一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液pH的探針?lè)椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬分析化學(xué)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液中pH的探針?lè)椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002] 溶液中pH值的精確測(cè)量在化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究中具 有重要意義?；瘜W(xué)反應(yīng)的進(jìn)行、完成及過(guò)程控制、細(xì)胞生物學(xué)中量度細(xì)胞內(nèi)的pH值、細(xì)胞的 增殖和凋亡、細(xì)胞內(nèi)吞作用、離子運(yùn)輸和動(dòng)態(tài)平衡、多藥抗藥性，生物分析化學(xué)和醫(yī)學(xué)健康 中的血液研究均與pH密切相關(guān)。熒光光譜法是一種基于光學(xué)信號(hào)建立的檢測(cè)方法，具有高 靈敏性、高選擇性、快速反應(yīng)性以及可逆向進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。采用熒光探針?lè)y(cè)定溶液的pH值具 有靈敏度高、不受電信號(hào)干擾、分析儀器更易小型化、便于特殊生物樣品檢測(cè)和成像應(yīng)用等 特點(diǎn)。pH熒光探針可作為酸、堿指示劑使用，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH值，還可通過(guò)溶液的顏色變化定性 判斷環(huán)境的pH。近年來(lái)，包括香豆素類(lèi)、羅丹明類(lèi)、熒光素類(lèi)、氟硼二吡咯類(lèi)及花青素類(lèi)pH熒 光傳感器為研究pH值變化對(duì)生理活動(dòng)的影響提供了強(qiáng)有力的探測(cè)工具。
[0003] 大多數(shù)的質(zhì)子化熒光探針的熒光隨pH值的增大呈單一減弱變化，表現(xiàn)為酸性為 "On"堿性為"Off"，極少數(shù)隨pH值的增大呈單一增強(qiáng)變化，表現(xiàn)為酸性"Off"堿性"On"。已報(bào) 道的有些類(lèi)熒光探針熒光強(qiáng)度隨pH變化會(huì)不同程度地受到共存于體系中的生物相關(guān)離子 及氨基酸、糖類(lèi)等生物小分子的干擾。因此，尋求性能優(yōu)越、適用于生物體系中較寬pH范圍 的檢測(cè)、同時(shí)還具有光開(kāi)關(guān)性能的熒光探針及其檢測(cè)應(yīng)用是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于研究一種具有光開(kāi)關(guān)效應(yīng)、能在pH2~5、pH10~12.4極端條件下 用熒光和紫外-可見(jiàn)吸收光譜定量檢測(cè)PH，用目視法定性和半定量檢測(cè)pH的探針?lè)椒ā?br>[0005] 本發(fā)明一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液pH的探針?lè)椒?，是以化合?E)-2_(2,4-二羥基苯 基)乙烯基-8-羥基喹啉作為pH探針試劑，簡(jiǎn)稱(chēng)探針，其結(jié)構(gòu)式為：
