CN102507519A - 丹磺酸作为pH荧光探针的应用 - Google Patents

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

丹磺酸作为pH荧光探针的应用

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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