什么是最好的方法来衡量生物聚合物的特性粘度?

聚合物大分子的大小是一个重要的特性,如生物聚合物,可以通过分析量化的测量聚合物溶液粘度。

聚合物溶解在低浓度,这样复杂的链纠缠的影响可以忽略不计。由于聚合物分子被孤立在周围的溶剂,粘度增强观察到相关的解决方案是只对单个聚合物分子的大小和形状。

时间流失固定体积的解决方案通过一个玻璃毛细管可以测量来确定聚合物的粘度。

这些测量流次直接对应于液体粘度,形成后续计算的基础导致溶解聚合物的表征。这种测量方法被称为稀溶液粘度测定法(深潜器)。

背景

有多种计算方法,适用于分析测量流次获得使用深潜器。

所有的计算方法包括相对粘度,η_r流的次,表示率测量解决方案和溶剂即η_r=t / t_o在哪里t表示解决方案的时间和流动t_o表示溶剂流时间。¹

最有价值的利用方法η_r测量值在不同浓度(c)在稀溶液。随后组浓度的值和各自的相对粘度测量值提供了一个序列的c,η_r)数据对。

使用这个数据集,就可以形成一个参数或函数,描述了数据的趋势。第二个也可以形成与因变量在无穷小的极限价值数量c。

一条直线,适合数据通常是用来描述趋势,和两个斜率和截距,确定参数(Bohdanecky和柯伐)。

选择分析取决于预期的聚合物链段安排及其与溶剂的相互作用。最低水平的复杂性,周围的链段分布预测分子的质心。

小的溶剂分子分散在链段,和溶剂分子接近高分子内部云的链段可能变得越来越大。

确定有效的高分子的大小、空间广阔和密度(距离)的部分可以被使用,以及随之而来的发展携入的溶剂的量。

有效的流体力学体积大小,建模为一个球体半径,R_H。哈金斯方程经常选择分析(c,η_r)获得的数据对这种类型的高分子构象。

哈金斯方程的浓度依赖性降低粘度:

在那里,表示降低粘度η_sp表示特定的粘度等于η_r- 1

对浓度,降低粘度是策划和数据随后被适合直线的截距代表了固有粘度。Kraemer方程(下面)是经常与哈金斯分析应用。

Kraemer浓度依赖的固有粘度方程:

在那里,表示固有粘度

类似于上述哈金斯分析,特性黏度策划反对浓度和一条直线的截距适合固有粘度数据,如图1所示。

图1所示。哈金斯和Kraemer的线性回归方程来确定固有粘度外推得到的截距。
图片来源:大炮仪器公司^®

生物聚合物表征:测量固有粘度的结构化的大分子

分析变得更加复杂当某些链段对应于产生分子结构,改变部分的密度和空间分布。随后的大分子可以作为刚性球体或采用非对称形状。

在这种情况下,分析(c,η_r)数据对可能使用不同的方程进行Kraemer和哈金斯方程。

例如,考虑到正常的人类血浆蛋白的分析,哈佛医学院的研究人员(j . l . Oncley)首先采用Kraemer方程。随后,他们发现一个修改方程提供了一个更严格的回归。

Oncley Kraemer方程的修改:

通过允许在第二项,有效限制的无限稀释

Kraemer方程应用到Oncley白蛋白返回的数据(η)= 3.49 dL / g r²= 0.99378,但策划固有粘度与ln(η_r)返回(η)= 4.18 dL / g和一种改进的r²0.99995。

在核糖核酸酶的研究,生物化学家(Schachman)应用哈金斯方法但发现改善方程两边乘以浓度:

Schachman的工作方程:

这里,(η)表示回归线的斜率在原点时策划具体的粘度与浓度。

内科医生和外科医生学院研究人员在哥伦比亚大学进一步提出了一个替代方法为蛋白质。他们的论文发表(Treffers)提出了一个与浓度比较以下三个趋势:ln(η_r),特定的流动性,η_sp(Schachman方法)。

本文总结道,“流动性的效用函数从这样一个事实:几乎所有的蛋白质解…产生满意的线性情节相对流动性²对蛋白质的浓度。”这个结果证实了以下两个研究集中在牛血浆白蛋白(McMillan)。

具体的流动方程:

