精确测定生物三嵌段共聚物在不同温度下的粘度

介绍

粘度是流体粘滞性的一种量度，是流体流动力对其内部摩擦现象的一种表示。但是对于许多实验室而言，传统的流变性测量设备操作耗时或者无法在所需的条件下进行测试。FLUIDICAM RHEO 流动运动粘度仪采用新的流变测试技术，只需简单的设置即可测量流体在不同温度下粘度随剪切速率的变化。

多嵌段共聚物由于嵌段种类或排序的不同会表现不同的物理性质。本文研究的生物聚合物是 (PEO)x(PPO)y(PEO)x)。这种聚合物由于在特定温度下具有特殊的可逆溶胶-凝胶相转变过程而被众所周知，非常适合用于创新的药物输送系统研究。在本文中，使用了两种不同的三嵌段共聚物溶液来验证FLUDICAM的实力，F127 (中间PPO分子量Mw=3600 g/mol 和70% PEO) 和F68 (中间PPO分子量Mw=1800 g/mol 和80% PEO)。

测试技术

FLUIDICAM RHEO使用微流控原理测量样品的粘度。样品和粘度标准品同时被注射到微流控通道中(尺寸2.2mm X 150µm) 经过强烈的剪切， 通过电脑调整注入泵的速度即可调整剪切速率。在这个条件下，界面位置与样品和粘度标准品的粘度比相关。通过高清摄像机获取层流流体界面的位置，然后软件自动绘制样品在不同剪切速率或温度下的粘度曲线。

实验结果

FLUIDICAMRHEO的可视系统允许用户在测量时随时观察界面变化情况，下图是20.1%聚合物溶液在测量过程中的界面照片：

1）粘度随剪切速率的变化

设置测试条件后，自动分析样品流变性。剪切范围保持不变从(500-1000 s-1)，但是温度从5℃梯度增加至70℃。 Fig. 1 展示了浓度为20.1%聚合物溶液在不同温度下的粘度曲线。

平均样品测试测试一条6点的粘度-剪切速率曲线仅需要750µL样品，每个温度下的测量只需要4min。从数据上可见，聚合物粘度随着温度增加而逐渐增加，并且以40℃为界，流动性质从牛顿流体转变成了剪切稀释型流体。

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

2）粘度随温度的变化

对比了两个溶液剪切频率在700s-1时的粘度随温度的变化。

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变性质随着温度发生了改变，样品粘度在一定范围内随着温度增加而增加。常温时两者粘度接近，浓度较大的聚合物溶液粘度受温度应该更加明显。

17.5%的溶液在40°C以下粘度基本没有变化。 当超过此温度，粘度从20cp快速的增加到56℃的234cP。

但是, 20.1% 的溶液在 25°C以上粘度就开始迅速增加，粘度从最初的35cP增加到60°C的795cP。

结论

FLUIDICAM RHEO可以快速测量样品粘度，并进行高通量的温度扫描。使用非常小的样品体积，可以精确快速地调节样品温度，从而获得聚合物溶液随温度的流动特性。由于具有非常高的精度，样品即使只有微小的浓度差异也可以精确地测量粘度性质的区别。

FLUIDICAM RHEO照片

仪器优势：

快速和简单 – 一键设置剪切速率和温度扫描方式

精确 – 持续与标准粘度溶液进行对比

低样品体积–样品消耗小于1mL