一种温敏性水凝胶的凝胶化温度的测试方法技术

本发明专利技术提供一种温敏性水凝胶的凝胶化温度的测试方法，所述测试方法通过低场核磁共振弛豫技术进行，包括如下步骤：(1)在不同温度下对温敏性水凝胶前驱体进行低场核磁测定，得到不同温度下的横向弛豫时间T

【技术实现步骤摘要】
一种温敏性水凝胶的凝胶化温度的测试方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种温敏性水凝胶的凝胶化温度的测试方法。
技术介绍
温度敏感型水凝胶(温敏性水凝胶)具有能够在环境温度刺激下发生溶液-凝胶转换的特性，这种环境响应性使其在生物医药，生物技术等领域具有很好的应用前景，尤其适合作为可注射的原位水凝胶药物释放载体。温敏性水凝胶的凝胶化温度和胶凝温度是决定其能否成为合适的体温敏感型水凝胶的关键性因素，因此温敏性水凝胶凝胶化特性的表征对于其应用十分重要。温敏性水凝胶体系在室温下粘度较低，能够保持较好的流动状态，当环境温度上升到体温时，聚合物链之间的疏水作用增强，溶液的粘度剧烈增加，聚合物链的聚集使整个体系固化成为凝胶。这种温敏型体系已被广泛用于多种蛋白、多肽和小分子药物的控制释放，并且表现出了较好的持续释放效果。温敏性水凝胶相转变性质的测定对于其进一步应用具有十分重要的指导意义。常用于表征温敏性水凝胶相转变的方法包括反转试管法、差示扫描量热法(DSC)、光散射法和流变学方法等。反转试管法通过将水凝胶溶液置于不同温度下稳定后，根据其流动与否的原则进行判断，这种方法依赖于实验者的主观判断，而且不易做到精确控温，因此得到的凝胶化温度的准确性和精度都比较低。DSC测定的是水凝胶相转变发生时的热效应，能够比较直接地反映出相转变，但是该方法对于仪器的灵敏度要求较高，而且更适用于热效应明显的水凝胶体系，难以准确测量热效应较弱的水凝胶体系。光散射法可以得到溶液中大分子的尺寸、形态以及相互作用的信息，通过水凝胶体系中清澈-浑浊之间的转变来判断聚合物的相变形态，这种方法需要较长的平衡和测试时间，实验周期长，难以实现快速检测。由于水凝胶体系在凝胶过程中会伴随着模量的变化，因此基于水凝胶动态热机械分析的流变学方法能够获取其相变信息。例如CN105866166A公开了一种测量温敏性水凝胶相转变温度的动态热机械分析方法，基于动态热机械分析的方法，采用针入模式探头模拟压缩模式进行测量，得到动态力学参数随温度的变化曲线，进而得到储能模量-温度曲线和形变-温度曲线，根据曲线判断水凝胶的相转变温度。然而，流变法中由粘性模量和弹性模量相等而得到的胶凝点可能是频率依赖性的，会带来一定的误差；而且测试过程需要对水凝胶施加旋转剪切，造成水凝胶结构上的破坏。结合上述现有技术可知，现有的温敏性水凝胶的凝胶化过程测试方法存在主观因素影响大，依赖于热效应或频率，测试时间长等诸多问题，而且检测过程中还可能伴随水凝胶结构和性质上的破坏，不利于特定的检测要求。因此，开发一种高效快捷，且灵敏度、准确性和数据可靠性更高的检测方法，以实现温敏性水凝胶的凝胶化温度的准确测定，是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种温敏性水凝胶的凝胶化温度的测试方法，所述测试方法通过低场核磁共振弛豫技术进行，能够准确捕捉到水凝胶体系中水分子活动性的变化，以此来获得凝胶化温度，具有快速准确、灵敏度高、非侵入无损害的特点。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种温敏性水凝胶的凝胶化温度的测试方法，所述测试方法通过低场核磁共振弛豫技术进行，包括如下步骤：(1)在不同温度下对温敏性水凝胶前驱体进行低场核磁测定，得到不同温度下的横向弛豫时间T2分布曲线；(2)根据步骤(1)得到的横向弛豫时间T2分布曲线判断凝胶网络内的水对应的T21峰，并获取所述T21峰的强度值；(3)将步骤(2)得到的强度值与对应的温度建立曲线，根据所述曲线的拐点得到凝胶化温度。由于温敏性水凝胶中含有大量的水分，并且在由溶液向凝胶转变的过程中，溶液粘度的变化、聚合物链的聚集和凝胶三维网络的行成都涉及到体系中水分子活动性的变化，因此可以通过水分子活动性的变化来对凝胶化过程进行表征。低场核磁共振法由于工作频率低，不能区分不同质子的化学位移，但是可以通过弛豫温度来反映样本的特征，可以通过水分子的活动来揭示内部的变化。本专利技术提供的测试方法通过低场核磁共振弛豫技术进行，横向弛豫时间T2对凝胶化过程中水分子运动性的变化非常敏感，所述测试方法通过测试不同温度下温敏性水凝胶前驱体的横向弛豫时间T2分布曲线可以简单快速地获得该温度下水分子活动性的全部信息，得到表征凝胶化过程的完整曲线，胶凝点的判断简明快捷，重复性和稳定性都较好。更为重要的是，所述测试方法不会对温敏性水凝胶体系产生任何影响，具有非侵入、无损害的优势，使测定结果接近于温敏性水凝胶的真实状态。本专利技术所述测试方法中，步骤(1)得到的横向弛豫时间T2分布曲线上可以首先观察到两个峰，一个位于10ms附近，代表与聚合物链段紧密结合的水，记为T2b；T2b的峰面积很小，且随着凝胶化过程的进行没有明显变化；另一个位于100～1000ms之间，代表束缚于聚合物网络中的水(即聚合物网络内的水)，记为T21；所述T21峰在凝胶化过程中会产生规律性的变化，因此对不同温度下的所述T21峰的强度值进行研究，在步骤(3)中建立T21峰的强度值-温度的曲线，根据所述曲线的变化来获得凝胶化温度的准确信息。本专利技术中，步骤(1)所述不同温度为5～45℃，例如6℃、8℃、10℃、12℃、15℃、18℃、20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、32℃、35℃、38℃、40℃、42℃或44℃，以及所述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选地，步骤(1)所述不同温度下的测样温度点的数目为8～60个，例如9个、10个、12个、15个、18个、20个、22个、25个、28个、30个、32个、35个、38个、40个、42个、45个、48个、50个、52个、55个或58个，以及所述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选地，相邻2个所述测样温度点之间的温度间隔为0.1～5℃，例如0.2℃、0.5℃、0.8℃、1℃、1.1℃、1.2℃、1.3℃、1.4℃、1.5℃、1.6℃、1.7℃、1.8℃、1.9℃、2℃、2.2℃、2.5℃、2.8℃、3℃、3.2℃、3.5℃、3.8℃、4℃、4.2℃、4.5℃或4.8℃，以及所述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。本专利技术中，相邻2个所述测样温度点之间的温度间隔可根据温敏性水凝胶对温度的响应性来确定，对于凝胶化过程较快的水凝胶，在凝胶化阶段，温度间隔较短，可在1～2min内；对于温度响应较慢、凝胶化过程较长的水凝胶，温度间隔可在2～5min。本专利技术中，步骤(1)所述低场核磁测定通过CPMG序列(自旋回波序列，Carr-Purcell-Meiboom-Gill)进行。本专利技术所述低场核磁测定的仪器可以为NMRC12-010V，磁场强度为0.3T，共振频率为12MHz，磁极直径大于160mm，磁体稳定控制在31.99～32.0037℃。优选地，步骤(1)所述横向弛豫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温敏性水凝胶的凝胶化温度的测试方法，其特征在于，所述测试方法通过低场核磁共振弛豫技术进行，包括如下步骤：/n(1)在不同温度下对温敏性水凝胶前驱体进行低场核磁测定，得到不同温度下的横向弛豫时间T