檢測(cè)方法是用探針乙腈溶液和不同pH值的緩沖溶液配制成探針溶液，按下列方法測(cè) 定：（1)熒光光譜定量檢測(cè)溶液pH:探針在pH 2~5范圍，以440nm為激發(fā)波長(zhǎng)，發(fā)射550nm的熒 光，強(qiáng)度與pH線性相關(guān);探針在pH 10~12.4范圍，以440nm為激發(fā)波長(zhǎng)，發(fā)射580nm波長(zhǎng)的熒 光，強(qiáng)度與pH線性相關(guān)；（2 )紫外-可見(jiàn)吸收光譜定量檢測(cè)溶液pH:在pH 2~5，探針溶液在 430nm與360nm處形成比率吸收，430nm波長(zhǎng)處的吸光度與pH線性相關(guān);在pH 5~10，探針溶液 在430nm與360nm處形成比率吸收，360nm波長(zhǎng)處的吸光度與pH線性相關(guān)；（3)目視法定性、半 定量檢測(cè)溶液pH，365nm紫外燈下：探針在pH 2~5范圍，溶液顏色隨pH值增大由黃綠色逐漸 變?yōu)闇\黃綠色至無(wú)色;在pH 10~13范圍，探針溶液顏色隨pH值增大由淺橙色逐漸變?yōu)槌壬?再逐漸變?yōu)槌燃t色；日光下:在pH 2~5范圍，探針溶液顏色隨pH值增大由黃綠色逐漸變?yōu)闇\ 黃綠色至無(wú)色;在pH 10~13范圍，探針溶液顏色隨pH值增大由淺橙色逐漸變?yōu)槌燃t色，再逐 漸變?yōu)闇\橙紅色；（4)探針測(cè)試濾紙用于定性、半定量檢測(cè)溶液pH，365nm紫外燈下：探針在 pH 2~5范圍，測(cè)試濾紙顏色從黃綠色逐漸變?yōu)闇\黃綠色至無(wú)色;在pH 10~13范圍，測(cè)試濾紙 顏色從淺橙色逐漸變?yōu)槌燃t色，再逐漸變?yōu)闇\橙色;在日光下:pH 2~5范圍，測(cè)試濾紙顏色 從黃綠色逐漸變?yōu)闇\黃綠色至無(wú)色;在pH 10~13范圍，測(cè)試濾紙顏色從淺橙色逐漸變?yōu)槌?紅色，再逐漸變?yōu)闇\橙色；（5)作為檢測(cè)溶液pH的熒光探針，具有多級(jí)光開(kāi)(On)關(guān)(Off)效 應(yīng):pH 2~4,探針的熒光信號(hào)為"On" ；pH 5~9,探針的熒光信號(hào)為"Off" ；pH 10~12,探針的熒 光信號(hào)為"On" ；pH >13,探針的熒光信號(hào)為"Off"。
[0006] 所述的一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液pH的探針?lè)椒ㄊ牵海?)熒光光譜法檢測(cè)，在pH 2.2~ 4.6、pH 10.0~11.4、pH 11.4~12.2范圍，探針的熒光強(qiáng)度與溶液pH值呈正比，相關(guān)系數(shù)分別 為0.9951，0.9995，0.9891;(2)探針紫外-可見(jiàn)吸收光譜檢測(cè)，在pH 2.2~4.6、5.0~10.0范 圍，吸光度與溶液pH值呈正比，相關(guān)系數(shù)分別為0.9923，0.9847。
[0007] 所述的一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液pH的探針?lè)椒ㄊ怯靡译婧途彌_溶液配制探針溶液 的方法為：（1)用乙腈溶解探針試劑，配成探針濃度1〇〇μΜ的乙腈溶液，再用濃度為50mM的三 羥甲基氨基甲烷T(mén)ris和50mM的HC1溶液，用pH計(jì)調(diào)節(jié)，配成pH=2~9的不同pH值的緩沖溶液， 最后取濃度為1〇〇μΜ的探針乙腈溶液lmL，加 Tris-HCl緩沖溶液4mL，用乙腈溶液稀釋至 10mL，使乙腈與Tris-HCl體積比為3:2,配制成pH=2~9的不同pH值的探針溶液；（2)用乙腈溶 解探針試劑，配成探針濃度1〇〇μΜ的乙腈溶液，再用濃度為50mM的4-羥乙基哌嗪乙磺酸 HEPES和50mM的NaOH溶液，用pH計(jì)調(diào)節(jié)，配成pH=10~12 · 4的不同pH值的緩沖溶液，最后取濃 度為100μΜ的探針乙腈溶液lmL，加 HEPES-NaOH緩沖溶液4mL，用乙腈溶液稀釋至1 OmL，使乙 腈與HEPES-NaOH體積比為3:2，配制成pH=10~12.4的不同pH值的探針溶液。
