PH荧光探针是一类能够通过荧光信号变化来检测环境pH值的分子工具，能够通过荧光信号的变化反映pH的微小改变。广泛应用于生物医学、细胞生物学和环境监测等领域。其核心优势在于高灵敏度、实时检测能力和非侵入性。
1. PH荧光探针的基本原理
荧光响应机制：探针分子中的pH敏感基团（如酚羟基、氨基等）在不同pH下发生质子化/去质子化，导致荧光强度（如比率型探针）或发射波长（如双发射型探针）变化。
常见类型：
单波长探针：荧光强度随pH变化，但易受探针浓度、光漂白等因素干扰。
比率型探针：通过两个波长的荧光比值计算pH，减少干扰，提高准确性。
双激发/双发射探针：通过不同激发或发射波长的信号比实现更稳定的pH测量。
2.主要应用领域
细胞生物学：实时监测细胞器（如溶酶体、线粒体）的pH动态，研究细胞代谢、自噬、凋亡等过程。
医学诊断：用于肿瘤微环境（酸性）成像、炎症检测或**递送系统的pH响应释放。
环境监测：检测水体、土壤的pH变化，评估环境污染或生态健康。
3.PH荧光探针的核心优势
高灵敏度与选择性：可检测微小的pH变化（ΔpH≈0.1），部分探针针对特定pH范围（如溶酶体pH 4.5-5.5）设计。
实时动态监测：无需破坏样本，适用于活细胞或活体成像，时间分辨率达毫秒级，实时监测pH动态变化。
空间分辨率：可定位到细胞器特异性pH测量。
多功能性：可与其它荧光标记（如钙离子探针）联用，同步研究多参数信号。
生物相容性：部分探针（如SNARF、BCECF）对细胞毒性低，适合长期观测。
非侵入性：对细胞干扰较小
4.常见PH荧光探针类型
BCECF：常用的pH敏感荧光染料(pKa≈6.98)
SNARF：比率型探针，双发射波长
HPTS：水溶性好，适用于胞外pH测量
Protonex Lyso：特异性标记溶酶体(pKa≈4.5-5.5)
图示：
图1.用 Protonex™ Red 600 染色的HeLa活细胞图像。将 HeLa 活细胞接种于 96 孔板中并培养过夜。去除生长培养基后，用 HBSS冲洗细胞，随后在 37°C 下用 0.6 µM Protonex™ Red 600 染色 30 分钟。染色后，再次用 HBSS 冲洗细胞，并使用带有 TRITC 滤光片的荧光显微镜进行成像。
图2.使用 PhosphoWorks™ 荧光法磷酸盐检测试剂盒在黑色固体 96 孔板上，通过 Novostar 微孔板读数仪（BMG Labtech 公司）测量磷酸盐剂量反应。
PH荧光探针通过将化学信号转化为光学信号，为研究pH相关的生命活动或环境变化提供了不可替代的工具。未来发展方向包括提高探针的稳定性、拓展近红外成像能力（适用于深层组织），以及开发智能响应型探针（如与纳米材料结合）。