[发明专利]一种开关型pH荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明属于荧光探针制备技术领域，提供了一种开关型pH荧光探针及其制备方法和应用，以酸性品红为碳源，加入无水乙醇，均匀混合得到澄清的无色溶液；加入不锈钢反应釜中并密封，置于高温烘箱中反应，得到深棕色醇溶液；深棕色醇溶液通过旋转蒸发去除乙醇，得到黑色粘稠物，二次水溶解得到棕黑色水溶液；透析去除杂质，即得到纯净的氮硫共掺杂碳量子点水溶液；冷冻干燥后得到目标碳量子点，即开关型pH荧光探针。本发明工艺简单，原料来源广泛且价格便宜，制备条件要求低，所得探针量子产率较高。制得的pH荧光探针可在活细胞荧光成像中应用，也可用作活细胞pH实时监测。

技术领域

本发明属于荧光探针制备技术领域，具体涉及一种开关型pH荧光探针及其制备方法和应用，属于碳量子点pH荧光探针。

背景技术

人体细胞内pH与细胞、酶和组织的许多重要生理过程如细胞增殖和凋亡、药物耐药性、离子运输、内吞作用和肌肉收缩等活动密切相关。不同的原核生物以及真核生物的不同亚细胞器内的pH值从碱性到强酸性不等。pH异常会导致细胞功能紊乱，严重时会引发诸如炎症、癌症和阿尔茨海默症等。研究表明：细胞酸化与癌症的发生发展有密切关系。因此，对细胞内pH进行灵敏、准确的实时监测，可以为分子水平上研究细胞的生理和毒理过程提供重要的信息。

实时监测细胞内pH的动态变化对于理解细胞内许多生理功能的规则机制有着重要的作用和意义。相较于微电极、NMR和吸收光谱等pH测量方法，荧光光谱检测技术对于在时空分布上检测pH变化具有独特的优势。此外，荧光技术具有操作简单、响应快速、高信噪比、高灵敏度以及大多数情况下对细胞无损伤等优点。荧光纳米材料、荧光染料和荧光试剂作为分子探针在生命科学领域备受瞩目。

碳量子点自2004年被发现以来，已经在生物成像与传感、光催化、化学和生物探针及光电器件等领域有较广泛的应用。碳量子点与传统的有机染料和半导体量子点相比，不仅具有较好的水溶性、稳定性、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、工艺简单、无毒环保等优点。以碳量子点为基础，构建pH荧光探针，用于细胞内pH实时监测，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关型pH荧光探针，并建立一种操作简单、设备简易、原料低廉和绿色环保的制备方法，以及将所述的开关型pH荧光探针用于细胞内pH实时监测。

本发明由如下技术方案实现的：一种开关型pH荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

1）、将酸性品红和无水乙醇置于玻璃容器中，搅拌混合均匀，得到澄清的无色溶液，酸性品红和无水乙醇的比例为：0.05-1.0：4-100g/ml；

2）、将玻璃容器中的无色溶液转移到聚四氟乙烯内胆中，将内胆密闭好后，置于不锈钢反应釜中，将反应釜置于高温烘箱中反应，得到深棕色醇溶液；

3）、将深棕色醇溶液置于旋转蒸发仪中，蒸发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）、将棕黑色水溶液通过1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少3天，即得到纯净的氮硫共掺杂碳量子点水溶液；

5）、将获得的氮硫共掺杂碳量子点水溶液冷冻干燥后得到目标碳量子点，即开关型pH荧光探针。

步骤2）中所述的反应温度为250℃，反应时间为9-14h。步骤2）中所述的聚四氟乙烯内胆的体积为25ml，50ml，100ml，150ml，200ml或250ml。步骤3）中控制旋转蒸发仪温度为65-75℃。

本发明还提供了利用上述开关型pH荧光探针的制备方法制备的开关型pH荧光探针。所述开关型pH荧光探针发出黄色荧光，荧光量子效率为9.8-14.6%。本发明另外还提供了所述开关型pH荧光探针在活细胞内实时监测pH的应用，其检测线性范围为5.0-7.4。