CN102507519A - 丹磺酸作为pH荧光探针的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了丹磺酸作为pH荧光探针的应用。本发明还公开了一种基于丹磺酸荧光探针的pH测定方法。丹磺酸水溶性好,能很容易地配制成水溶液,并能在水溶液中方便地检测氢离子浓度,是一种灵敏的pH荧光探针。丹磺酸在pH值从7.0到2.0的范围内都具有荧光响应,且常见的金属离子对丹磺酸的荧光发射强度几乎没有影响,其作为pH荧光探针应用范围广、准确性高、适于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及丹磺酸作为荧光探针在检测溶液pH值中的应用,属于光分析检测技术领域。
背景技术
化学反应的进行或完成、细胞和细胞器的许多重要生理过程都与pH值密切相关。因此,pH值的精确测量对化学、生物学研究都十分重要。现有的pH测量方法主要有电极法、指示剂法和荧光光谱法等。电极法由于存在电化学干扰、可能的机械损伤等缺陷而不适于活体pH检测。指示剂法由于显色范围宽,导致检测灵敏度和准确度降低。荧光光谱法是一种基于光学信号建立的检测方法,其与前两种方法相比具有灵敏度高、选择性好、能够进行实时、原位检测等优点,因而受到较高的重视。
现有技术中,pH荧光探针普遍存在的问题是对氢离子的响应范围宽,从而导致探针的灵敏度低、选择性差、容易受到金属离子的干扰。因此,发展一种不易受金属离子干扰、窄响应范围、可用于测定较窄pH范围的荧光探针仍是一个重要的研究方向。
丹磺酸,其化学式如Ⅰ所示:
丹磺酸主要用于有机合成领域,它通常作为有机合成的初始原料,已经实现了商品化,在化学试剂公司都可以买到。
发明内容
本发明的一个目的在于提供丹磺酸作为pH荧光探针的应用。
本发明的另一个目的在于提供一种基于丹磺酸的pH值测定方法。
本发明所采用的技术方案是:
丹磺酸作为pH荧光探针的应用。
一种测定pH值的方法,包括如下步骤:
1)制作标准曲线:将丹磺酸加入不同pH值的缓冲溶液中,配置成相同浓度的丹磺酸溶液,记录各溶液的荧光强度,确定pH值与荧光强度的定量关系;
2)将丹磺酸加入待测溶液中,配置成相同浓度的丹磺酸溶液,记录溶液的荧光强度;
3)根据定量关系确定待测溶液的pH值。
优选的,上述一种测定pH值的方法,可在激发波长为320 nm,发射波长为500 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
优选的,上述一种测定pH值的方法,可在激发波长为284 nm,发射波长为325 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
优选的,上述一种测定pH值的方法,可在激发波长为284 nm,发射波长为336 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
本发明的有益效果是:
丹磺酸水溶性好,能很容易地配制成水溶液,并能在水溶液中方便地检测氢离子浓度,是一种灵敏的pH荧光探针。
利用丹磺酸对pH缓冲溶液进行检测时,缓冲溶液的浓度在一个较宽的范围内不会影响到丹磺酸的荧光强度。另外,缓冲溶液的种类也不影响荧光响应,如磷酸、醋酸、硼酸、HEPES等缓冲溶液都不影响,应用范围广、准确性高。
丹磺酸对氢离子表现出两种荧光响应信号:当激发波长为320 nm时,随着pH值的减小,丹磺酸的荧光光谱表现出强烈的荧光淬灭;而当激发波长为284 nm时,随着pH值的减小,丹磺酸的荧光光谱表现出强烈的荧光增强。实验证明丹磺酸在pH值从7.0到2.0的范围内都具有荧光响应,且常见的金属离子对丹磺酸的荧光发射强度几乎没有影响,这样可以更为准确的测定实际溶液的pH值。
附图说明
图1是不同pH值下,丹磺酸(浓度为1.0×10-5 mol/L)的荧光光谱图(激发波长为320 nm),箭头表示pH的变化从大到小依次为7.0、6.5、6.0、5.5、5.0、4.5、4.0、3.5、3.0、2.5、2.0;
