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    公开号:WO1989009400A1
    申请号:PCT/JP1989/000314
    申请日:1989-03-24
    公开日:1989-10-05
    发明作者:Masao Kaneko；Tetsuo Asakura；Hideki Nakamura；Takeshi Simomura；Hiroshi Sugise
    申请人:Rikagaku Kenkyusho；Terumo Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:G01N31-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] pH測定用発光プロ—ブ錯体及び p H測定法
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 発光プローブ法による p H測定の技術分野に属し、 新規 な pH測定用発光プローブ錯体並びにそれを利用した発光プロ一ブ膜 pH測定装置及び pH測定法に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 従来 pH測定装置と しては、 ガラス電極と参照電極からなる p H測定 電極を用いたものや色素体を用いたもの等があつたが、 錯体を発光 プローブと して利用した pHの測定技術は知られていなかった。
    [0007] 従来の pH測定技術では、 膜内部等のミ クロ環境におけるプロ ト ン 濃度の測定は困難であり、 分子レベルの局所場の p Hを測定する技術 が望まれていた。 .
    [0008] そこで本発明の目的は、 局所場の pHを簡便に測定することのでき る新規な p H測定用発光プローブ錯体並びにそれを利用した発光プロ ーブ膜、 pH測定装置及び p H測定法を提供することにある。
    [0009] 発明の開示
    [0010] 本発明は、 イオン解離性の置換基を環炭素に持つポリ ピリ ジン配 位子と、 周期率表第 8族の元素から選ばれる遷移金属イオンとから なる p Π測定用発光プローブ錯体に関する。
    [0011] また本発明は、 上記発光プローブ錯体を高分子膜中に含む P H測定 用発光プローブ膜に関する。
    [0012] 更に本発明は、 上記の発光プローブ膜を光学フアイバーの先端に 固定してなる p H測定装置に関する。
    [0013] 更に本発明は、 上記の発光プローブ錯体の励起状態からの発光強 度を測定することを特徴とする p H測定法に関する。
    [0014] 以下、 本発明を更に詳細に説明する。 本発明における発光プローブ錯体とは、 イオン解離性の置換基と してカルボキシル基、 硫酸基、 水酸基、 アンモニゥム基、 またはピ リジニゥム基などを環炭素に持つポリ ピリジン配位子と、 周期律表 第 8族の元素から選ばれる遷移金属ィォンから成る錯体を指す。
    [0015] 該ポリ ピリ ジン配位子としては、 4 , 4 r ージカルボキシ一 2， 2 r ービピリジン、 4， 4 ' 一ジスルホン酸一 2， 2 ' —ビビリ ジ ン、 バソフヱナン ト口 リ ンジスルホン酸などが挙げられる。
    [0016] また該遷移金属イオンとしては、 ルテニウム、 イ リジウム、 ォス ミゥム、 鉄、 ロジウムなどのイオンが挙げられる。
    [0017] 発光プローブとして用いられる錯体としては、 トリス （4 , 4 ' 一ジカルボキシ一 2， 2 ' —ビビリ ジン） ルテニウム （Π ) 錯体、 (以下 Ru ( D Cbpy ) 3 z 'と略す） 、 トリス （ 4 , 4 ' 一ジスルホン酸一 2， 2 ' —ビビリ ジン） ルテニウム （Π ) 錯体、 ト リス （バソフェ ナント口 リ ンジスルホン酸） ルテニウム （ Π ) 錯体、 ト リス （ 4， 4 ' —ジカルボキシ一 2， 2 ' —ビビリ ジン） イ リ ジウム （ Π ) 錯 体、 トリス （バソフヱナン トロ リ ンジスルホン酸） 鉄 （Π ) 錯体な どが挙げられる。
    [0018] これらの発光プローブ錯体を溶液中、 または膜に固定した伏態で 極大吸収波長 （λ ΐΜΧ )またはこれに近い波長の光を照射して励起せ しめると、 その励起状態 （主として三重項状態） から発光する。 こ の発光強度が系のプロ トン濃度に依存することを見出し、 本発明の 完成に到つ こものである。 このような発光強度の pH依存性は配位子 上の置換基の解離がプロ トン濃度に依存することに基づく。 置換基 がプロ トン濃度に依存して解離することにより、 錯体の電荷状態が 変るので発光強度に変化をもたらす。 従って錯体の発光強度が pin 依存して変化することになる。
