两类聚合物膜体系的二维紫外相关光谱研究

论文摘要

本论文围绕两类聚合物膜体系的二维紫外相关研究展开。二维相关光谱技术是由Noda最先提出并加以推广和完善的。二维相关光谱提高了常规一维谱图的分辨率,为交叠峰的分离和归属带来了方便。同时,它能够揭示外扰作用下研究体系内不同光谱变量之间的相互关系和变化情况,为研究对象在相应外扰下变化的机理探索提供了理论依据。由于这些优势,二维相关光谱在很多领域都得到了广泛的应用。本论文主要关注二维相关技术和紫外光谱的结合,将其应用于研究逐层组装复合膜和复方载药聚合物膜两大体系的膜内结构和相应条件下的变化机理。由于紫外光谱作为电子光谱的局限性,以二维紫外光谱来研究聚合物结构性质的工作并不多,本论文所述的工作在很大程度上拓展了二维紫外光谱的应用领域。论文正文共分四个部分。第一章为全文的引言,详细介绍了本文的主要研究手段——二维相关光谱技术的发展历史、基本原理和特性,并简要总结了该技术与多种表征方法结合后应用的情况。第二章介绍了逐层组装复合膜在不同酸碱环境中消除的工作。我们先利用聚（3-乙酸噻吩）（PTAA）和聚（4-乙烯基吡啶）（PVP）间形成的氢键作用力制备了逐层组装复合膜,然后将其浸泡在碱性和酸性的溶液中,以紫外光谱观察其在成膜驱动力被破坏之后聚合物从基材上脱离的情况。在二维相关光谱的辅助下,我们发现复合膜内聚合物在两种情况下采取了完全不同的行为。碱性条件下,PTAA从基材上脱离快于PVP,并且聚合物消除的程度和速度都较大;而酸性条件下,这一顺序相反,并且聚合物消除的幅度较小。在这一工作的启发下,我们尝试在PTAA/PVP体系中引入金纳米粒子,考察同等条件下含金纳米粒子体系的情况。为了排除PTAA与金粒子之间作用的影响,PAA/PVP-Au体系被用于进行对比实验。研究发现,含金纳米粒子的复合膜对pH值的变化保持相对稳定,聚合物较难从基材上脱离。相邻层间的PVP与金粒子之间的作用是产生这一现象的主要原因。金纳米粒子在复合膜中扮演了物理交联点的角色,将聚合物连结起来,因而即使改变pH值会破坏体系内聚合物形成的氢键,聚合物要发生消除还是比较困难的,所以含金纳米粒子的复合膜对pH值变化保持稳定。第三章着重于研究复方载药聚合物膜在磷酸缓冲溶液中药物释放的情况。对于载有布洛芬（ibuprofen）和吡罗昔康（piroxicam）复方药物的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膜,用紫外-可见光谱（UV-vis spectroscopy）表征其在时间外扰下的释放情况。随着时间的推移,两种药物都保持了持久的释放。用二维紫外相关光谱进一步探究两种药物从PMMA膜内释放到缓冲溶液中的先后顺序,我们推断出布洛芬与PMMA之间形成了一定的相互作用,该作用导致其释放速度慢于吡罗昔康。该载药聚合物膜的红外光谱则证明了这种相互作用的存在。第四章为全文体系的总结。我们对逐层组装复合膜进行了二维紫外相关光谱的研究,并在此基础上开展了两个衍生工作:一是含金纳米粒子的复合膜体系在不同酸碱环境中的消除过程研究,二是复方载药聚合物膜的二维紫外研究。前者作为逐层组装复合膜工作的拓展,在第二章中介绍;后者则作为二维紫外相关光谱的另一个应用,在第三章中有详细的描述。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 二维相关光谱的背景介绍
• 1.1.1 二维相关光谱的发展历史
• 1.1.2 二维相关光谱的基本原理
• 1.1.2.1 二维相关方程
• 1.1.2.2 广义二维相关光谱
• 1.2 二维相关光谱性质
• 1.2.1 同步相关谱图
• 1.2.2 异步相关谱图
• 1.2.3 二维谱图读谱规则
• 1.3 二维相关光谱的应用
• 1.3.1 二维相关光谱在振动光谱中的应用
• 1.3.2 二维相关光谱在电子光谱中的应用
• 1.3.3 二维相关光谱在色谱中的应用
• 1.3.4 二维相关光谱在核磁共振谱中的应用
• 1.3.5 二维相关光谱在其他分析方法中的应用
• 1.4 本文的研究方法和思路
• 参考文献
• 第二章 逐层组装复合膜在不同酸碱环境中消除的机理研究
• 2.1 逐层组装法（layer-by-layer）的背景介绍
• 2.1.1 逐层组装法的历史
• 2.1.2 以氢键为驱动力的逐层组装
• 2.1.3 本课题的优势和创新之处
• 2.2 PTAA/PVP体系的layer-by-layer复合膜机理研究
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.1.1 主要试剂
• 2.2.1.2 实验步骤
• 2.2.1.3 表征仪器及方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.2.1 PTAA的表征结果
• 2.2.2.2 PTAA/PVP体系的成膜过程
• 2.2.2.3 PTAA/PVP体系的消除过程
• 2.2.3 小结
• 2.3 逐层组装复合膜工作的拓展
• 2.3.1 实验部分
• 2.3.1.1 主要试剂
• 2.3.1.2 实验步骤
• 2.3.1.3 表征仪器及方法
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.3.2.1 金纳米粒子
• 2.3.2.2 PTAA（或PAA）/PVP-Au体系的成膜过程
• 2.3.2.3 PTAA（或PAA）/PVP-Au体系的消除过程
• 2.3.3 小结
• 2.4 本章总结
• 参考文献
• 第三章 复方载药聚合物膜在药物释放过程中的二维紫外研究
• 3.1 背景介绍
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 实验步骤
• 3.2.3 表征仪器及方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 药物浸出液的一维紫外谱图
• 3.3.2 药物浸出液的二维紫外分析
• 3.3.3 载药PMMA膜的红外谱图
• 3.4 总结
• 参考文献
• 第四章 全文总结
• 附录
• 致谢