一种pH响应型可逆荧光探针及其制备方法与流程

本发明属于分子成像技术领域，具体地，涉及一种pH响应型可逆荧光探针及其制备方法。

背景技术：

荧光探针在紫外-可见-近红外处有特征荧光，并且其荧光性质(激发和发射波长、强度、寿命、偏振等)可随所处环境的性质，如极性、折射率、粘度等改变而灵敏地改变。由于荧光探针可在分子级别发出荧光，其所发荧光的能力依赖于荧光探针的分子结构，而且在与核酸(DNA或RNA)、蛋白质或其他大分子结构发生分子间相互作用后其荧光性质会发生改变，因而荧光探针在单细胞成像、研究大分子物质性质和行为以及靶向基因确定等研究领域得到了广泛的应用。荧光探针所激发出的荧光与其分子结构和周围所处微环境密切相关，因此可根据实际需求对荧光探针进行设计。近年来，荧光探针研究的发展使得其功能越来越多样化，其种类更是层出不穷，例如可对光响应的(Macromolecules 2014,47,1543-1552)，可对金属离子响应的(ACS Appl.Mater.Interfaces 2015,7,1284-1289)，可对气体响应的(J.Am.Chem.Soc.2012,134,19588-19591)等等。然而荧光探针在实际应用过程中，人们却过多的集中于新型荧光探针的合成与开发，忽略了荧光探针目前价格昂贵以及制备过程繁琐等缺点。另一方面，在许多领域内，具有对环境变化(如酸碱性发生变化的场合)刺激响应性能的可逆荧光探针能够发挥双向指示的作用，因而可逆荧光探针的发展符合人们日益多样化的需求。然而，虽然新型荧光探针种类层出不穷，但是已经报道的一些方法却普遍面临着合成步骤复杂、费用高、产率低等缺点。例如基于聚集诱导发光效应设计的pH响应性可逆荧光探针(ACS Appl.Mater.Interfaces 2016,8,3693-3702)，不仅需要繁琐的步骤合成复杂的二嵌段共聚物，而且所使用的荧光探针四(4-羧基苯)乙烯价格极其昂贵，极大的限制了其应用前景，能够通过简单易行的方法简易制备pH响应型可逆荧光探针的报道却几乎没有。因此，开发合成步骤简单、pH响应性灵敏、价格易于接受的新型荧光探针具有重要的科学和实践意义。

由于在碱性条件下可发荧光的荧光分子在酸性条件下(质子环境中)无荧光或荧光强度很低，而在碱性条件下具有很强的荧光，因此可实现对pH的灵敏响应。液体酸可用来提供质子环境而淬灭荧光，但是液体酸不能负载至载体，从而限制了碱性荧光分子的应用范围。

技术实现要素：

针对荧光探针现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，如何提供一种pH响应型可逆荧光探针。

为解决上述问题，本发明所采用的具体方案如下：

本发明的pH响应型可逆荧光探针，按重量百分比包括0.01％-20％的荧光分子和80％-99.99％的固体酸淬灭剂，优选为0.1％-2％的荧光分子和98％-99.9％的固体酸淬灭剂。

根据本发明的荧光探针，其中，所述荧光分子在碱性条件下可发荧光。作为优选地，所述荧光分子为异硫氰酸荧光素、二氯荧光素、硫胺素、香豆素、2-萘酚、1-萘胺、2-萘胺、水杨酸或曙红等。

根据本发明的荧光探针，其中，所述固体酸淬灭剂为多酸，作为优选地，所述多酸的化学结构通式为H_mXM₁₂O₄₀(X＝P、Si或As，M＝Mo或W)或H_nX₂M₁₈O₆₂(X＝P、Si或As，M＝Mo或W)。其中，式中的m与n根据X与M的具体元素确定。

由于这些多酸是固体超强酸，可提供质子环境，因此可用作在碱性条件下可发荧光的荧光分子的淬灭剂。

本发明的上述任一荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

1)将荧光分子与固体酸淬灭剂加入溶剂中，搅拌溶解；

2)除去溶剂，制得荧光探针。

根据本发明的的制备方法，所述使用本领域公知的任意溶剂均可，例如水，或甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等有机溶剂均可，溶剂用量只要满足可以溶解荧光分子与固体酸淬灭剂即可。

