納米藥物與制劑-第9章ppt課件

1、l資料的表征包括資料的表征包括顯微構(gòu)造研討顯微構(gòu)造研討性能測試性能測試構(gòu)造性能關系構(gòu)造性能關系資料深加工、改造與運用過程中的變化資料深加工、改造與運用過程中的變化機理機理l納米資料的重要微觀特征：納米資料的重要微觀特征：l1粒子的尺寸、分布和形貌粒子的尺寸、分布和形貌l2外表與界面特性外表與界面特性l3粒子的完好性和缺陷粒子的完好性和缺陷l4相組成和分布相組成和分布l5界面的厚度和凝聚力，跨界面的成界面的厚度和凝聚力，跨界面的成分分布層狀構(gòu)造分分布層狀構(gòu)造9.2 納納米米資資料的料的構(gòu)構(gòu)造表征方法造表征方法 按儀器原理可分為：按儀器原理可分為：1直接察看的顯微儀器：高分辨透射電鏡直接察看的顯微

2、儀器：高分辨透射電鏡 HRTEM、掃描探針顯微鏡、掃描探針顯微鏡SPM、 原子力顯微鏡原子力顯微鏡AFM、場離子顯微鏡、場離子顯微鏡FIM2非直接察看測試儀器：非直接察看測試儀器：X射線衍射儀射線衍射儀XRD、 激光粒度分析儀器、穆斯堡爾譜儀激光粒度分析儀器、穆斯堡爾譜儀MS、 拉曼散射儀拉曼散射儀RS、核磁共振、中子衍射、核磁共振、中子衍射儀儀3其他測試儀器：示差掃描庫侖儀、原子吸其他測試儀器：示差掃描庫侖儀、原子吸收收 光譜儀、熒光儀、光譜儀、熒光儀、ZETA電位儀、質(zhì)譜儀、電位儀、質(zhì)譜儀、 電子能譜儀、外表力儀、摩擦力顯微鏡等電子能譜儀、外表力儀、摩擦力顯微鏡等lX射線衍射射線衍射 XR

3、Dl透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡 TEMl掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡SEMl激光粒度儀激光粒度儀l激光小角散射法等激光小角散射法等l高分辨率高分辨率 掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡 STM和和l 原子力原子力AFMl 透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡TEMl低分辨率低分辨率 掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡SEM幾種常見構(gòu)造分析方法分辨率從高到低：幾種常見構(gòu)造分析方法分辨率從高到低：1掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡 SEM 掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣外表逐點掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣外表逐點掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆 粒，成粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸像信

4、號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是最主要的成像信收電子。其中二次電子是最主要的成像信號。由電子槍發(fā)射的能量為號。由電子槍發(fā)射的能量為 5 35keV 的的電子，以其交電子，以其交 叉斑作為電子源，經(jīng)二級叉斑作為電子源，經(jīng)二級聚光鏡及物鏡的減少構(gòu)成具有一定能量、聚光鏡及物鏡的減少構(gòu)成具有一定能量、一定束流強度和束斑直徑的微細電子束，一定束流強度和束斑直徑的微細電子束，在掃描線圈驅(qū)動下，于試樣外表按一定時在掃描線圈驅(qū)動下，于試樣外表按一定時間、空間順間、空間順 序作柵網(wǎng)式掃描。聚焦電子序作柵網(wǎng)式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產(chǎn)生二次電子發(fā)射束與試樣相互作用，產(chǎn)生二次電子發(fā)射以

5、及其它物理信號，二次電子發(fā)射量以及其它物理信號，二次電子發(fā)射量隨試樣外表形貌而變化。二次電子信號被隨試樣外表形貌而變化。二次電子信號被探測器搜集探測器搜集 轉(zhuǎn)換成電訊號，經(jīng)視頻放大轉(zhuǎn)換成電訊號，經(jīng)視頻放大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣外同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣外表形貌的二次電子像。表形貌的二次電子像。 l一樣品的初步處置一樣品的初步處置 l(一一) 取材取材: 樣品可以稍大些，面積可達樣品可以稍大些，面積可達8mm 8mm ，厚度可達，厚度可達5mm。對于易卷曲的樣品如血。對于易卷曲的樣品如血管、胃腸道粘膜等

6、，可固定在濾紙或卡片紙上管、胃腸道粘膜等，可固定在濾紙或卡片紙上以充分暴露待察看的組織外表。以充分暴露待察看的組織外表。l(二二) 樣品的清洗樣品的清洗: 組織的游離面組織的游離面(1. 用等滲的生用等滲的生理鹽水或緩沖液清洗理鹽水或緩沖液清洗; 2. 用用5%的蘇打水清洗的蘇打水清洗; 3.用超聲震蕩或酶消化的方法進展處置用超聲震蕩或酶消化的方法進展處置.)l (三三) 固定固定: 常用戊二醛及鋨酸雙固定常用戊二醛及鋨酸雙固定l (四四) 脫水脫水: 樣品經(jīng)漂洗后用逐級增高濃度的酒精樣品經(jīng)漂洗后用逐級增高濃度的酒精或丙酮脫水，然后進入中間液，普通用醋酸異或丙酮脫水，然后進入中間液，普通用醋酸

