英文原题：Micellar Ratiometric Fluorescent Blood pH Probe Based on Triplet-Sensitized Upconversion and Energy-Transfer Behaviors

第一作者：张春（叶常青教授19级研究生）、李琳博士、徐磊（叶常青教授18级研究生）

通讯作者：叶常青教授、陈硕然副教授、宋延林教授

作者：张春、李琳、徐磊、叶常青、韩鹏举、王蒙（苏大二附院）、刘仁杰、陈硕然、王筱梅、宋延林

      pH值在人体的基本生理过程中起着至关重要的作用，如细胞生长和分裂、离子转运、内吞作用和肌肉收缩等，检测生理pH在监测生理生化状态方面，对于提供器官功能和疾病状态的关键信息具有重要意义。近日，在国家自然科学基金委的大力支持下，苏州科技大学叶常青教授和中国科学院化学研究所宋延林研究员团队基于三线态-三线态上转换机制（TTA-UC）的反斯托克荧光及可调谐辐射能量转移（ET）过程，设计了一种新型比例荧光胶束探针，并成功应用于快速精准的体外血液pH检测。该探针以硝基苯酚（PNP）为能量受体，TTA-UC双分子染料体系PdOEP/DPA为能量供体，负载于纳米胶束中，利用不同pH条件下PNP的吸收峰发生位移，与TTA-UC体系的上转换发光峰发生重叠程度的不同，从而实现了不同发射荧光峰之间的可调控能量转移，最终完成针对氢离子浓度低至0.49 nM的高灵敏检测能力，以及优异的阳离子抗干扰能力，这也提供了一种有应用价值的体外血液pH值检快速精准检测方案。这种基于TTA-UC/ET系统的新型比例荧光胶束探针，具有自校准的检测能力，可消除探针浓度及其所处环境等因素的检测误差，不仅克服了传统荧光探针在面对生物样品背景荧光的干扰以及荧光强度容易受到探针浓度波动造成的检测不准确性，也超过了传统构筑经典比率荧光探针往往选用不会随检测物质变化的以恒定荧光作为参比的方法,在实际应用领域蕴藏巨大潜力。

图１ TTA-UC/ET探针用于pH检测的示意图

       传统pH荧光探针中，PNP采用较短波长（小于PNP发射波长）激发，不仅导致无法量化PNP自身吸收，也无法排除来自温度、浓度波动等因素的干扰。然而，在TTA-UC/ET探针中，该体系采用532 nm激发，同时PNP自身吸收的能量可以通过UC发射表示，可大大减少干扰因素，例如采用紫外或蓝光激发带来的自发荧光干扰，同时。TTA-UC/ET体系的UC峰强度随着pH的增大而降低（图2a），无法具体体现TTA-UC体系和PNP之间的能量传递过程。对UC峰进行归一化处理后，可以观察到460 nm的峰强随着pH增大而增强，体现出TTA-UC和PNP之间的能量传递（图2b）。进一步通过分峰、计算、筛选，选取代表性的峰2和峰4进行面积积分、构筑比率关系(图2c-f)，发现在pH值为7.6-8.6时，TTA-UC/ET的探针的峰2和峰4的积分面积比值与pH有良好的线性关系（图2f）。

图2 TTA-UC/ET探针用于pH检测的能量传递和关系建立

      通过调节TTA-UC/ET探针中的PdOEP、DPA和PNP的比例组成，发现可以通过改变PNP的浓度来实现对pH检测范围的调控（图3）。

图3 不同成分的TTA-UC/ET探针的积分峰面积比与pH值的关系

       最后，将TTA-UC/ET探针用于血清pH样品测试，发现探针用于血清样品检测性能未受影响，并具有很好的抗干扰能力，为在体外快速精准检测血液pH值提供了一种重要的方法。

图4 TTA-UC/ET探针用于血清pH值检测

Micellar Ratiometric Fluorescent Blood pH Probe Based on Triplet-Sensitized Upconversion and Energy-Transfer Behaviors

Chun Zhang, Lin Li, Lei Xu, Changqing Ye*, Pengju Han, Meng Wang, Renjie Liu, Shuoran Chen*, Xiaomei Wang, Yanlin Song*

J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 25, 5758–5765.

June 30, 2022

DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c00874

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpclett.2c00874