ϕ_sp= (ηc)•

在哪里表示特定的流动性²

通过拟合函数(c,η_r)数据确定使用ϕ的阴谋_sp对浓度。图2给出了一个例子,(c,η_rβ)数据₁球蛋白在0.15 M氯化钠在37°C (j . l . Oncley)是利用ϕ的阴谋_sp对浓度和应用是一个二阶多项式拟合函数。

函数的一阶导数在原点处斜率(x = 0)是在无限稀释。因此,内在粘度、η= 0.057 dL / g,可以考虑,如图2所示。

图2。线性和二次方程适合特定的流动性和浓度
[c,η_r数据的β₁球蛋白在0.15 M氯化钠在37°C (j . l . Oncley)。

讨论

固有粘度长期灵活的大分子,没有第二个,三级或四级结构可能决定通过外推的c,η_r)数据对运用方程如Kraemer和哈金斯方程。

对于许多天然生物聚合物,残留物中的特定相互作用可以改变段分布和密度,导致形状变化表现出改变水动力行为。

对于这些结构的大分子,另一种分析可以用来计算的固有粘度回归直线的斜率为一组(c,η_r)数据对。

麦克米兰总结固有粘度测定方法的比较说明“使用特定的流动性回归(斜率)既在理论上声音和敏感实验误差小于其替代品。”然而,他补充说“只在线性的情况下适当的证明;在其他情况下,外推方法仍然是最合适的。”

麦克米兰的指导后,决心的斜率在图2中给出的线性区域(见钻石点)提供(η)= 0.050 dl / g的值略低于0.057 dl / g使用二次拟合得到的分析(见圆点呈现在图2)。

在这两种情况下,[的完整性c,η_r]数据集直接影响固有粘度的测定。

大炮仪器公司^®提供了miniPV系列自动粘度计,是一种宝贵的资源的快速收购(c,η_r)精确测量的数据。

粘度计是完全自动,连续被测样品在集成autosampler编程后清洗周期。这前面的被测样品并与压缩空气管被清除,如图3所示。

这意味着粘度计可以无人值守操作,释放人员进行其他重要任务。

图3。miniPV-HX由炮仪器公司自动粘度计。仪器维护测量温度的精度±0.01°C,自动检测液面启动和停止时间的液体排水、清洗,擦干每个样品溶液粘度计管之间,并支持连续十示例解决方案。测量结果被记录在一个Microsoft Access³数据库。图片来源:大炮仪器公司^®

¹η_r被定义为解决方案的比剪切粘度、η,溶剂剪切粘度,η吗_o,这样η_r=η/η_o。重力式粘度计提供了一种运动粘度的测量,ν,等于剪切粘度除以液体密度,ρ,ν=η/ρη_r=(ν/ρ)/(ν_o/ρ_o)。稀溶液的密度非常相似的溶剂。如果这些被认为是平等的,那么η_r=ν/ν_o。运动粘度是获得使用一个简单的校准方程的粘度计:ν= C·t,这可能是代替之前方程给:η_r= (C·t) / (C_o·t_o)。C = C_o当相同的粘度计是用来测量溶液流时间和溶剂流时间。然后单一粘度计常数,同时呈现在分子和分母,结合形成团结,因此,我们可以写出η_r=·t / t_o。

²其他研究人员是指特定的流动性,而不是相对的流动性。麦克米兰说”可以称为特定的流动性,因为喜欢特定的粘度,它是零在零溶质浓度。”(McMillan)

³Microsoft Access是微软公司的商标。

引用和进一步阅读

• Bohdanecky Miloslav和约瑟夫·柯伐。聚合物溶液的粘度。Alsevier科学出版公司,1982。打印。
• j·l·Oncley g . Scatchard a·布朗。“理化特征的某些蛋白质的正常人类的等离子体。”物理胶体化学杂志》上51 (1947):184 - 198。打印。
• 麦克米兰,Donald E。“五比较的方法获得牛血清白蛋白的固有粘度。”生物聚合物13 (1974):1367 - 1376。打印。
• 奥利弗·d·r·和斯泰西·g·病房。“相对粘度和体积浓度之间的关系稳定的悬浮液的球形粒子。”欧洲杯猜球平台自然171 (1953):396 - 397。打印。
• Schachman h·K。“超速离心法、扩散和粘度测定法”。方法酶学4 (1957):32 - 103。打印。
• Treffers,亨利·P。“蛋白质的Viscosity-Fluidity关系。”有化学学会杂志》上62 (1940):1405 - 1409。打印。

这些信息已经采购,审核并改编自大炮仪器公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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