7、異戊酯作中間液。戊酯作中間液。l(三三) 冷凍枯燥法冷凍枯燥法l三樣品的導電處置三樣品的導電處置 l生物樣品經(jīng)過脫水、枯燥處置后，其外表不生物樣品經(jīng)過脫水、枯燥處置后，其外表不帶電，帶電，l導電性能也差。用掃描電鏡察看時，當入射導電性能也差。用掃描電鏡察看時，當入射電子束電子束l打到樣品上，會在樣品外表產(chǎn)生電荷的積累，打到樣品上，會在樣品外表產(chǎn)生電荷的積累，構(gòu)成構(gòu)成l充電和放電效應，影響對圖象的察看和拍照充電和放電效應，影響對圖象的察看和拍照記錄。記錄。l因此在察看之前要進展導電處置，使樣品外因此在察看之前要進展導電處置，使樣品外表導表導l電。常用的導電方法有以下幾種：電。常用的導電方法有以下

8、幾種：l (一一) 金屬鍍膜法金屬鍍膜法 l1真空鍍膜法真空鍍膜法 真空鍍膜法是利用真空真空鍍膜法是利用真空 膜儀進展的。其原膜儀進展的。其原理是在高真空形狀下把所要噴鍍的金屬加熱，理是在高真空形狀下把所要噴鍍的金屬加熱，當加熱到熔點以上時，會蒸發(fā)成極細小的顆當加熱到熔點以上時，會蒸發(fā)成極細小的顆粒放射到樣品上，在樣品外表構(gòu)成一層金屬粒放射到樣品上，在樣品外表構(gòu)成一層金屬膜，使樣品導電。膜，使樣品導電。l噴鍍用的金屬資料應選擇熔點低、化學性能穩(wěn)定、噴鍍用的金屬資料應選擇熔點低、化學性能穩(wěn)定、在高溫下和鎢不起作用以及有高的二次電子產(chǎn)生在高溫下和鎢不起作用以及有高的二次電子產(chǎn)生率、膜本身沒有構(gòu)造。

9、如今普通選用金或金和碳。率、膜本身沒有構(gòu)造。如今普通選用金或金和碳。為了獲得細的顆粒，有用鉑或用金為了獲得細的顆粒，有用鉑或用金鈀、鉑鈀、鉑鈀鈀合金的。金屬膜的厚度普通為合金的。金屬膜的厚度普通為10nm20nm。真。真空鍍膜法所構(gòu)成的膜，金屬顆粒較粗，膜不夠均空鍍膜法所構(gòu)成的膜，金屬顆粒較粗，膜不夠均勻，操作較復雜并且費時，目前曾經(jīng)較少運用。勻，操作較復雜并且費時，目前曾經(jīng)較少運用。 l2離子濺射鍍膜法離子濺射鍍膜法 和真空鍍膜法比較，離子濺射鍍膜法具有以下優(yōu)和真空鍍膜法比較，離子濺射鍍膜法具有以下優(yōu)點：點：(1)由于從陰極上飛濺出來的金屬粒子的方由于從陰極上飛濺出來的金屬粒子的方向是不一致

10、的，因此金屬粒子可以進入到樣品外向是不一致的，因此金屬粒子可以進入到樣品外表的縫隙和凹陷處，使樣品外表均勻地鍍上一層表的縫隙和凹陷處，使樣品外表均勻地鍍上一層金屬膜，對于外表凹凸不平的樣品，也能構(gòu)成很金屬膜，對于外表凹凸不平的樣品，也能構(gòu)成很好的金屬膜，且顆粒較細。好的金屬膜，且顆粒較細。(2)受輻射熱影響較受輻射熱影響較小，對樣品的損傷小。小，對樣品的損傷小。(3)耗費金屬少。耗費金屬少。(4)所需所需真空度低，節(jié)省時間。真空度低，節(jié)省時間。 l(二二) 組織導電法組織導電法 用金屬鍍膜法使樣品外表導電，需求特殊的設備，用金屬鍍膜法使樣品外表導電，需求特殊的設備，操作比較復雜，同時對樣品有一

11、定程度的損傷。操作比較復雜，同時對樣品有一定程度的損傷。為了抑制這些缺乏，有人采用組織導電法為了抑制這些缺乏，有人采用組織導電法(又稱又稱導電染色法導電染色法)，即利用某些金屬，即利用某些金屬 溶液對生物樣品溶液對生物樣品中的蛋白質(zhì)、脂類和醣類等成分的結(jié)協(xié)作用，使中的蛋白質(zhì)、脂類和醣類等成分的結(jié)協(xié)作用，使樣品外表離子化或產(chǎn)生導電性能好的金屬鹽類化樣品外表離子化或產(chǎn)生導電性能好的金屬鹽類化合物，從而提高樣品耐受電子束轟擊的才干和導合物，從而提高樣品耐受電子束轟擊的才干和導電率。電率。l 四、掃描電鏡察看四、掃描電鏡察看 圖圖9-2 掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡(SEM)l成像與原理光學顯微鏡一樣

