pH值在细胞内不同的细胞器中是不同的，在细胞器中有不同的功能。任何偏离正常水平的pH值都可能是细胞压力或功能障碍的信号，可能预示着癌症或阿尔茨海默氏症等严重疾病。溶酶体是非常重要的酸性细胞器(pH范围为4.5 ~ 5.5)，是参与蛋白质、碳水化合物和脂类等大分子循环的降解中心。溶酶体还在细胞信号传导、免疫反应和能量代谢中发挥作用。在癌症等疾病中，肿瘤微环境表现出细胞外酸度的增加，影响溶酶体pH值及其自噬功能。我们解决的问题是如何确定细胞内溶酶体pH值异常水平可导致溶酶体疾病。我们通过合成溶酶体特异性分子探针来实现这一目标，这些探针会根据pH值改变颜色。颜色的变化是由一种分子开关机制完成的，该机制对一定水平的pH值做出反应。我们使用一种螺旋内酰胺开关，它在高pH值下以环形形式存在，然后在降低pH值时，环打开，导致分子的荧光特性发生变化。

图1所示。

我们的探针比其他罗丹明探针有一个可取的属性，因为它们在酸性、中性和碱性条件下都是荧光的。我们利用罗丹明及其衍生物出色的光物理性质，克服了这些荧光探针在基本pH条件下具有封闭螺内酰胺开关的非荧光限制。本文介绍了三种荧光探针(一个- - - - - -C)轴承封闭螺内酰胺环配置，具有高pK_一个在传统罗丹明B及其近红外衍生物和近红外半花青碱染料中分别引入体积较大的2-氨基苯基硼酸蒎醇酯切片，以提高染料的光谱特性，用于活细胞溶酶体pH检测。我们发现探测器B和C基于近红外罗丹明和半菁染料，pKa值分别为5.45和6.97，在碱性pH值为8.8时，分别在644 nm和744 nm处显示出显著的荧光峰。探头的pKa值越高C与探针相比B可能是由于体积增加。

图2所示。

探针一个与基于传统罗丹明染料的荧光探针类似，在碱性pH条件下pKa值为5.81，无荧光性。探针B和C对酸性和碱性细胞内pH值范围均显示激活的荧光反应，并能够监测溶酶体的酸性pH值变化。探测能力C图2显示了在不同pH值的缓冲液中发挥作用的能力，并说明了与对细胞内pH变化不敏感的lyssosensor Green相比，探针显示荧光变化的能力。

刘海英，Rudy L. Luck, Marina Tanasova, Ashutosh Tiwari
美国密歇根理工大学化学系

出版

高pKa值的荧光探针基于传统的近红外罗丹明和半花青碱荧光团，用于灵敏检测溶酶体pH变化
Wafa Mazi, Rashmi Adhikari，张一斌，夏帅，方明喜，Rudy L. Luck, Momoko Tajiri, Ashutosh Tiwari, Marina Tanasova，刘海英
2019年9月15日

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