[发明专利]一类以吡啶为质子化位点的pH荧光探针及其应用

说明书

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及通式(I)表示的一类以4‑(5‑苯基‑2‑恶唑基)吡啶为核心结构的新化合物，其中{R₁、R₂和R₃表示卤原子、氢原子、烷基、烷氧基或者用下述式(IA)的基团[式中，Y表示亚甲基、氧原子或者氮原子和下述式(IB)表示的基团(式中，R₅表示氢原子、烷基或者烷氧基；Z₁、Z₂和Z₃表示没有或者氧原子；n、o和p表示0、1或者2)共价连接形成的基团；R₄表示氢原子、甲基、甲氧基或者用下述式(IB)表示的基团；m表示0、1或者2]，R₁、R₂和R₃不能同时是卤原子、氢原子、烷基或者烷氧基，X表示CH＝CH或者没有(即联苯结构)}，还涉及其化学制备工艺，其作为荧光探针对水溶液中pH值的检测，以及其在细胞内pH值的检测，尤其是细胞的荧光造影，等诸多场合的应用用途。

【技术领域】

本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种用于特异性检测水相中pH值的荧光探针及其制备方法及该荧光探针在生物活细胞检测中的应用。

【背景技术】

人体细胞内pH值与细胞、酶和组织的许多重要生理过程如细胞增殖和凋亡、多种药物耐药性、离子运输、内吞作用和肌肉收缩等活动都密切相关。通过间隙连接和信号通路的变化，pH的变化还会影响到突触传递、神经元兴奋性和细胞间耦合等神经系统活动。不正常的细胞功能、生长和分裂通常与不正常的pH值直接或者间接有关，并易引发如癌症和阿尔茨海默综合症等疾病。

在正常情况下，细胞液中氢离子的浓度的正常值在40nmol/L左右，即pH为7.4，大约有5nmol/L的变动(pH 7.35-7.45)。0.1-0.2个pH单位的上下波动就可能导致心肺和神经系统的疾病，如阿尔茨海默综合症，严重的甚至可能危及生命。人体最佳的pH值是在7.35-7.45左右，呈弱碱性，因为这时的细胞活性最强，器官运行最正常。如果值低于此值，则人体细胞、各种酶和激素的活性将受到极大的抑制，导致组织器官功能下降，人体免疫降低等，会引发各种疾病，如：1)使人体细胞发生突变和老化；2)酸性物质容易在血管内堆积，形成脂肪肝、高血脂、痛风并引发其它心脑血管病；3)人体值每下降0.1个单位，胰岛素利用率就下降30％，容易产生糖尿病与引发并发症；4)酸性体质还会使人体内的自由基大量增加，不利于钙的吸收，造成骨质疏松症；5)易导致癌变。癌细胞活性在pH值6.8-6.95时最强，而且也必须在酸性条件下，才能进行转移，所以酸性体质是产生癌症的主要原因，同时它会使人体免疫细胞的功能下降25％左右，极大削弱了对抗癌细胞的能力。另外，有一些细胞器内部的正常即为酸性，在4-6之间，如核内体和植物液泡。在细胞生物学中，在pH值为7.0时，蛋白质变性或酶和蛋白质功能作用缓慢，低pH值可起到使蛋白质变性或激活酶和蛋白质功能的作用。例如，溶酶体中的酸性环境(pH 4.5-5.5)，可以促进蛋白质在细胞代谢过程中的降解。因此细胞功能障碍往往与细胞器中pH值异常有关。

目前，许多方法可用于检测pH。比如微电极、核磁、吸收及荧光光谱方法。在这些方法中，荧光法由于其非入侵的性质、高的灵敏度和专一性，以及广泛可用的荧光染料在测定pH时比其他方法更为优越。而且，荧光显微成像技术通过使用荧光pH探针能够捕捉到细胞内氢离子的时空分辨。

通常，两类适用于不同pH范围的pH荧光探针的报道较多。一类如下所示的探针a(JAm Chem Soc.2007；129:1894-1895)和b(Org Lett.2004；6:2757-2760)被用于细胞质中，适用于pH范围在6.80-7.40，还有一类如探针c(New J Chem.2010；34:656)，被用于酸性细胞器(如溶酶体)中，使用pH范围为4.50-6.00。