解析比率化学发光探针：对pH调节、发光动态及能量转移机制的理论洞察

《ChemPhysChem》：Unraveling Ratiometric Chemiluminescence Probe: Theoretical Insights into pH Modulation, Luminescence Dynamics, and Energy Transfer Mechanisms

pH响应探针Ratio-pHCL-1的发光机制研究通过密度泛函理论和马库斯理论，揭示其三阶段机制：pH诱导结构变化→电荷转移发光→分子内能量转移导致红移，首次系统解析此类探针的分子与电子态机制。

　　

图形摘要

本文利用密度泛函理论和Marcus理论研究了特定pH响应型发光探针Ratio-pHCL-1的工作机制。研究揭示了一个三阶段机制：首先是pH驱动的结构变化，随后是通过逐渐可逆的电荷转移引发的发光，最后是分子内的能量转移。这些发现解释了比率化学发光的起源，并为设计新型pH响应型发光探针提供了理论依据。

摘要

维持稳定的生理pH值对整个生物体和单个细胞的正常功能至关重要。比率化学发光探针因其高灵敏度、抗外部干扰能力和非侵入性而被广泛用于监测细胞和生物体内的pH值。本研究利用（时变）密度泛函理论探讨了特定比率化学发光探针Ratio-pHCL-1的工作机制。该机制可分为三个阶段：首先，在6.8–8.4的生理pH范围内，pH值影响Ratio-pHCL-1的质子化状态；随后，Ratio-pHCL-1通过逐渐可逆的电荷转移引发发光机制分解，生成处于第一激发态（S₁）的发光体；最后，在较高的pH值下，发生分子内能量转移（ET），导致发射波长红移。发射波长的红移有效增强了发光强度并提高了成像效果。而在较低的pH值下，ET过程不会发生。这是首次从分子和电子态层面系统研究比率化学发光探针的工作机制。这些发现也有助于理解其他比率化学发光探针的机制。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。