    [0019] 発光プローブ錯体は、 錯体分子のまま pH測定の対象となる溶液中 に分散させ光を照射しても測定する対象となる溶液の pHにほとんど 影響を与えないが、 高分子膜中に分散させて用いることもできる。 高分子膜と して用いるには、 高分子膜に発光プロ一ブ錯体を吸着す るか、 あるいは発光プローブ錯体が共有結合で導入された高分子プ 口一ブ錯体を製膜すればよい。 高分子膜と してはナフイオン、 ポリ スチレンスルホン酸ナ ト リ ウム、 ポリ ビニルアルコール、 ポ リ アク リル酸、 ポリメタク リル酸、 ポリアク リルァミ ドなどの合成高分子、 あるいは絹、 ゼラチン、 セルロース誘導体などの天然高分子の材料 が用いられる。 これらの膜に発光プ口一ブ錯体を吸着ないし包埋す ることにより、 発光プローブ膜と して用いることができる。
    [0020] 共有結合で発光プローブ錯体を導入した高分子を得るには、 ポリ ピリ ジン基を含有する高分子をビス （ポリ ピリ ジン） 型金属錯体と 反応せしめて ト リス （ポリ ピリ ジン） 型金属錯体とすればよい。 ポ リ ピリ ジン基を含有する高分子は、 例えば、 4 ―メチルー 4 ' ービ 二ルー 2， 2 ' 一ビビリ ジンを単独重合または他のビニル単量体と 共重合するか、 あるいは 4， 4 ' ージカルボキシ一 2， 2 ' —ビピ リ ジンを、 アミ ド基を有する高分子と反応させるなどの方法により 得ることができる。 共有結合で発光プロ一ブ錯体を導入した高分子 は単独で膜と して用いてもよいし、 あるいは他の高分子と混合して 製膜し、 用いることもできる。
    [0021] 発光プローブ錯体は光励起する必要がある。 そのためには、 λ ΐΜ Χ またはこの近辺の波長の光を照射すればよい。 本発明における発光 プローブ錯体は可視部の 4 0 0〜 5 0 O nm近辺に A max があるので、 励起光と しては可視光を利用できるという特徴がある。 光源は何で もよく たとえば白熱電球、 キセノ ンラ ンプ、 ハロゲンランプ、 プロ ジヱクタ一用ラ ンプ、 水銀ラ ンプなどが挙げられる。 発光の極大波 長 （ E max )は 6 0 0 nm前後にあるので測定し易い波長域にある。 ま た励起波長と発光波長は 1 0 0〜 1 5 0 nm程離れているので、 励起 に単色光を用い、 発光をモニタ一する側に力ッ トオフフィルタ一を 用いることにより、 励起光からの散乱を防いで発光のみを効率よく 観測することができる。
    [0022] 更に、 発光プローブ膜を用いて pH測定を行うに際しては、 光学フ アイバーの先端に発光プローブ膜を被覆等の方法で固定して pH測定 装置とすることができる。 この装置を用いれば、 光学ファイバ一を 通して発光をモニタ一することにより、 生体組織や細胞内等のミク 口的部位の pHを容易に測定することができる。
    [0023] 図面の簡単な説明
    [0024] 第 1図は、 本発明の発光プローブ錯体を用いて計測した pHと発光 強度の相関関係を示す図である。 第 2図は、 本発明の発光プロ一 ブ膜の ρίίと発光強度の相関関係を示す図である。
    [0025] 第 3図は、 本発明の発光プローブ高分子錯体の pHと発光強度の相 関関係を示す図である。
    [0026] 発明を実施するための最良の形態
    [0027] 以下実施例を以て本発明を説明する。
    [0028] 実施例 1
    [0029] Ru ( DCbpy ) 3 Z の 2. 4 4 水溶液の pHを、 緩衝液 （リ ン酸、 酢酸- ホウ酸） で pH 3〜 1 0の範囲に調整する。 また、 KC ^を 0. 5 Mにな るように添加し、 イオン強度が 0. 5 ひ〜 0. 7 8の範囲になるように 調整する。
    [0030] この活性を図面透明の石英ガラスセル （内径 1 cm X 1 cm、 高さ ： 4 cm ) に入れ、 発光分光光度計において、 4 6 8腿の光で励起し、 6 4 0 nmにおける発光強度を求め、 pHと発光強度の関係を求めると 第 1図のようになる。 この関係を用いて、 同じ条件下で発光プロ一 ブ錯体の発光強度を測定することにより、 pH 3〜 l 0の範囲で系の pHを求めることができる。
    [0031] 実施例 2
    [0032] Ru(DCbpy)3 2 +の 1 0 m M水溶液にァニオン交換膜 （厚さ約 2 0 0 m)を 4時間浸漬して実施例 1で用いた錯体を吸着させた後、 乾燥 して発光プロ一ブ膜と した。 この膜を所定の pHの水溶液に浸漬し、 実施例 1 と同様にして pHと膜からの発光強度の関係を求めると、 第 2図のような関係が得られ、 この膜が ρΠ測定用の発光プローブ膜と して用いられることがわかった。
