智能型蠕蟲狀膠束的形成及應(yīng)用-開題報(bào)告

1、智能型蠕蟲狀膠束微觀結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用,報(bào) 告 內(nèi) 容,2,一、課題來源——（背景知識(shí)介紹）,1.1 蠕蟲狀膠束,[]姜文清 郝京誠.水相和特殊介質(zhì)中有序聚集體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用(I),表面活性劑在水相和離子液體中的有序聚集體[J].日用化學(xué)工業(yè),2008,38(4):257-266.,3,,蠕蟲狀膠束的形成,進(jìn)一步增長發(fā)生彎曲,最后形成相互纏繞的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),4,蠕蟲狀膠束的應(yīng)用,壓裂液、三次采油,冷熱流體運(yùn)輸,清潔和護(hù)膚產(chǎn)品,污水治理,

2、增溶藥物,5,1.2 智能型蠕蟲狀膠束,智能型蠕蟲狀膠束：宏觀性能隨著外界環(huán)境條件的微小變 化而發(fā)生明顯改變的膠束體系。,[]張永民;郭贊如;張繼超;馮玉軍;王碧清;王九霞;;智能型蠕蟲狀膠束體系[J];化學(xué)進(jìn)展;2011年10期,溫度響應(yīng),pH響應(yīng),光響應(yīng),氧化還原響應(yīng),蠕蟲狀膠束的缺點(diǎn)：蠕蟲狀膠束的形成條件要求比較特殊（需要一個(gè)剛好合適的條件），所以找到一個(gè)合適的體

3、系比較難。,6,二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,溫度響應(yīng)型蠕蟲狀膠束體系：,1.表觀黏度隨溫度升高而單調(diào)降低。2.表觀黏度隨溫度升高而增大袁 在某一溫度達(dá)到最大值，然后減小。,構(gòu)成：乙氧基 （EO） 反離子：羥基萘羧酸、水楊酸,陽離子表面活性劑體系,Manohar:CTAHNC/HNC- 首次報(bào)道：升溫 ，囊泡——蠕蟲狀膠束,Saha:CTAB/萘酚

4、 隨溫度升高而粘度變大，蠕蟲狀膠束,Kaler:EHAC/NaSal 在40℃前升高溫度粘度增加，在升高溫度則降低,Raghavan:EHAC/SHNC 表觀粘度隨溫度增長時(shí)，微觀上膠束長度增長,[]Salkar, R. A.; Hassan, P. A.; Samant, S. D.;Candau, S. J.; Manohar, C. Chem. Commun

5、. 1996, 1223.[]S.K. Saha, M.J. Moazzam, A.A. Chakraborty, G. Bit, S.K. DasJ. Phys. Chem. B, 112 (2008), p. 4642.[]Raghavan, S. R.; Kaler, E. W. Langmuir 2001, 17, 300-306.,7,陰離子表面活性劑體系,Greenhill Hooper:C18ΦP5E11S

6、 第一次發(fā)現(xiàn)熱增粘效應(yīng)。25℃時(shí)，體系透明且黏度極低，隨著溫度升高體系黏度逐漸增大，70℃達(dá)到最大值，繼續(xù)加熱則黏度下降。,Abe:10%(wt%)FC6-HC4 水溶液從6℃升高到36℃時(shí)，體系的黏度增大100倍， 并達(dá)到最大值。繼續(xù)升溫則黏度下降，60℃ 時(shí)下降達(dá)100個(gè)數(shù)量級(jí)。且通過調(diào)節(jié)NaCl或尿素等添加劑的量可以改變體系的溫度響應(yīng)范圍。,非離子表面活性劑體系,兩性

7、離子表面活性劑體系,均表現(xiàn)出黏度隨溫度變化為先增大后降低的趨勢,Sharma:ChEO30。隨著溫度升高EO基團(tuán)的氫鍵作用減弱，表面活性劑分子疏水作用增強(qiáng)，促使膠束增長，黏度增加；其后繼續(xù)升高溫度，端基的活化能變得更大。自由端基將融入膠束內(nèi)形成連接點(diǎn)或引發(fā)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支化，使得松弛過程更快更容易，黏度下降。,,[]Greenhillhooper M J,Osullivan T P,Wheeler P A. J.Colloid Interf

8、ace Sci. ,1988,124:77-87[]Tobita, K.; Sakai, H.; Kondo, Y.; Yoshino, N.; Iwahashi, M.; Momozawa, N.; Abe, M. Langmuir 1997, 13, 5054,8,光響應(yīng)型蠕蟲狀膠束體系：,光響應(yīng)型蠕蟲狀膠束是指在合適波長的光作用下，構(gòu)成膠束的某一組分發(fā)生光誘導(dǎo)異構(gòu)化、光裂解、光聚合等。引起分子結(jié)構(gòu)變化， 導(dǎo)致膠束的微觀形態(tài)改變，

