，人体更容易患上如癌症、高血脂、痛风、 糖尿病等各种疾病。对细胞内pH的检测能够为我们研究细胞内生理学和病理学过程提供重 要的信息。荧光探针法以其灵敏度高、对pH专一性相应和无损细胞等独特的优势成为人们 关注的焦点。
[0003] 现有技术中，很多有机小分子，比如纳米颗粒(ChemicalSocietyReviews,2006， 35(11) :1028-1042)，荧光蛋白都被开发用来测量细胞分子内pH值，其中苯并氧杂蒽 (ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,2008,105(26):8829-8834)，焚光 素及其衍生物(Cytometry，1989，10(2): 151-164)，花青素衍生物(Biotechniques，2002，33 (5) :1152-1157)，罗丹明衍生物（AngewandteChemieInternationalEdition,2012,51 (31) :7674-7679)都是众所周知的pH探针。但是现在大多数荧光传感器测量的pH值的测量 范围仅仅停留在4-6或者6-8之间，很少有测定极酸性(pH〈4)或极碱性(pH>10)的荧光探针 物质问世，使得应用时范围比较窄，不能更广泛的应用于分子pH值的测定，在实际应用过程 中也比较局限，对于酸性或者碱性极强的分子缺乏可应用的检测手段，从而导致诸多研究 出现了滞后性，因此开发一种pH检测范围更宽的荧光探针是本领域中亟待解决的技术问 题。
[0004] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种罗丹明衍生物作为pH探针的应用，所述的具有特定结 构的罗丹明衍生物不但能够测定常规的pH范围，针对极酸或极碱的小分子物质也有很好的 探测，拓宽了pH的检测范围，而且原料成本低、操作简单、应用方便等优点。
[0006] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0007] 本发明实施例提供了一种具有特定结构的罗丹明衍生物作为pH探针，其化学结构 式为：
[0009] 这种具有特定结构的罗丹明衍生物（Rh)是按照"Biomaterials,2013,34(37): 9566-9571"该篇文献记载的方法进行合成的，属于一种已经公开的化学物质，虽然现有技 术中被用来做pH探针的罗丹明衍生物有很多种，罗丹明衍生物可以用来作为pH探针大家也 知晓，但是还没有人将具有这种结构的罗丹明衍生物用于当做pH探针进行应用，在本领域 中这种应用尚属首创。
[0010] 在本发明中，这种罗丹明衍生物的优势在于其测定的pH范围很宽，基本可以实现 pH从1-14全范围的探测，当然其主要用于极酸或者极碱的环境更佳，因为一般的酸性或碱 性环境其他荧光探针物质也一样能实现探测，本发明的这种探测物质并没有显示出其优势 性。因此本发明的罗丹明衍生物测定pH的范围最好为pH<6以及pH2 8,更优的测定pH的范 围区间可以为2-6以及8-12之间，最优的所述罗丹明衍生物测定pH的范围为pH< 4以及pH2 10,这种最优的测定范围是现有技术中任何一种探针物质所不能达到的，也就是说利用现 有技术的手段是无法实现极酸或着极碱的分子细胞探测的，本发明揭示的这种拥有特定结 构的罗丹明衍生物恰恰弥补了这一点，填补了技术空白。例如这种罗丹明衍生物可以测定 的pH范围还可以选择为1·4、1·5、1·6、1·8、2·4、2·5、2·6、2·8、3·4、3·6、3·8、10·5、10·6、 10.8、11.5、11.6、11.8、12.5、12.6、12.8、13.5、13.6、13.8。
[0011] 具体应用时，最好先将罗丹明衍生物用pH控制在2-6之间的缓冲溶液分别稀释后， 观察颜色变化并通过测定紫外吸收以确定吸光度数值差异明显的波长。同样的对于碱性环 境，也是先将罗丹明衍生物用pH控制在8-10之间的缓冲溶液分别稀释后，观察颜色变化并 通过测定紫外吸收以确定吸光度数值差异明显的波长。在配制缓冲溶液时比如pH取2-6之 间时，各个试验点最好取的尽量密一点，这样后续测定实验结果时容易看出趋势，同样的pH 取8-10之间时试验点也取的密一点为好，还有就是虽然操作时缓冲溶液的pH值是取2-6或 者8-10,但是并不代表不可以取其他区间，本发明只是罗列了较优的实验区间，但是本发明 的罗丹明衍生物对于小于2以及大于10的pH范围同样具有很好的检测效果。
