用于细胞分析的新型固态光学 pH 传感器

在含有活体哺乳动物细胞的生物样品中监测 pH 和细胞外酸化速率（ECA），可为细胞的糖酵解活性和生物能量状态提供有价值的信息。与 pH 电极相比，光化学 pH 传感器更具优势，因为它们能够对多个样品进行快速、无创的平行分析，并实现稳定的 pH 读数。 我们开发了新型荧光 pH 传感器，其基于疏水性可质子化的无金属卟啉 OEP 和 OEPK，并将其嵌入含有质子转移剂的增塑 PVC 基质中。这些 pH 传感器可在比率荧光强度检测模式和基于寿命的检测模式下，实现内参比、免校准操作。传感器的开发包括对指示染料及其光物理特性的优化、对不同质子转移剂的筛选以尽量降低传感器毒性、对质子化范围和 pKa 的调控，以及长期储存稳定性和响应时间的研究。 随后，将优化后的 pH 传感器涂层沉积于塑料基底（96 孔微孔板）上，并用于在标准实验室设备（多功能酶标仪和共聚焦 FLIM 显微镜）上实时监测培养癌细胞和三维球状体结构的细胞外酸化速率（ECAR）。这种针对生物样品使用而定制的先进 pH 传感器在细胞分析及相关应用中具有很高的应用潜力。

监测含有活哺乳动物细胞的生物样品中的pH和细胞外酸化速率（ECA）可为细胞的糖酵解活性和生物能状态提供有价值的信息。与pH电极相比，光化学pH传感器更具优势，因为它们能够对多个样品进行快速、无创的并行分析，并稳定读取pH值。我们开发了新型荧光pH传感器，其基于疏水性可质子化无金属卟啉OEP和OEPK，并嵌入含有质子转移剂的增塑PVC基质中。这些pH传感器可实现内参照、免校准操作，既可采用比率型强度检测模式，也可采用基于寿命的检测模式。传感器的开发包括：对指示染料及其光物理特性进行优化，筛选不同的质子转移剂以降低传感器毒性，调控质子化范围和pKa，研究长期储存稳定性以及响应时间。随后，将优化后的pH传感器涂层沉积于塑料基底（96孔微孔板）上，并在标准实验室设备（多标签板读数仪和共聚焦FLIM显微镜）上用于实时监测培养癌细胞及3D球体结构的细胞外酸化速率（ECAR）。这种针对生物样品应用而定制的先进pH传感器在细胞分析及相关应用中具有很高的潜力。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742867v1?rss=1

🏷️ 荧光pH传感器 细胞外酸化率 细胞代谢分析 卟啉探针 微孔板检测