[发明专利]一种应用低场核磁共振弛豫技术测定凝胶溶胀率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料水凝胶溶胀特性的表征领域，具体涉及一种应用低场核磁共振弛豫技术测定凝胶在不同缓冲液中的溶胀率的方法

背景技术

溶胀行为是凝胶的一项重要参数，凝胶的平衡溶胀率会影响到凝胶中物质的扩散系数，凝胶的表面润湿性和机械强度等，并且凝胶的溶胀动力学对药物传递等过程具有重要影响。很多研究将溶胀特性作为一个设计参数来制备具有特殊应用的智能水凝胶。

pH敏感型水凝胶是智能水凝胶的一种，由于这种水凝胶随外界pH的变化改变自身的溶胀行为，所以在生物医药、生物技术和农业等领域的应用得到了广泛关注。溶胀行为影响到水凝胶中水分子的扩散、三维结构的变化以及水凝胶机械强度等特性，所以表征pH响应的溶胀特性对于这类水凝胶的应用来说是十分重要的。

如今对溶胀特性的表征依赖于对溶胀前后水凝胶质量的测定。这种方法存在一些缺点，对于机械强度较弱的水凝胶来说，频繁的操作过程会引起水凝胶的损伤，从而使结果出现错误。另外，测定时需要将外部的水除去，这样可能会影响凝胶的原始状态。

低场核磁共振法已被用于研究水分子运动性的变化。例如有些文献应用T₂弛豫时间来研究淀粉-水体系，但只是对比了加热条件下淀粉凝胶化前后的T₂图谱变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的应用低场核磁共振技术测定凝胶溶胀率的方法。

本发明提出的应用低场核磁共振技术测定凝胶溶胀率的方法，具体步骤如下：

1)对水凝胶的溶胀过程进行低场核磁测定，得到溶胀前后水凝胶的横向弛豫时间T₂的曲线；

2)计算T₂曲线中胶内水峰的积分面积，并根据溶胀前后胶内水峰积分面积的变化来计算水凝胶的溶胀率。

优选的，步骤1)采用CPMG序列测定圆柱形凝胶在不同pH缓冲液中溶胀不同时间的核磁共振衰减曲线，通过将核磁共振信号衰减曲线进行反演，获得T₂分布曲线，步骤(1)可使用MultiExp Inv Analysis软件对衰减曲线进行反演，从而得到T₂的分布曲线。

优选的，所述步骤2)中胶内水峰为凝胶内部水所对应的T₂峰，该峰位置为1000ms之前。

本发明中所述胶内水峰按如下方法确定：

步骤(2)中加水溶胀前水凝胶的T₂峰主要在1000ms之前。加入水之后，在1000ms之后又多出一个峰，除去水后这个峰又消失。因此可以判定当凝胶在缓冲溶胀时，1000ms之前的峰是胶内水的峰。

优选的，前述凝胶的溶胀率按如下方法确定：

对溶胀前的水凝胶进行低场核磁测定，得到溶胀前的T₂图谱，该图谱中水峰面积为A₀；

后加入水，再对水凝胶进行低场核磁测定，得到溶胀后的T₂图谱，得到的图谱中胶内水峰面积为A_s，所述溶胀率为C_p为溶胀前水凝胶中聚合物和交联剂的质量百分浓度。

优选的，所述水凝胶为具有pH敏感性的凝胶。

本发明中研究了水凝胶在不同pH缓冲液中的溶胀和去溶胀过程，并且通过T₂峰面积的变化可以计算任何时刻水凝胶的溶胀率，适合用于pH敏感型水凝胶溶胀动力学的研究。

本发明的有益效果在于：相对于传统的方法，本发明所述的方法可以在缓冲液存在的环境中直接测定溶胀率，并且具有快速准确、非侵入无损害的优势。传统的称重法需要频繁地将水凝胶从缓冲液中取出并擦去外部的水，可能会破坏水凝胶的结构和性质，尤其是一些机械强度较弱的水凝胶。本发明所述的方法中，胶内水和郊外水具有不同的T₂弛豫峰，测定时不需要将水凝胶和缓冲液分离，测定结果更接近于水凝胶的真实状态。并且可以直接通过峰面积的变化计算溶胀率，更准确规范。因此，低场核磁共振法在测定水凝胶的溶胀率时比其他方法具有更多的优势。

附图说明

图1为测得的加水溶胀前后CS-GA的T2曲线。

图2为在水中溶胀时T2曲线随时间的变化。

图3为在pH8.0PB中溶胀时T2曲线随时间的变化。

图4a-4d为在不同缓冲液中溶胀时胶内水和胶外水峰面积所占比例的变化。

图5为CS-GA水凝胶在不同缓冲液中的溶胀曲线。

具体实施方式