测定氧气和氢离子的荧光探针、制备方法及用途技术

本发明专利技术的目的在于提供测定氧气和氢离子的荧光探针、制备方法及用途，包括物质一：三(4,7

【技术实现步骤摘要】
测定氧气和氢离子的荧光探针、制备方法及用途


[0001]本专利技术属于细胞有氧呼吸和无氧糖酵解检测的
，特别是涉及测定氧气和氢离子的荧光探针、制备方法及用途。

技术介绍

[0002]氧气是一种无处不在的反应物，它作为产物在许多化学和生化过程中也起着重要的作用。在环境质量监测、交通运输、医学和农业等许多应用领域中，氧气浓度的量化一直是一个重要问题。因此，开发能够准确测量氧气浓度的高效传感器具有相当重要的意义，并且研究人员为之付出了大量的努力。
[0003]对于此类传感器的广泛适用性，已经提出了多种解决方案，例如用于在高温下测量的基于固体电解质的电位、电流和基于金属氧化物的半导体电阻型传感器，以及基于克拉克电极的用于测量氧气的传感器。这些传感器的共同缺点是响应时间相对较长、耗氧量大以及有机化合物会导致传感器表面中毒。以上问题可以通过使用基于光学氧传感器来规避，这类传感器主要基于一系列化学物质的发光猝灭，最常见的光学氧传感材料类型是基于染料分子发光的动态猝灭，其光发射取决于周围的氧浓度。荧光技术进入该领域是因为它们提供非侵入性、高灵敏度、快速和可逆的测量以及低毒性。这种传感不消耗氧气，从而产生更可靠的测量，并且不受电干扰。
[0004]发光是一种众所周知的分析方法，广泛用于分子化合物的特异性检测。简而言之，它是一个发光体吸收光将电子从基态能级提升到激发态，然后电子返回到基态的自发弛豫过程。在此后的跃迁中，发射出能量等于激发态和基态之差的光子。
[0005]基于荧光的氧气传感器的工作原理是这种荧光的猝灭。在这个过程中，染料的荧光由于与氧分子的相互作用而减弱。为了获得可行的测量，使用长寿命荧光团很重要。大多数用于氧传感的发光指示器都具有短波激发和小斯托克斯位移的缺点，从而增加了所需测量仪器的复杂性。
[0006]氢离子对生物体的生命活动起着重要的调控作用，一些生命现象的发生常伴随着氢离子浓度的变化，因此在细胞水平等微环境中实时检测pH变化具有重要的意义。传统的宏观pH电化学和光纤传感器无法精确监测细胞等微环境的pH变化，发展分子结构或纳米量级的pH传感器可有效实现微环境检测在常用的pH检测方法中，基于荧光信号变化的检测方法具有高的灵敏度、良好的选择性和非侵入性等优点，受到研究者的广泛关注。
[0007]生命活动的能量来源主要是细胞有氧呼吸和无氧糖酵解，这两大生化反应通道在细胞不同状态下有着复杂的变化，由此导致细胞能量代谢模式改变。开展细胞能量代谢“重编程”的内在分子机制研究,对揭开生命活动的奥秘提供重大提示(比如探索肿瘤治疗靶点)，这是近年生命科学研究的一大热点。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供测定氧气和氢离子的荧光探针、制备方法及用途，解决现
有氧气及氢离子荧光检测响应时间相对较长、耗氧量大以及有机化合物会导致传感器表面中毒的问题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0010]测定氧气和氢离子的荧光探针复合物，包括物质一：三(4,7
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苯基
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1,10
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邻二氮杂菲)钌(II)二(六氟磷酸盐)，CAS号：123148
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15
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2具体结构为：
[0011]在呈现氧荧光猝灭并已用作氧传感器的染料和化合物中，我们可以找到钯、铂和钌的过渡金属配合物，其中最常用的是钌配合物。这些荧光团具有以下特点：高光化学稳定性、高摩尔吸收率、源自金属到配体电荷转移(MLCT)激发态的长寿命和大斯托克斯位移，是用于基于荧光的氧传感器有吸引力的荧光团。
[0012]Ru(II)配合物的光化学和光物理学引起了化学家的兴趣，因为它们在室温溶液中发出明亮的发光、中等的量子产率、较长的激发态寿命、光谱上可区分的金属氧化还原态、可调电子特性、经历能量和电子转移过程，以及化学和光稳定性。
