高桥正大，香上裕，花冈贤次郎，寺井拓哉，小松彻，上野拓哉，内山正信，小山本田育子，水岛信，田口友彦，喜井广之，长野哲男，浦野康命。j。化学。Soc。2018，140., 5925−5933。
摘要
在生物系统中，细胞内细胞器或组织的pH值受到严格的调控，pH值的差异与蛋白质降解、细胞内转运、肾衰竭、癌症等关键生物事件有着密切的关系。比率荧光成像对测定精确的pH值是有用的，但现有的荧光探针有很大的局限性，如在生理pH范围内成像的pKa不合适，抗光漂白能力不足，激发和发射波长不够长。在这里，我们报告了一个多功能支架比率荧光pH探针，基于不对称罗丹明。为了证明它在生物学上的应用价值，我们用它开发了两种探针。(1) SiRpH5具有合适的pKa和水溶性，在酸性细胞内腔室成像;通过使用SiRpH5标记的转铁蛋白，我们首次实现了蛋白运输过程中内吞区pH值的延时成像。(2) me - ppr是一种近红外(NIR)探测器;通过使用带有me - ppr标记的糊精，我们能够在原位成像肾小管和肿瘤的细胞外pH值。这些化学工具将有助于研究细胞内外pH值对生物过程的影响，以及在体内成像。
介绍
荧光成像是一种用于pH测量的有用技术（特别是通过比例荧光记录），提供高时的分辨率，高灵敏度和多通道成像能力。然而，报告的荧光pH传感器如BCECF和SNARF-1仍具有缺点，例如低光稳定性中性PKA值。［1］在这篇论文中。y铀源，和他们的同事报道了基于sir -罗丹明和磷取代罗丹明的新型放射性pH荧光染料。[２]包括基本的光物理特性，他们还展示了使用这些新开发的荧光pH传感器在活细胞和小鼠中的一些实际应用。
细节
图1显示了硅取代的基于罗丹明的探针的光学性质，用于pH。（a）在2'和6'位置引入了两手机金沙网址种甲基，以防止亲核试剂对X吨部分的9位的攻击。为了优化PKA值，在R1中引入取代基。手机金沙网址为了使探针与其他分子（例如大分子）的缀合，在R5和SiRPH5的R 5下引入羧基。手机金沙网址（b）在各种pH值的0.1M磷酸钠缓冲液中测量的2μmsirph1的吸收，荧光和激发光谱，用1％dmso作为求助剂。EX = 600nm（荧光光谱）;EM = 675nm（激发光谱）。（c）在580nm处激发675nm的荧光强度的比率，并且在663nm处激发为pH值。PKA值在图旁边的括号中给出。（d）在pH7.4的光照射时荧光染料的荧光强度变化。 Ex/Em = 610 nm/690 nm (SiRpH5), 475 nm/529 nm (BCECF), or 514 nm/ 627 nm (SNARF)
图2显示了使用SiRPH5-DEX在细胞内细胞器中pH的pH的荧光显像。（a）SiRPH5-DEX对溶酶体的内吞递送的示意图。（b）溶酶体pH成像方案。（c）加入NH4CL AQ之前和之后MEF细胞的荧光比图像。
图3显示了利用SiRpH5-Tfn检测细胞内细胞器pH值的荧光成像。(a)转铁蛋白受体(TfnR)介导的SiRpH5-Tfn内吞示意图。(b)核内体pH成像方案。(c) COS-1细胞的延时荧光比值图像。比例尺:10 μm。
图4显示了磷取代罗丹明基探针对ph的光物理性质。(a)为了优化pKa，在R1处引入了各种烷基。手机金沙网址(b) 1 μM me - ppr在0.1 M磷酸钠缓冲液中，以0.1% DMSO作为助溶剂，在不同pH值下测量的吸收、荧光和激发光谱。Ex = 705 nm(荧光光谱);Em = 730 nm(激发光谱)。(c) 730 nm在650 nm处激发的荧光强度与705 nm处激发的荧光强度之比随ph值绘制。pKa值在图旁边的括号中给出。
图5显示了ME-PEGPR和DEX-ME-PEPPR的细胞渗透性的结果。将A549细胞在37℃下用1μMME-百分点或5μmDex-me-百分点温育30分钟，并用共焦荧光显微镜成像。在每个图像上方给出与葡聚糖缀合的ME-PEGPR的标记度。
图6显示了已dex - me - ppr肾小管pH的荧光成像(a)肾小管pH成像方案。盐水作为对照。b. AZM:乙酰唑胺。(b)生理盐水或AZM处理小鼠的荧光比值图像。肾脏用白色虚线表示。(c)通过荧光成像测量肾脏和肌肉的pH值。
参考
[1]“细胞内pH的荧光指示剂”
汉族,j .;伯吉斯,K。化学。牧师。2010，110., 2709−2728。
“近红外磷取代的罗丹明，具有高于700nm的发射波长的生物分析”
柴,x;崔,x;王,b;杨,f;Cai, y;吴,问:;王,T。化学。——欧元。J。2015，21.16754-16758。
DOI：http：//10.1002/chem.201502921