精確測定生物三嵌段共聚物在不同溫度下的粘度

2020-07-23

介紹

粘度是流體粘滯性的一種量度，是流體流動力對其內部摩擦現象的一種表示。但是對于許多實驗室而言，傳統的流變性測量設備操作耗時或者無法在所需的條件下進行測試。FLUIDICAM RHEO 流動運動粘度儀采用新的流變測試技術，只需簡單的設置即可測量流體在不同溫度下粘度隨剪切速率的變化。

多嵌段共聚物由于嵌段種類或排序的不同會表現不同的物理性質。本文研究的生物聚合物是 (PEO)x(PPO)y(PEO)x)。這種聚合物由于在特定溫度下具有特殊的可逆溶膠-凝膠相轉變過程而被*，非常適合用于創新的藥物輸送系統研究。在本文中，使用了兩種不同的三嵌段共聚物溶液來驗證FLUDICAM的實力，F127 (中央PPO分子量Mw=3600 g/mol 和70% PEO) 和F68 (中央PPO分子量Mw=1800 g/mol 和80% PEO)。

測試技術

FLUIDICAM RHEO使用微流控原理測量樣品的粘度。樣品和粘度標準品同時被注射到微流控通道中(尺寸2.2mm X 150µm) 經過強烈的剪切， 通過電腦調整注入泵的速度即可調整剪切速率。在這個條件下，界面位置與樣品和粘度標準品的粘度比相關。通過高清攝像機獲取層流流體界面的位置，然后軟件自動繪制樣品在不同剪切速率或溫度下的粘度曲線。

實驗結果

FLUIDICAMRHEO的可視系統允許用戶在測量時隨時觀察界面變化情況，下圖是20.1%聚合物溶液在測量過程中的界面照片：

1）粘度隨剪切速率的變化

設置測試條件后，自動分析樣品流變性。剪切范圍保持不變從(500-1000 s-1)，但是溫度從5℃梯度增加至70℃。 Fig. 1 展示了濃度為20.1%聚合物溶液在不同溫度下的粘度曲線。

平均樣品測試測試一條6點的粘度-剪切速率曲線僅需要750µL樣品，每個溫度下的測量只需要4min。從數據上可見，聚合物粘度隨著溫度增加而逐漸增加，并且以40℃為界，流動性質從牛頓流體轉變成了剪切稀釋型流體。

Fig1.Viscosity of a 20.1% solution as a function of shear rate at different temperatures

2）粘度隨溫度的變化

對比了兩個溶液剪切頻率在700s-1時的粘度隨溫度的變化。

Fig 2.Viscosity of different poloxamer solutions as a function of temperature at 700 s-1

由于聚合物溶液的流變性質隨著溫度發生了改變，樣品粘度在一定范圍內隨著溫度增加而增加。常溫時兩者粘度接近，濃度較大的聚合物溶液粘度受溫度應該更加明顯。

17.5%的溶液在40°C以下粘度基本沒有變化。 當超過此溫度，粘度從20cp快速的增加到56℃的234cP。

但是, 20.1% 的溶液在 25°C以上粘度就開始迅速增加，粘度從初的35cP增加到60°C的795cP。

結論

FLUIDICAM RHEO可以快速測量樣品粘度，并進行高通量的溫度掃描。使用非常小的樣品體積，可以精確快速地調節樣品溫度，從而獲得聚合物溶液隨溫度的流動特性。由于具有非常高的精度，樣品即使只有微小的濃度差異也可以精確地測量粘度性質的區別。

FLUIDICAM RHEO照片

儀器優勢：

快速和簡單 – 一鍵設置剪切速率和溫度掃描方式

精確 – 持續與標準粘度溶液進行對比

低樣品體積–樣品消耗小于1mL