[0013]虽然有多种类型的钌(II)多吡啶配合物，但最常探索的类型之一是三螯合配合物，它们是配位饱和且动力学惰性的，表现出优异的化学稳定性，例如在大鼠和小鼠腹膜内注射放射性标记的[
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Ru(phen)3][ClO4]2后，在大约12小时内排出尿液中检测到完整阳离子时，显示它们似乎代谢稳定。这种特殊稳定性的其他例子包括在沸腾的浓酸或碱中存活，或使用钌(II)多吡啶配合物作为反刍动物的消化标记物，因为它不被动物的肠道吸收。这种化学稳定性是钌(II)多吡啶配合物作为生物探针或治疗剂被如此广泛研究的原因之一。一般来说，复合物应被认为与游离配体一样坚固，除非辐照会导致配体丢失。重要的是，三螯合钌(II)多吡啶配合物，是手性的(具有D3点群对称性的螺旋桨分子)，通常作为Λ和Δ对映异构体的外消旋混合物分离。
[0014]在多种钌(II)多吡啶三螯合配合物中，已知三(4,7
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苯基
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1,10
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邻二氮杂菲)钌(II)配合物比其他多吡啶配合物具有更长的激发态寿命，因此有望表现出更高的灵敏度。激发态的长寿命也有利于基于衰减时间测量的相对便宜的传感系统的设计。
[0015]物质二：聚异硫氰酸荧光素烯丙胺盐；CAS N/A MFCD05665548
[0016]异硫氰酸荧光素(Fluorescein isothiocyanate，FITC)是一种常见的pH敏感荧光染料分子，对pH值的变化能够迅速响应，且具有高的灵敏度。聚异硫氰酸荧光素烯丙胺盐酸盐(Poly(fluorescein isothiocyanate allylamine hydrochloride)，PFIAH)是异硫氰酸荧光素衍生物的一种。在碱性溶液中，异硫氰酸荧光素(FITC)的异硫氰基能与聚(烯丙基胺)的自由氨基以共价键结合形成稳定的PFIAH化合物而不改变荧光素的光谱特征和被结合物质(如抗原抗体)的化学特性，其较高的摩尔吸光系数、较大的荧光量子产率和较强的光稳定性使其作为敏感的荧光标记物质广泛应用于生物医学领域，如抗原抗体的荧光示踪
allylamine hydrochloride)，PFIAH)，是异硫氰酸荧光素衍生物的一种。聚(烯丙基胺)对FITC的修饰可提高纳米传感器的生物相容性和细胞吞噬效率，将促进纳米传感器在细胞内pH值检测方面的应用。
[0032]相对于传统的宏观pH电化学和光纤传感器无法精确监测细胞等微环境的pH变化，本专利技术的探针可有效实现微环境检测在常用的pH检测方法中，基于荧光信号变化的检测方法具有高的灵敏度、良好的选择性和非侵入性等优点。
[0033]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.测定氧气和氢离子的荧光探针复合物，其特征在于：包括物质一：三(4,7
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苯基
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1,10
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邻二氮杂菲)钌(II)二(六氟磷酸盐)，具体结构为：物质二：聚异硫氰酸荧光素烯丙胺盐；物质三：5％的Nafion膜溶液。2.测定氧气和氢离子的荧光探针制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤，将物质一和物质二在容器中分别配制成浓度为20mg/mL的水溶液和10mg/mL的乙醇溶液；再将二者与5％的Nafion膜溶液按照体积比为1:2:4混合在一起，搅拌10min以确保混合均匀，随后将形成的混合液滴涂到亚克力板上，真空烘箱50℃干燥3h，即可得到所需探针。3.测定氧气和氢离子的荧光...

【专利技术属性】
技术研发人员：施荣华，凌聪，李春炎，周典法，张海燕，张瑞龙，何海辉，王昊，王振洋，丁运生，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：