上述除去溶剂的方法也可以选择本领域常用的任意方法，例如加热，真空等等。

本发明的荧光探针在pH≤6时荧光很弱，而在pH≥8时具有很强的荧光，而且其荧光强度可随酸碱性发生可逆变化。

本发明所提供的一种pH响应型可逆荧光探针，采用固体型多酸作为淬灭剂，既可以淬灭在碱性条件下可发荧光的荧光分子，又有利于荧光探针的进一步负载。多酸可提供质子环境，因此可用作在碱性条件下可发荧光的荧光分子的淬灭剂。将荧光分子与多酸混合之后，荧光分子的荧光即可被淬灭，而当多酸被碱性环境消耗掉之后，被淬灭的荧光分子可重新发出荧光，实现荧光探针的pH响应性。本发明即基于以上原理设计制备了一种pH响应型可逆荧光探针。

发明的有益效果在于：采用简单的原料构成及简单的合成方法，可以制备出对pH变化具有灵敏响应的荧光探针，而且由于固体酸的加入，使得荧光分子在实际操作中的利用效率大大增加。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的pH响应型可逆荧光探针在不同pH条件下的荧光光谱图。

图2为本发明实施例1所制备的pH响应型可逆荧光探针在不同pH溶液中的荧光光学照片(λ_ex＝365nm)，从左至右pH依次为1-12的整数值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种pH响应型可逆荧光探针，由以下重量份数的原料制成：荧光分子(异硫氰酸荧光素)0.01份，淬灭剂(H₃PMo₁₂O₄₀)99.99份。将荧光分子与淬灭剂加入至水中，搅拌溶解，之后除去水分，得到可对pH变化具有灵敏响应的荧光探针，该探针在pH≤6时荧光很弱，而在pH≥8时具有很强的荧光，而且其荧光强度可随酸碱性发生可逆变化。

实施例2

一种pH响应型可逆荧光探针，由以下重量份数的原料制成：荧光分子(2-萘胺)0.2份，淬灭剂(H₄SiW₁₂O₄₀)99.8份。将荧光分子与淬灭剂加入至乙醇中，搅拌溶解，之后除去乙醇，得到可对pH变化具有灵敏响应的荧光探针，该探针在pH≤6时荧光很弱，而在pH≥8时具有很强的荧光，而且其荧光强度可随酸碱性发生可逆变化。

实施例3

一种pH响应型可逆荧光探针，由以下重量份数的原料制成：荧光分子(二氯荧光素)2份，淬灭剂(H₃AsMo₁₂O₄₀)98份。将荧光分子与淬灭剂加入至甲醇中，搅拌溶解，之后除去甲醇，得到可对pH变化具有灵敏响应的荧光探针，该探针在pH≤6时荧光很弱，而在pH≥8时具有很强的荧光，而且其荧光强度可随酸碱性发生可逆变化。

实施例4

一种pH响应型可逆荧光探针，由以下重量份数的原料制成：荧光分子(硫胺素)2份，淬灭剂(H₆P₂Mo₁₈O₆₂)98份。将荧光分子与淬灭剂加入至含丙酮的研钵中，研磨一段时间后，干燥，得到可对pH变化具有灵敏响应的荧光探针，该探针在pH≤6时荧光很弱，而在pH≥8时具有很强的荧光，而且其荧光强度可随酸碱性发生可逆变化。

实施例5

一种pH响应型可逆荧光探针，由以下重量份数的原料制成：荧光分子(2-萘酚)10份，淬灭剂(H₆As₂W₁₈O₆₂)90份。将荧光分子与淬灭剂加入至乙醇中，搅拌溶解，之后除去乙醇，得到可对pH变化具有灵敏响应的荧光探针，该探针在pH≤6时荧光很弱，而在pH≥8时具有很强的荧光，而且其荧光强度可随酸碱性发生可逆变化。

实施例6

一种pH响应型可逆荧光探针，由以下重量份数的原料制成：荧光分子(水杨酸)20份，淬灭剂(H₈Si₂W₁₈O₆₂)80份。将荧光分子与淬灭剂加入至含丙酮的研钵中，研磨一段时间后，干燥，得到可对pH变化具有灵敏响应的荧光探针，该探针在pH≤6时荧光很弱，而在pH≥8时具有很强的荧光，而且其荧光强度可随酸碱性发生可逆变化。

当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。