9、致使體系宏觀性能發(fā)生變化。,特征：蒽、鄰氧萘酮、 偶氮苯、苯丙烯酸、 二苯乙烯、 螺喃環(huán)的嵌段,Lin:30mM CTAB和50mM AzoNa,[]Y.Y. Lin, X.H. Cheng, Y. Qiao, C.L. Yu, Z.B. Li, Y. Yan et al.Soft Matter, 6 (2010), p. 902,9,pH響應(yīng)型蠕蟲狀膠束體系：,pH響應(yīng)型蠕蟲狀膠束指通過與H+或OH-作用引起表面活性劑分子HLB值的變

10、化或通過反離子的結(jié)構(gòu)變化,導(dǎo)致蠕蟲狀膠束結(jié)構(gòu)的破壞-重構(gòu), 實(shí)現(xiàn)體系宏觀黏彈性的可控改變。,特征：羧基、酚羥基、磷酸氫基或胺基等,表面活性劑自身受pH影響發(fā)生變化,Klijin:Hepes, Mes,APS,taurine對(duì)Gemini Surfactants的影響,球形膠束——蠕蟲狀膠束——囊泡,[]Klijn, J. E., Stuart, M. C. A., Scarzello, M., Wagenaar, A., and Eng

11、berts, J. B. F. N. J. Phys. Chem. B 2006 110 21694,10,反離子受pH影響發(fā)生變化,鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二酚、烷基或者苯基膦酸、鄰氨基苯甲酸等。,Zonglin Chu:UC22AMPM與馬來酸(2:1),當(dāng)體系的pH值從6.20升高到7.29時(shí),體系的粘度從105mPa·s下降到1mPa·s ,而且可快速往復(fù)循環(huán)。 這種由叔胺基引起的pH刺激響

12、應(yīng)具有方便、快速、 高效、 可逆和低成本的顯著特點(diǎn)。,[]Chu, Z.; Feng, Y. Chem. Commun. 2010, 46, 9028,11,氧化-還原響應(yīng)型蠕蟲狀膠束體系：,,如果參與膠束組裝的某一組分的分子結(jié)構(gòu)中含有二茂鐵、S原子、 紫羅堿或烷基化煙酸酰胺等。具有氧化-還原響應(yīng)的基團(tuán)，通過電化學(xué)等反應(yīng)改變其氧化還原態(tài)，引起分子結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致膠束微觀形態(tài)的變化，最終可實(shí)現(xiàn)體系宏觀黏彈性的可控改變。,Tsuchiya:F

13、TMA/NaSal,電化學(xué)法將二茂鐵氧化為帶正電荷的鐵離子,[]Tsuchiya, K.; Orihara, Y.; Kondo, Y.; Yoshino, N.; Ohkubo, T.; Sakai, H.; Abe, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12282.,12,蠕蟲狀膠束體系在增溶藥物中的研究,,,？,David Attwood:Solubilisation of drugs in worm-

14、like micelles of block copolymersof ethylene oxide and 1,2-butylene oxide in aqueous solution,E11B8、E13B10、E17B12在低于20℃時(shí)形成膠束。在20-36℃時(shí)，會(huì)形成蠕蟲狀膠束及其對(duì)灰黃霉素、螺內(nèi)酯、卡馬西平三種藥物的溶解,[]Zhou, Z., Chaibundit, C.,

15、D’Emanuele, A., Lennon, K., Attwood, D., and Booth, C. Int. J. Pharm. 2008 354 82,13,蠕蟲狀膠束增溶藥物量的測試方法（HPLC）,1%wt共聚物溶液（磷酸鹽緩沖液控制pH=7.4）,加入藥物（過飽和）,,常溫?cái)嚢?天（20~37℃），保證體系穩(wěn)定、藥物充分溶解,0.45μm的微孔過濾去除不容物,,HPLC（ODS2 C18 5μm）,螺內(nèi)酯285n

16、m卡馬西平292nm,14,蠕蟲狀膠束體系在廢水處理的研究,表面活性劑形成的膠束在廢水處理中已經(jīng)有了很多相關(guān)的研究。,Cu2+,Zn2+,Cr3+,有機(jī)物,過濾膜,H2O,H2O,H2O,H2O,15,三、研究目標(biāo)與創(chuàng)新點(diǎn),研究目標(biāo)： 蠕蟲狀膠束體系有著很多的優(yōu)點(diǎn)，目前也有許多體系的存在。但是，要找到一種新的體系并不容易。,1、找到一種新的能形成蠕蟲狀復(fù)配體系及其微觀結(jié)構(gòu)。2、研究其對(duì)環(huán)境改變而產(chǎn)生

17、的變化。3、研究對(duì)難溶藥物的增溶效果。4、研究對(duì)廢水（金屬離子及有機(jī)物）的處理。,體系選擇：陰/非離子復(fù)配體系 某一反離子誘導(dǎo)陰離子體系,創(chuàng)新點(diǎn)：1、一種新的體系。 2、蠕蟲狀膠束對(duì)藥物的增溶。 3、蠕蟲狀膠束對(duì)廢水的處理。,16,,四、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃及表征手段,A,,B,不同濃度配比,,表面張力儀,熒光光譜儀,,,CMC,,Nagg,,I1/I3