[0008] 所述的一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液pH的探針?lè)椒ㄊ翘结槦晒饣蜃贤?可見(jiàn)光譜法定量 檢測(cè)pH時(shí)，當(dāng)一定濃度的共存離子、分子包括Na 2+，K+，Mg2+，Ca2+，Ba2+，Hg2+，Zn 2+，Al3+，Ni2+， Pb2+，F(xiàn)e3+，Ag+，Cu2+，賴(lài)氨酸，半胱氨酸，谷氨酸，色氨酸，精氨酸，酪氨酸，牛血清蛋白，果糖， 牛血紅蛋白分別存在時(shí)，對(duì)pH的測(cè)定干擾誤差小于5%。
[0009] 所述的一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液pH的探針?lè)椒ㄊ翘结樀臒晒饣蛭展庾V隨pH可逆 變化:從pH=2到pH=7，反復(fù)循環(huán)變化，光譜和強(qiáng)度不變;從pH 7到pH 11.4，反復(fù)循環(huán)變化，光 譜和強(qiáng)度不變;從pH=l 1.4到pH=l 2.4，反復(fù)循環(huán)變化，光譜和強(qiáng)度不變;探針在不同pH值下 的焚光強(qiáng)度的穩(wěn)定時(shí)間大于20 min。
[0010] 所述的一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液pH的探針?lè)椒ㄊ菢悠啡芤簆H的測(cè)定方法為：用探針 乙腈溶液和樣品溶液配制成樣品探針溶液，按下列方法測(cè)定：（1)樣品探針溶液在pH=2~5， 以440nm為激發(fā)波長(zhǎng)，發(fā)射550nm的熒光；在pH=10~12.4，以440nm為激發(fā)波長(zhǎng)，發(fā)射580nm波 長(zhǎng)的熒光，根據(jù)熒光強(qiáng)度，可在工作曲線上查出樣品pH值，如果在550nm或580nm無(wú)熒光，說(shuō) 明樣品pH值不在2~5或10~12.4范圍；（2)用紫外-可見(jiàn)吸收光譜定量檢測(cè)溶液pH，樣品探針 溶液在pH=2~5，在430nm與360nm有吸收峰，測(cè)定430nm處吸光度值，可在工作曲線上查出樣 品pH;樣品探針溶液在pH=5~10，在430nm與360nm有吸收峰，測(cè)定360nm處吸光度值，可在工 作曲線上查出樣品pH;如果在430nm與360nmw無(wú)吸收峰，說(shuō)明樣品pH不在此范圍；（3)目視法 定性，半定量檢測(cè)樣品溶液pH:樣品探針溶液在365nm紫外燈下pH 2~5范圍，溶液顏色隨pH 值增大由黃綠色逐漸變?yōu)闇\黃綠色至無(wú)色;在pH 10~13范圍，探針溶液顏色隨pH值增大由 淺橙色逐漸變?yōu)槌壬?，再逐漸變?yōu)槌燃t色，可根據(jù)溶液顏色估計(jì)溶液pH值，同樣根據(jù)目視觀 察溶液的顏色，也可估計(jì)溶液的pH值；（4)樣品探針溶液滴在濾紙上，在365nm紫外燈下，根 據(jù)濾紙顏色的變化，也可估計(jì)樣品溶液的pH值。
[0011]本發(fā)明一種光開(kāi)關(guān)型測(cè)定溶液中pH的探針?lè)椒ǖ奶攸c(diǎn)（1)焚光探針?lè)z測(cè)pH有別 于其他如pH計(jì)、離子色譜等測(cè)量技術(shù)，更適宜在生物樣品、極小體系等特殊環(huán)境中使用，也 便于熒光成像應(yīng)用（2)本發(fā)明的pH探針可在pH為2~4及10~12的極端pH值范圍用熒光和紫 外-可見(jiàn)光譜定量檢測(cè)，有別于大多數(shù)pH探針很難在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性下檢測(cè)，或探針在此條件 下不發(fā)熒光。本方法擴(kuò)展了探針的應(yīng)用范圍；（3)本發(fā)明中探針的熒光和吸收波長(zhǎng)以及強(qiáng)度 隨pH不同有顯著變化，更具有可視性和多功能性;（4)本發(fā)明不僅可用于熒光和吸收光譜定 量檢測(cè)pH，還可用目視法定性、定量檢測(cè)pH，測(cè)量方式多樣。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1探