[发明专利]一种含有磺酰胺基结构的罗丹明pH值荧光探针及其应用

说明书

本发明公开一种含有磺酰胺基结构的罗丹明pH值荧光探针及其应用，所述的荧光探针的结构通式如下。本发明所述的一种含有磺酰胺基结构的罗丹明pH值荧光探针，能选择性识别氢离子，并且抗干扰性强，灵敏度高，水溶性好可以在水溶液中使用。由于其特殊的响应原理，这种探针对pH值由小变大过程具有荧光增强响应。细胞影像实验表明探针可以对细胞的pH值产生荧光响应。另外，探针的pKa值可以通过改变R¹基团在5.38~6.31范围内进行调控，相应的pH值线性响应区间的调控范围在4.60~7.20之间，完全可以满足对不同生物细胞的pH值检测，尤其有望应用于癌症的诊断和相关研究；。

技术领域

本发明涉及一种含有磺酰胺基结构的罗丹明pH值荧光探针，特别涉及一种含有磺酰胺基结构的罗丹明pH值荧光探针的制备和应用。

背景技术

pH 值是生理学、药物学、病理学等研究中的重要参数。人体细胞内的pH在许多生理、病理过程中起着重要的作用(Nature Rev. Mol. Cell. Biol., 2010, 11(1), 50-61)。酸性或碱性过强会引起细胞功能紊乱，导致心、肺病变或神经类疾病，严重时甚至会有生命危险。因此监测细胞内pH值的变化可以为研究生理和病理过程提供重要信息。测定pH值一般用玻璃电极，但由于存在电化学干扰、可能的机械损伤等缺陷而不适于活体细胞的pH 监测（Cell Mol. Biol., 2000, 46(8), 1361-1374）。荧光探针检测细胞pH值属于非侵入性方法，不会破坏样品，同时具有灵敏度高、选择性好，仪器设计灵活，试样量少，操作简单，适用于高通量筛选等特点，是检测细胞pH值的理想方法（Trends in AnalyticalChemistry, 2010, 29(9), 1004-1013）。

一般情况下正常的细胞内存在两个主要的pH值范围：细胞质主要处于 6.8～7.4之间，酸性细胞器的pH值为4.5～6.0。针对这两个范围的pH值探针已经有大量文献报道，并已分别用于细胞质pH值的定性研究和酸性细胞器的检测（高等学校化学学报, 2010, 13(6), 1148-1151）。但是对于癌症细胞而言，由于通过糖酵解途径的厌氧代谢异常导致其细胞的pH值比正常细胞平均低0.55个单位，其pH值大概处于5.8-7.7的范围（Bioorganic Medicinal Chemistry Letters 22 (2012) 2440-2443）。以此异常pH值为靶标的核磁、电化学癌症诊断方法已有文献报道。由于目前在此区间有线性响应的pH值荧光探针较少，所以基于pH值荧光探针的癌症诊断方法鲜见文献报道。因此开发一种在弱酸性范围（pH=5.0-7.0）有线性响应的pH值荧光探针对于癌症研究和癌症诊断具有重要的意义。此外，目前已开发出的pH值荧光探针大多数存在灵敏度较差，线性范围较窄等缺点。因此开发一种在弱酸性范围（pH=5.0-7.0）有线性响应的pH值荧光探针仍然是该领域的研究热点。

罗丹明是含有氧杂蒽结构的染料，具有很高的吸光系数、较长的激发和发射波长、较高的荧光量子产率和良好的光稳定性等优点，作为荧光探针的母体已大量的用于构建pH值荧光探针（Chem. Rev., 2012, 112, 1910-1956）。当罗丹明基pH值探针的内酰胺结构处于螺环状态时几乎没有荧光，当罗丹明内酰胺的羰基质子化时，可导致探针的五元螺环中的碳氮键断裂，形成开环结构，荧光强度显著增强，从而实现对pH值的选择性响应（Org.Biomol. Chem. , 2014, 12, 526-533）。所以罗丹明基pH值荧光探针大多是在pH值由大变小时呈现荧光增强，鲜见pH值由小变大时荧光增强的罗丹明基pH值探针。