18、,,,粘度計(jì),,ηa,找到一種新的蠕蟲狀膠束體系,17,環(huán)境刺激響應(yīng)性,蠕蟲狀膠束體系,,,不同的溫度,不同的pH,,,測量聚集數(shù)、粘度的變化,18,藥物增溶及廢水處理,19,,,五、預(yù)期結(jié)果,,,找到一種新的蠕蟲狀膠束復(fù)配體系，并得到其微觀結(jié)構(gòu)。,,,,,體系在擁有良好的受溫度（pH）變化的刺激響應(yīng)性。,,對(duì)藥物增溶及廢水處理效果良好,,爭取發(fā)1-2篇高質(zhì)量文章,,20,六、基礎(chǔ)及條件,1、對(duì)相關(guān)資料文獻(xiàn)進(jìn)行了大量的查閱，制定了可行的

19、實(shí)驗(yàn) 方案；2、課題組對(duì)表面活性劑相關(guān)領(lǐng)域已有了多年的深入研究， 積累了較好的研究經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)。3、 海南大學(xué)材化學(xué)院及分析測試中心的儀器設(shè)備基本可保 證本課題的各項(xiàng)研究工作順利開展。,21,七、實(shí)驗(yàn)進(jìn)度安排,2011.9-2012.11,2012.12-2013.2,2013.3-2013.8,2013.9-2013.11,2013.11-2014.3,,,,,,查閱文獻(xiàn)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料

20、，進(jìn)行匯總整理。參與他人的實(shí)驗(yàn)，為獨(dú)立實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。,完成實(shí)驗(yàn)方案及規(guī)劃，藥品的準(zhǔn)備。并初步嘗試找到一種新的體系。,得到新的體系，并得出其物化性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)。并試驗(yàn)其對(duì)pH、溫度的刺激響應(yīng)行為。整理資料，爭取發(fā)表1篇文章。,對(duì)體系做藥物增溶及污水處理實(shí)驗(yàn)，整理資料，爭取發(fā)表1篇文章。,撰寫畢業(yè)論文及補(bǔ)充實(shí)驗(yàn),22,八、部分參考文獻(xiàn),[]姜文清 郝京誠.水相和特殊介質(zhì)中有序聚集體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用(I),表面活性劑在水相和離子液體中的有

21、序聚集體[J].日用 化學(xué)工業(yè),2008,38(4):257-266.[]張永民;郭贊如;張繼超;馮玉軍;王碧清;王九霞;;智能型蠕蟲狀膠束體系[J];化學(xué)進(jìn)展;2011年10期.[]張為燦 梁好君.十六烷基三甲基溴化銨蠕蟲狀膠束的形成及其性質(zhì)[J].科學(xué)通報(bào).2000年11期,1138-1141.[]盧惠娟 陳沖 郭宏濤.無探針紫外光譜法測定CTAB的第二臨界膠束濃度[J].化學(xué)學(xué)報(bào),2006,64(24):2437-2

22、441.[]Zhou, Z, Chaibundit, C, D’Emanuele, A, Lennon, K., Attwood, D, and Booth, C. Int. J. Pharm. 2008 354 82.[]Tobita, K; Sakai, H; Kondo, Y; Yoshino, N; Iwahashi, M; Momozawa, N; Abe, M. Langmuir 1997, 13, 5054.[]Y.

23、Y. Lin, X.H. Cheng, Y. Qiao, C.L. Yu, Z.B. Li, Y. Yan et al.Soft Matter, 6 (2010), p. 902.[]Klijn, J. E., Stuart, M. C. A., Scarzello, M, Wagenaar, A., and Engberts, J. B. F. N. J. Phys. Chem. B 2006 110 21694/[]Chu, Z

24、; Feng, Y. Chem. Commun. 2010, 46, 9028.[]Tsuchiya, K; Orihara, Y; Kondo, Y; Yoshino, N; Ohkubo, T; Sakai, H; Abe, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12282.[]Salkar, R. A; Hassan, P. A; Samant, S. D.;Candau, S. J.; Manoha

25、r, C. Chem. Commun. 1996, 1223.[]S.K. Saha, M.J. Moazzam, A.A. Chakraborty, G. Bit, S.K. DasJ. Phys. Chem. B, 112 (2008), p. 4642.[]Raghavan, S. R; Kaler, E. W. Langmuir 2001, 17, 300-306.[]Lin, Y; Han, X; Huang, J; F

26、u, H; Yu, C. J. Colloid Interface Sci. 2009, 330, 449– 455.[]WON J K, SEUNG M Y. Microstructures and rheological responses of aqueous CTAB solutions in the presence of benzyl additives [ J]. Langmuir,2000,16(15) :6