癌细胞的反向跨膜pH梯度是疾病治疗的重要靶标，可利用它进行癌症术中组织病理学分析。然而，病理相关的pH变化不显著，无法被传统的Henderson - Hasselbalch型pH荧光探针检测到。

基于理性设计的质子正向协同检测机制，华东理工大学杨有军教授团队开发了一类新型高灵敏希尔型pH荧光探针（PHX系列）^[1]，Hill常数可达4.4-7.0，酸碱响应范围低至0.7 pH单位。根据pH响应官能团的结构，pK_a可在3.5-6.8范围内调节，充分满足各类生物体系的pH高灵敏检测需求。

与传统pH探针相比，

• 信号强度更高，检测更灵敏（图1）：酸碱响应曲线斜率更大（即对pH变化响应更好），特别适合识别细胞或生物组织的微小pH动态变化（图2）；
• 更好的细胞透膜性，便于细胞或生物组织染色。

图1 pH responsive profiles of a HH-type probe (red) and a Hilltype probe (blue): Θ, fraction of the conjugate base; h, Hill coefficient^[1].

其中，PHX2的pK_a值为6.9，与癌细胞外pH值相匹配。它可高效区分正常组织与癌组织，已成功用于实体瘤组织快速诊断，在癌症诊断和荧光引导手术中具有很大的应用潜力。

图2 Fluorescence images of hepatocellular carcinoma Hepa 1−6 cells incubated with pHrodo Red AM (HH-type, row A, 5 μM), PHX1 (Hilltype, row B, 15 μM), PHX3 (Hill-type, row C, 15 μM), and PHX2 (Hill-type, row D, 15 μM) with nigericin (5 μg/mL) at pH = 7.2, 6.9, 6.7, 6.4, 6.1, 5.8, 5.5, 5.2, and 5.0, respectively. Scale bar: 50 μm. Images were collected at λ_ex = 559 nm and λ_em = 565−640 nm. The fluorescence intensity was color coded, with yellow for high intensity and violet for low intensity. (n = 18 different cells from six representative image fields; error bars indicate s.d.)^[1].

百灵威提供杨有军教授研发的PHX系列探针（图3）。

图3 PHX系列探针结构通式

使用说明

• 对待测生物样本进行染色，可利用各类荧光显微成像设备，监测探针荧光强度的动态变化。
• 染料最大激发波长为553 nm，最大发射波长为575 nm。在实际使用中可利用宽场荧光显微镜标配的红色通道进行成像。
• 若使用共聚焦成像或流式细胞分析设备，可选择520-560 nm范围内任意波长的激光谱线进行激发。

参考文献

1. Xiao Luo, Haotian Yang, Haolu Wang, Zhiwei Ye, Zhongneng Zhou, Luyan Gu, Jinquan Chen , Yi Xiao, Xiaowen Liang*, Xuhong Qian, and Youjun Yang*. Highly Sensitive Hill-Type Small-Molecule pH Probe That Recognizes the Reversed pH Gradient of Cancer Cells. Anal. Chem., 2018, 90, 5803–5809.

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