《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》：A thorough investigation into the interactions of Phloxine B with surfactants of varying charges, employing advanced spectroscopic techniques and robust theoretical analyses to deliver compelling insights
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苏曼塔·班迪奥帕德亚（Sumanta Bandyopadhyay）、拉朱·萨尔达尔（Raju Sardar）、苏门·高什（Soumen Ghosh）印度加尔各答贾达普尔大学（Jadavpur University）化学系物理化学组，表面科学中心，邮编700032摘要本研究利用荧光
苏曼塔·班迪奥帕德亚（Sumanta Bandyopadhyay）、拉朱·萨尔达尔（Raju Sardar）、苏门·高什（Soumen Ghosh）
印度加尔各答贾达普尔大学（Jadavpur University）化学系物理化学组，表面科学中心，邮编700032
摘要
本研究利用荧光染料Phloxine B（PhB）探讨了三种表面活性剂的微观环境及聚集行为：两性表面活性剂N-十二烷基-N,N-二甲基-2-氨基-1-乙碳酸酯（C12DmCB）、阳离子表面活性剂CTAC和阴离子表面活性剂SDS。通过紫外-可见光谱、荧光光谱、动态光散射（DLS）以及密度泛函理论（DFT）等先进技术，分析了与表面活性剂微观环境相关的多种光谱参数。通过研究PhB与表面活性剂之间的相互作用（通过荧光强度变化来评估静态和动态淬灭现象），并计算了结合常数。各向异性测量用于评估微观环境的刚性，而时间相关单光子计数（TCSPC）技术则有助于确定探针在胶束中的位置。DLS用于测定聚集体的大小，ζ电位计算则用于评估胶体系统的稳定性。DFT和时变DFT（TDDFT）计算揭示了阴离子染料PhB与CTAC之间相互作用的本质，结果表明这种相互作用是由静电吸引力驱动的。C12DmCB能有效溶解PhB，导致明显的吸收峰红移和平均寿命延长；而PhB与SDS之间的相互作用则表现为通过疏水堆积产生的静态淬灭效应。
引言
在过去的几十年中，表面活性剂与染料在稀水溶液中的相互作用因其在纺织染色[1]、食品[3]、摄影[5]、印刷油墨[6]、头发着色[8]等众多领域的广泛应用而受到广泛关注。此外，表面活性剂与染料的结合在分析化学和制药领域也具有重要意义[10]，例如用于金属离子的光度测定[11]、生物运输[13]、药物光敏化[15]等。表面活性剂是一类具有极性头基和长疏水尾部的两亲分子，除了上述应用外，还用于药物递送[17]等。根据亲水基团的电荷，表面活性剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型。当其浓度超过临界胶束浓度（CMC）时，表面活性剂会自组装形成胶束[19, 20]。染料是不饱和有机化合物，在生物学和工业领域有广泛的应用[21, 22]。根据溶解性和化学性质，染料可分为不同类别。荧光素类染料因其多样性、多种生物学应用及出色的光物理性质而成为重要的一类化合物[23]。Karaman等人利用荧光素类染料进行癌症成像和治疗[25]；Sekar等人合成了用于近红外发射的荧光素基荧光染料[26, 27]。先前已有研究报道了多种荧光素类染料与表面活性剂的相互作用[28, 29, 30]。Ganguly等人研究了红霉素B、玫瑰红和伊红在阳离子、阴离子和非离子表面活性剂存在下的多种光物理性质[31, 32]。P Garg等人研究了多种荧光素类染料与铬基金属表面活性剂的相互作用[33]。Phloxine B（通常称为phloxine，是荧光素的一种衍生物）具有多种生物学和工业用途，是一种水溶性红色染料，可用于食品[26, 27]、药品[28]和化妆品[34]的着色。此外，Phloxine还具有杀菌和抗菌活性[35, 36, 37]，也可用于细菌染色及死细胞染色[38]。尽管Phloxine B在化学领域有多种潜在应用，但其与表面活性剂的相互作用较弱。Genwa等人研究了Phloxine与阳离子表面活性剂CTAB的 photocurrent响应[39]，Teja等人则将其用作十八烷基三甲铵阳离子与皂石复合材料的填充剂[40]。本研究通过紫外-可见光谱、稳态和时域荧光光谱、各向异性测量、DLS及ζ电位测量，研究了Phloxine B与阳离子表面活性剂CTAC、阴离子表面活性剂SDS以及合成的两性表面活性剂C12DmCB之间的相互作用，探讨了它们的相互作用本质、聚集行为及在水介质中的光谱变化。同时，还通过DFT计算优化了分子结构并确定了PhB-表面活性剂体系的HOMO和LUMO之间的能隙。本研究的主要目的是探讨Phoxine B与不同电荷表面活性剂之间相互作用的性质和强度。染料与表面活性剂的相互作用通常归因于静电吸引力[41, 42]，即染料与带相反电荷的表面活性剂之间形成类似盐的离子对[43]。其他因素（如氢键[44]、范德华力[45, 46]、π-π堆积[45, 46]以及H和J型聚集体的形成[48, 49]）也可能显著影响光谱行为。然而，本研究通过光谱学和理论方法系统研究了Phoxine在各种带电胶束介质中的行为。据我们所知，这是首次报道Phoxine与两性表面活性剂之间相互作用的研究。
章节摘录
材料
所有实验中使用的主要化学物质为Phloxine B（染料含量≥80%）、CTAC（纯度≥98%）、SDS（纯度≥98.5%）和C12DmCB。除C12DmCB外，其他物质均购自Sigma Aldrich（见表1）。C12DmCB是在我们实验室合成的[37]（产率：10.04克，纯度93%）。所有化学物质均未经进一步纯化直接使用，实验溶液均用双蒸馏水配制。
储备溶液的制备
通过溶解相应物质，小心制备了1.0 mM的Phloxine B储备溶液
紫外-可见光谱研究
紫外-可见光谱研究是预测染料在胶束介质中行为的重要初步实验。在水中，Phoxine的最大吸收波长（λmax）为539 nm，还存在一个肩峰（512 nm，见图1）。这些结果与现有文献[34, 37]一致。肩峰可能是由于染料分子在水相中的聚集所致。然而，Phoxine的吸光度和光谱特性会因不同的胶束环境而有所变化
结论
通过光谱学和理论方法的结合，我们研究了阴离子型Phoxine与三种不同类型表面活性剂（两性型、阳离子型和阴离子型）的相互作用行为。研究结果表明，改变微观环境的极性可以有效提高Phoxine的溶解度。这一发现对于进一步研究和应用Phoxine具有重要的价值。两性表面活性剂C12DmCB表现出更优的效果
CRediT作者贡献声明
苏曼塔·班迪奥帕德亚（Sumanta Bandyopadhyay）：负责撰写初稿、方法学设计及实验研究。拉朱·萨尔达尔（Raju Sardar）：负责撰写初稿、方法学设计及实验研究。苏门·高什（Soumen Ghosh）：负责审稿与编辑工作以及整体研究指导。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