图2是丹磺酸(浓度为1.0×10-5 mol/L)在500 nm处的荧光发射强度与pH值的关系图(激发波长为320 nm);
图3是pH为3.5时,丹磺酸的缓冲溶液(浓度为1.0×10-5 mol/L)中分别滴加1.0×10-4 mol/L的Ca2+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、K+、Mg2+、Pb2+、Zn2+等常见金属离子后,其在500 nm的荧光发射强度(激发波长为320 nm);
图4是pH为5.0时,丹磺酸的缓冲溶液(浓度为1.0×10-5 mol/L)中分别滴加1.0×10-4 mol/L的Ca2+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、K+、Mg2+、Pb2+、Zn2+等常见金属离子后,其在500 nm的荧光发射强度(激发波长为320 nm);
图5是不同pH值下,丹磺酸(浓度为1.0×10-5 mol/L)的荧光光谱图(激发波长为284 nm),箭头表示pH的变化从大到小依次为7.0,6.5,6.0,5.5,5.0,4.5,4.0,3.5,3.0,2.5,2.0;
图6是丹磺酸(浓度为1.0×10-5 mol/L)在336 nm处的荧光强度与pH值的关系图(激发波长为284 nm);
图7是丹磺酸(浓度为1.0×10-5 mol/L)在325 nm处的荧光强度与pH值的关系图(激发波长为284 nm);
图8是pH为3.5时,丹磺酸的缓冲溶液(浓度为1.0×10-5 mol/L)中分别滴加1.0×10-4 mol/L的Ca2+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、K+、Mg2+、Pb2+、Zn2+等常见金属离子后,其在336 nm的荧光发射强度(激发波长为284 nm);
图9是pH为5.0时,丹磺酸的缓冲溶液(浓度为1.0×10-5 mol/L)中分别滴加1.0×10-4 mol/L的Ca2+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、K+、Mg2+、Pb2+、Zn2+等常见金属离子后,其在336 nm的荧光发射强度(激发波长为284 nm)。
具体实施方式
丹磺酸作为pH荧光探针的应用。
一种测定pH值的方法,包括如下步骤:
1)制作标准曲线:将丹磺酸加入不同pH值的缓冲溶液中,配置成相同浓度的丹磺酸溶液,记录各溶液的荧光强度,确定pH值与荧光强度的定量关系;
2)将丹磺酸加入待测溶液中,配置成相同浓度的丹磺酸溶液,记录溶液的荧光强度;
3)根据定量关系确定待测溶液的pH值。
优选的,上述一种测定pH值的方法,可在激发波长为320 nm,发射波长为500 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
优选的,上述一种测定pH值的方法,可在激发波长为284 nm,发射波长为325 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
优选的,上述一种测定pH值的方法,可在激发波长为284 nm,发射波长为336 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但并不局限于此。以下所述缓冲溶液可为磷酸、醋酸、硼酸、HEPES等缓冲溶液。缓冲溶液中丹磺酸的浓度为1.0×10-5 mol/L,仅为本发明的一个优选方案,在实际操作中,可根据需要选择不同的浓度。
实施例1
丹磺酸对pH的荧光识别
分别配置含有丹磺酸的不同pH值(pH为7.0、6.5、6.0、5.5、5.0、4.5、4.0、3.5、3.0、2.5、2.0)的缓冲溶液,丹磺酸的浓度为1.0×10-5 mol/L。采用320 nm作为激发波长,测定各个不同pH值溶液的荧光光谱,实验结果如图1所示。将每个pH值下丹磺酸缓冲溶液的在500 nm处荧光发射峰的强度对pH作图,如图2所示。
