Фотоэкситация вызывает транслокацию общего флуоресцентного датчика pH и переноса протона, заключённого в обратных мицеллах

Фотокислота 8-гидроксипирен-1,3,6-трисульфонат (HPTS) является одним из наиболее широко используемых флуоресцентных зондов для изучения переноса протонов и локального pH в системах от передовых материалов до растений, от экологических сенсоров до медицины. HPTS присутствует в виде двух форм — протонированной кислоты и её сопряжённого основания — что приводит к характерной зависимой от состояния протонирования транслокации молекулы при её наноконфайнменте в анионных обратных мицеллах AOT. С помощью стационарной и временноразрешённой оптической спектроскопии, молекулярных моделирований и ИК‑спектроскопии оболочки солватации мы показываем, что протонированная форма HPTS сильно ассоциирует с интерфейсом мицеллы посредством водородных связей, тогда как депротонированная форма располагается во внутренней водной фазе мицеллы. Наши результаты показывают, что фотоэкситация кислотной формы и последующая депротонизация приводят к быстрому удалению сопряжённого основания от интерфейса в водный пул. Эта вызванная светом транслокация, наблюдаемая для ряда размеров мицелл, ставит под сомнение преобладающее представление о том, что молекулярные зонды являются статичными репортёрами своей среды и остаются в фиксированном положении в течение всего эксперимента. Это особенно важно при интерпретации многочисленных исследований, использующих оптическую спектроскопию HPTS для изучения сложных систем. Наши выводы раскрывают потенциал молекулярных зондов как динамических исследователей, способных картировать гетерогенность среды на временных шкалах тех процессов, которые они предназначены измерять.