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背景介绍

pH值是工业、农业、生化、医药、环境等各个领域需要监测的重要指标。 目前已经开发出许多用于pH响应的荧光探针，但它们存在激发和发射波长短、灵敏度低、水溶性差、合成步骤复杂等缺点。 另外，它们的pH响应大多在4～8范围内，只有少数能响应pH值低于3的低酸性探针。胃酸的pH值和一些耐强酸的生物体如螺杆菌和嗜酸性粒细胞低。 监测这些低pH环境的pH对于研究相关的生理活动具有重要意义。

文章亮点

1.以糠醛类化合物为原料，合成了两种水溶性良好的七甲基花青pH荧光探针I-1和I-2。 两种探针在低pH条件下都能发出强烈的近红外荧光。 ;

2、探针分子响应低pH值前后荧光强度变化20倍以上，响应快速、灵敏、可逆性好；

3.探针分子在体外模拟胃液的低pH检测中也表现出良好的荧光响应和稳定性。 因此，它们在低pH生物系统的pH值检测和荧光成像方面具有良好的应用潜力。

介绍

结果与讨论

探针光谱特性分析

这两种探针响应低pH环境前后荧光强度变化可达20倍以上，表明它们可以灵敏地检测一定范围内的pH。 根据两个探针的紫外吸收和荧光发射波长，计算出它们的斯托克斯位移分别为39和29 nm。 较长的发射波长和良好的斯托克斯位移使两种探头具有一定的组织穿透性和抗背景干扰能力。

探针定量测量pH值能力分析

探针I-2在pH 1.78～2.52范围内最大荧光强度与pH值具有良好的线性关系，符合公式：y=1658.47-521.75x，R2=0.9844。

探针pKa值分析

当I/Imax=0.5时，根据公式，pKa=pH±lg[(I–Imin)/(Imax–I)]，探针I-1的pKa=2.82±0.0408，探针I-的pKa 2=2.40±0.0098。

探针稳定性和可逆性的测定

两种探针的荧光强度在80分钟内没有明显下降，表明其稳定性良好，能够满足实际样品中实时检测的要求。 测量探针pH值的实验进行10次。 当溶液pH值在1.2~5.0之间变化时，两种探针在λem=749 nm和λem=753 nm处的荧光强度均没有出现较大的振幅。 这一变化表明两者对H+的识别具有良好的可逆性。

探头抗干扰能力的测定

其他物质的存在对探针的荧光信号影响较弱，表明设计的两种pH探针具有良好的抗干扰能力。

探针检测模拟胃液pH值

在模拟胃液中，I-1和I-2的最大发射波长分别位于749和753 nm； 荧光强度随着pH值的降低而增加，这与在水溶液中测量的结果一致。

 探针发光机理分析

本文设计合成的两种探针的荧光发光是利用N的栀子和去质子化效应来实现的，具体表现如下：在酸性环境下，H+使苯并噻唑中的N质子化，探针获得较大的发光强度。共轭体系产生比原始体系波长更长、荧光更强的近红外发射光。 H+浓度降低后，杂环上的N去质子化，探针恢复原来的结构，吸收光谱发生蓝移。 近红外荧光发射峰消失。

结论

本文以七甲基花青为基本骨架，设计合成了含有两个吲哚和苯并噻唑衍生物杂环基团的近红外花青荧光探针I-1和I-2。 在低酸性条件下，这两种探针可分别发射749和753 nm的近红外荧光。 探针I-1和I-2的pKa值分别为2.82和2.40，可以定量检测1.69至3.38和1.78至2.52范围内的pH值。 这两种探针在低酸性条件下快速响应荧光，显示的荧光强度比碱性环境高20倍以上。 同时，它们具有良好的稳定性和可逆性。