[0012] 进一步的，在用缓冲溶液稀释之前先将罗丹明衍生物用乙醇最好配制成浓度为 100μ mol/L以下的溶液，这样在用缓冲溶液稀释时更容易形成均一的状态，显色指示更加明 显，充分提高了准确性。
[0013]进一步的，酸性环境的缓冲溶液最好选择乙醇-柠檬酸钠缓冲溶液，碱性环境的缓 冲溶液最好选择Tris-HCl缓冲溶液，这些缓冲溶液均为市面上常见缓冲液，应用效果好。
[0014]配制好罗丹明衍生物的缓冲溶液，测定其紫外吸收并观察其吸光度随pH增大而增 大最明显的数值，发现在酸性环境下，其吸光度变化最明显的波长为636nm，碱性环境下，其 吸光度变化最明显的波长为723nm，通过确定波长为日后对试样测定提供了依据。从溶液的 颜色变化上也能有明确的指示作用，溶液的颜色在酸性条件下显紫色，pH增大到5-8显蓝 色，碱性条件下显绿色。说明该化合物罗丹明衍生物可以作为裸眼pH指示剂用，不同的pH值 其颜色变化明显，通过肉眼观察就可知晓大致的范围，方便操作，也节省了人力物力，如果 想进一步确定确切的pH值，还可测定其吸光度能够得到准确的pH值，这种操作方式可谓一 举两得，针对测定结果的准确性有不同的要求的人群均能得到满足，适用范围广，值得广泛 推广应用。
[0015]这种罗丹明衍生物本身比较便宜易得，成本低，不用考虑原料来源以及经济性。还 有操作时非常方便，不用专业人员也可进行操作，所涉及的实验仪器价格也比较平民化，人 力成本以及操作成本都比较低。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0017] (1)本发明创造性的将具有特定结构的罗丹明衍生物(Rh)首次应用到pH探针的应 用上，这种罗丹明衍生物是按照"Biomaterials ,2013,34(37): 9566-9571"该篇文献记载的 方法进行合成的，属于一种已经公开的化学物质，但是还没有人将具有这种结构的罗丹明 衍生物用于当做pH探针进行应用，在本领域中这种应用尚属首创，具有一定的开拓性；
[0018] (2)本发明的罗丹明衍生物pH探针，具有易于合成的优点，随着pH的变化，化合物 的紫外吸收会有明显的变化而产生明显的颜色变化，在酸碱环境下都能够显色，能够检测 更宽的pH范围，在pH探针领域具有广阔的应用前景；
[0019] (3)成本较低，操作方法简单方便，不用专业人员也可进行操作，所涉及的实验仪 器价格也比较平民化，人力成本以及操作成本都比较低，整个测定过程中所涉及的试剂均 为常见化工原料，量大价低，原料易得；
[0020] (4)本发明所用的各种试剂对环境友好、不含重金属和有害成分，对人体健康没有 伤害，不会给操作人员带来任何身体上的危害，非常环保。
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0022] 图1为本发明实施例一的化合物Rh(100ymol/L)采用不同pH的乙醇-柠檬酸钠 (0.01m〇l/L，V/v，l/9)缓冲溶液稀释后随着波长的增加其紫外吸收变化趋势；
[0023]图2为本发明实施例一的化合物Rh(100ymol/L)采用不同pH的乙醇-柠檬酸钠 (0.01m〇l/L，V/v，l/9)缓冲溶液稀释后在636nm紫外吸收变化趋势；
[0024] 图3为本发明实施例二的化合物Rh(100ymol/L)采用不同pH的Tris-HCl(0.05mol/L，v/v，l/9)缓冲溶液稀释后随着波长的增加其紫外吸收变化趋势；
[0025] 图4为本发明实施例二的化合物Rh(100ymol/L)采用不同pH的Tris-HCl(0.05mol/L，v/v，1/9)缓冲溶液稀释后在723nm处其紫外吸收变化趋势；
【具体实施方式】
[0026]下面将结合实施例对本发明的实施