摘要
生物体内的pH值可以影响细胞功能，调控多种生理病理过程。当生物体内的pH值发生异常可能会导致细胞内酶的活性降低或失活，从而引发炎症和癌症等多种重大疾病。次氯酸（HClO）是生物体内重要的活性氧（ROS）之一，具有强氧化性和弱酸性，在免疫系统中具有重要的作用。但是过量的次氯酸会破坏蛋白质的结构、抑制酶的活性，导致组织损伤、炎症甚至是癌症等重大疾病，很大程度上影响了生物的正常活动。因此检测细胞内pH和HClO对生物生态系统的稳定具有十分重要的意义。 作为一种新型的分析检测技术，荧光探针应用时所需的仪器相对简单,对样品检测具有高灵敏度、实时监测、非侵入性、高时空分辨率等优点。而且荧光探针与光学显微镜结合后实现了对生物样品的可视化成像，是一种非常理想的检测pH和HClO的手段。本文选用香豆素，罗丹明，Aza-BODIPY作为荧光团，分别构建了三个能特异性检测生物体内pH或HClO的荧光探针，具体内容下： （1）基于罗丹明的开关环反应机制设计合成了一个同时具有罗丹明和丹磺酰基荧光团的双发射通道的新型pH荧光探针R-1。该探针在不同的pH环境下显示出不同的荧光信号。在探针R-1的生物应用实验中，探针R-1不仅可以快速在细胞中的溶酶体聚集，检测到饥饿诱导的细胞自噬过程中细胞内溶酶体pH值的变化，还能通过观察探针R-1双色荧光在溶酶体中的分布，将饥饿诱导的活细胞自噬过程可视化，区分出自噬过程中的中性溶酶体和酸性溶酶体。 （2）以香豆素为荧光平台，二亚甲基酰氯为识别位点，设计了能有效识别HClO的荧光探针C-1。基于PET效应，该探针在识别HClO前后，探针的荧光信号增强了140倍，可以用肉眼直接观察到探针溶液的颜色由无色变为绿色。在HClO浓度为0-45μM范围内时，荧光强度与HClO浓度具有良好的线性关系，检出限为33.6nM。此外，探针C-1还具有低细胞毒性的优点。更重要的是，探针C-1已经成功应用于检测HeLa细胞和斑马鱼体内的HClO变化。 （3）探针B-1包括Aza-BODIPY荧光团和醛肟基识别基团两个部分。探针B-1被HClO氧化时，探针的醛肟基变为腈基，探针的荧光猝灭。该探针具有高选择性、低细胞毒性和检出限低（2.33nM）等优异的性能。此外，该探针受pH影响较小，不管在酸性还是中性或碱性的环境中都可以特异性识别HClO。因为探针的发射波长大于700nM，检测结果受生物自身影响较小。在探针B-1的生物应用实验中，该探针具有靶向线粒体的能力，已经被用于检测细胞内线粒体中的HClO，还成功检测出了关节炎小鼠模型中的HClO。
NETL