【技术特征摘要】
20200320 CN 20201020261241.一种温敏性水凝胶的凝胶化温度的测试方法，其特征在于，所述测试方法通过低场核磁共振弛豫技术进行，包括如下步骤：
(1)在不同温度下对温敏性水凝胶前驱体进行低场核磁测定，得到不同温度下的横向弛豫时间T2分布曲线；
(2)根据步骤(1)得到的横向弛豫时间T2分布曲线判断聚合物网络内的水对应的T21峰，并获取所述T21峰的强度值；
(3)将步骤(2)得到的强度值与对应的温度建立曲线，根据所述曲线的拐点得到凝胶化温度。


2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(1)所述不同温度为5～45℃。


3.根据权利要求1或2所述的测试方法，其特征在于，步骤(1)所述不同温度下的测样温度点的数目为8～60个；
优选地，相邻2个所述测样温度点之间的温度间隔为0.1～5℃。


4.根据权利要求1～3任一项所述的测试方法，其特征在于，步骤(1)所述低场核磁测定通过CPMG序列进行；
优选地，步骤(1)所述横向弛豫时间T2分布曲线通过如下方法获得，所述方法包括：将低场核磁测定得到的核磁共振衰减曲线进行反演，得到所述横向弛豫时间T2分布曲线；
优选地，所述反演的方法为多指数方程拟合。


5.根据权利要求1～4任一项所述的测试方法，其特征在于，步骤(2)所述T21峰的位置为100～1000ms。


6.根据权利要求1～5任一项所述的测试方法，其特征在于，步骤(2)所述T21峰的强度值为强度加权平均值；
优选地，所述强度加权平均值的计算公式为：A21＝Σ(xi×Ai/At)；其中，A21为强度加权平均值，xi为所述T21峰中每个点的横坐标，Ai为所述T...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀男，陈芳宇，陈超，赵大伟，张松平，苏志国，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11