    [0033] 実施例 3
    [0034] 4ービニルー 4 ' ーメ チルー 2， 2 ' — ビピリ ジンと Ν—ビニル ピロ リ ドンをモル比 1 Ζ 2 0で共重合し、 分子量約 1万の共重合体 を得た。 この共重合体と cis- Ru(DCbpy)2C 2を、 キシレン/ n ーブタノ一ル= ½ (Vo Vo) の媒体中で煮沸下 （ 1 1 8 °C) にて 1 0時間反応させることにより、 次の構造式にて示される発光プロ —ブ高分子を合成した。
    [0035]
    [0036]
    [0037] 一 9,
    [0038] ^l£00/68df/XDd 0060/68 O 一 Ί 一
    [0039] この高分子錯体水溶液に 4 6 O nmの単色光を照射し、 6 1 0 nmの 発光強度を測定し、 第 3図のような pHと発光強度の関係を得た。 こ れを用いて、 同じ発光プローブ高分子の条件'下で発光強度を測定す れば、 pH 2〜 6の範囲で系の pHを求めることができる。
    [0040] 実施例 4
    [0041] 実施例 3 に'おける発光プロ一ブ高分子をゼラチンと重量比 1 Z 3 (発光プローブ高分子ノゼラチン） の割合で混ぜ、 加熱して水溶液 と してから石英ガラス板上にキャス ト して乾燥し、 厚さ約 1 0 〃m の発光プローブ膜を得た。 この膜を、 HC ^で pHを調節した pH 2〜 6 の水溶液に浸漬して発光強度を測定し、 第 3図と同様な関係を得た c この発光プローブ膜を pH 2〜 6の範囲で pHを測定する膜と して用い ることができることがわかる。
    [0042] 実施例 5
    [0043] 実施例 4 において、 ゼラチンの代りに絹フイ ブ口イ ンを用い、 発 光プローブ高分子と絹の混合水溶液を室温でキャス ト したほかは _、 実施例 4 と同様に行ない、 第 3図と同様な結果を得た。
    [0044] 実施例 6
    [0045] ト リス （バソフヱナン トロ リ ンニスルホン酸） 鉄 （ Π ) 錯体の
    [0046] S03 Na S03 Na
    [0047] Fe (
    [0048] 水溶液からの発光強度は、 PH約 1. 5〜 7の範囲で直線的に増加する ような挙動を示し、 この pH範囲で本発明の発光プローブ錯体として 用いることができた。
    [0049] 実施例 7
    [0050] 実施例 2で用いた高分子発光プローブ膜を光学ファイバーの先端 に被覆して pHセンサ一とし、 キセノンランプからの 4 6 8 nm光を照 射し、 発光を約 5 0 O nm以下をカツ トとして測定し、 pHを求めた。
    [0051] 産業上の利用可能性
    [0052] 以上詳しく説明したように、 本発明の発光プローブ錯体、 発光プ ローブ膜、 pH測定装置及び pH測定法を用いることにより従来困難と されていたミク口的部位の pHを容易に測定することができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. イオン解離性の置換基を環炭素に持つポリ ピリジン配位子と、 周期率表第 8族の元素から選ばれる遷移金属イオンとからなる PH 測定用発光プローブ錯体。
    2. 請求の範囲 1.記載の発光プローブ錯体を高分子膜中に含む P H測 定用発光プローブ膜。
    3. 請求の範囲 2.記載の発光プローブ膜を光学フアイバーの先端に 固定してなる pH測定装置。
    4. 請求の範囲 1.記載の発光プローブ錯体の励起状態からの発光強— 度を測定することを特徴とする PH測定法。
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    1989-10-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BE DE FR GB IT NL SE |
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    1996-10-01| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1989903803 Country of ref document: EP |
    优先权:
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