由图1可见,用320 nm波长激发时,丹磺酸的荧光发射波长为500 nm,其对氢离子的响应表现为荧光淬灭信号。由图2可见,丹磺酸荧光探针对pH的响应范围很窄,在2.0~7.0的范围内,随着pH值的升高,荧光强度增强。根据荧光强度与pH值的关系,可以计算出其酸度系数pKa为4.50。由此可见,丹磺酸荧光探针可用于强酸体系pH的测定。
丹磺酸荧光探针对氢离子的选择
丹磺酸对氢离子的荧光识别几乎不受金属离子的影响,以下列实验为例:在pH为3.5和5.0的含丹磺酸1.0×10-5 mol/L的缓冲溶液中,分别滴加1.0×10-4 mol/L的钙、铜、铁、铅、镁等常见金属离子。采用320 nm作为激发波长,测定丹磺酸溶液的荧光光谱,将其在500 nm处荧光发射峰的强度对应不同金属离子作图,结果如图3、图4所示。
由图3和图4 可见,这些常见的金属离子对丹磺酸荧光探针识别氢离子的特性影响很小。
实施例2
丹磺酸探针对pH的荧光识别
分别配置含有丹磺酸的不同pH值(pH为7.0、6.5、6.0、5.5、5.0、4.5、4.0、3.5、3.0、2.5、2.0)的缓冲溶液,丹磺酸的浓度为1.0×10-5 mol/L。采用284 nm作为激发波长,测定各个不同pH值溶液的荧光光谱,实验结果如图5所示。将每个pH值下丹磺酸缓冲溶液的在336nm处荧光发射峰的强度对pH作图,如图6所示。将每个pH值下丹磺酸缓冲溶液的在325 nm处荧光发射峰的强度对pH作图,如图7所示。
由图5可见,用284 nm波长激发时,丹磺酸荧光探针在325 nm和336 nm处均有荧光发射信号,其对氢离子的响应表现为荧光增强信号。从图6和图7中可以看出,丹磺酸荧光探针对pH的响应范围很窄,在2.0~7.0的范围内,随着pH值的降低,荧光强度增强。根据荧光强度与pH值的关系,我们计算出其酸度系数pKa为4.39。由此可见,丹磺酸荧光探针可用于强酸体系pH的测定。
丹磺酸荧光探针对氢离子的选择
丹磺酸对氢离子的荧光识别几乎不受金属离子的影响,以下列实验为例:在pH为3.5和5.0的含丹磺酸1.0×10-5 mol/L的缓冲溶液中,分别滴加1.0×10-4 mol/L的钙、铜、铁、铅、镁等常见金属离子。采用284 nm作为激发波长,测定丹磺酸溶液的荧光光谱,将其在336 nm处荧光发射峰的强度对应不同金属离子作图,结果如图8、图9所示。
由图8和图9 可见,丹磺酸对氢离子表现出非常高的选择识别作用,常见的金属离子对丹磺酸的荧光发射性质几乎没有影响。
以上实施例仅为介绍本发明的优选案例,对于本领域技术人员来说,在不背离本发明精神的范围内所进行的任何显而易见的变化和改进,都应视为本发明的一部分。
Claims (5)
1.丹磺酸作为pH荧光探针的应用。
2.一种测定pH值的方法,包括如下步骤:
1)制作标准曲线:将丹磺酸加入不同pH值的缓冲溶液中,配置成相同浓度的丹磺酸溶液,记录各溶液的荧光强度,确定pH值与荧光强度的定量关系;
2)将丹磺酸加入待测溶液中,配置成相同浓度的丹磺酸溶液,记录溶液的荧光强度;
3)根据定量关系确定待测溶液的pH值。
3.根据权利要求2所述一种测定pH值的方法,包括在激发波长为320 nm,发射波长为500 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
4.根据权利要求2所述一种测定pH值的方法,包括在激发波长为284 nm,发射波长为325 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
5.根据权利要求2所述一种测定pH值的方法,包括在激发波长为284 nm,发射波长为336 nm处,预先测定丹磺酸荧光探针的荧光强度随溶液pH值变化的定量关系。
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