12、，只是光學顯成像與原理光學顯微鏡一樣，只是光學顯微鏡用可見光作照明束，而透射電子顯微微鏡用可見光作照明束，而透射電子顯微鏡那么以電子作為照明束鏡那么以電子作為照明束l分辨率約為分辨率約為1nm左右左右l用于用于 研討納米資料的結(jié)晶情況，察看納米研討納米資料的結(jié)晶情況，察看納米粒子的形貌、分散情況，粒子的形貌、分散情況， 丈量和評價納米丈量和評價納米粒子的粒徑。粒子的粒徑。圖圖9-1 納米微球透射電鏡圖納米微球透射電鏡圖(TEM)圖圖9-2 納米微球透射電鏡圖納米微球透射電鏡圖(TEM)l包包 括：括：l掃描隧道電子顯微鏡掃描隧道電子顯微鏡l原子力顯微鏡原子力顯微鏡l掃描力顯微鏡掃描力顯微鏡l彈

13、道電子發(fā)射顯微鏡彈道電子發(fā)射顯微鏡l掃描近場光學顯微鏡掃描近場光學顯微鏡l掃描熱顯微鏡掃描熱顯微鏡l磁力顯微鏡磁力顯微鏡l光子掃描隧道顯微鏡等光子掃描隧道顯微鏡等 原子力顯微鏡原子力顯微鏡AFM原理：經(jīng)過丈量掃描探針和樣品原理：經(jīng)過丈量掃描探針和樣品外表間的相互作用力，獲得外表外表間的相互作用力，獲得外表點力的圖。點力的圖。圖圖9-3 原子力顯微鏡圖原子力顯微鏡圖圖圖9-3 原子力顯微鏡圖原子力顯微鏡圖l用于測定粒子內(nèi)部晶態(tài)及非晶態(tài)構(gòu)造用于測定粒子內(nèi)部晶態(tài)及非晶態(tài)構(gòu)造根據(jù)晶體對根據(jù)晶體對X射線的衍射特征衍射線的位置、射線的衍射特征衍射線的位置、強度及數(shù)量來鑒定結(jié)晶物質(zhì)之物相的方法，就強度及數(shù)量

14、來鑒定結(jié)晶物質(zhì)之物相的方法，就是是X射線物相分析法。射線物相分析法。 每一種結(jié)晶物質(zhì)都有各自獨特的化學組成和晶體構(gòu)造。每一種結(jié)晶物質(zhì)都有各自獨特的化學組成和晶體構(gòu)造。沒有任何兩種物質(zhì)，它們的晶胞大小、質(zhì)點種類及其沒有任何兩種物質(zhì)，它們的晶胞大小、質(zhì)點種類及其在晶胞中的陳列方式是完全一致的。因此，當在晶胞中的陳列方式是完全一致的。因此，當X射線射線被晶體衍射時，每一種結(jié)晶物質(zhì)都有本人獨特的衍射被晶體衍射時，每一種結(jié)晶物質(zhì)都有本人獨特的衍射花樣，它們的特征可以用各個衍射晶面間距花樣，它們的特征可以用各個衍射晶面間距d和衍射線和衍射線的相對強度的相對強度II0來表征。其中晶面間距來表征。其中晶面間距

15、d與晶胞的外與晶胞的外形和大小有關，相對強度那么與質(zhì)點的種類及其在晶形和大小有關，相對強度那么與質(zhì)點的種類及其在晶胞中的位置有關。所以任何一種結(jié)晶物質(zhì)的衍射數(shù)據(jù)胞中的位置有關。所以任何一種結(jié)晶物質(zhì)的衍射數(shù)據(jù)d和和II0是其晶體構(gòu)造的必然反映，因此可以根據(jù)它們是其晶體構(gòu)造的必然反映，因此可以根據(jù)它們來鑒別結(jié)晶物質(zhì)的物相。來鑒別結(jié)晶物質(zhì)的物相。1020304050602 theta (degree)PEGDAGNP 貯存3個月PEGSAGNP 貯存3個月PEGDAGNP 貯存8個月PEGSAGNP 貯存8個月圖圖9-4 X-射線衍射圖射線衍射圖l紫外可見光譜法紫外可見光譜法 UV-Visl傅里葉變

16、換紅外光譜法傅里葉變換紅外光譜法 FTIRl核磁共振譜核磁共振譜 1H NMR, 13C NMRl穆斯堡爾譜學穆斯堡爾譜學l有機質(zhì)譜法有機質(zhì)譜法 OMS9.4.1 紫外紫外-可見吸收光譜法概述可見吸收光譜法概述分子的紫外分子的紫外-可見吸收光譜法是基于分子內(nèi)電可見吸收光譜法是基于分子內(nèi)電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜進展分析的一種常用的子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜進展分析的一種常用的光譜分析法。分子在紫外光譜分析法。分子在紫外-可見區(qū)的吸收與其可見區(qū)的吸收與其電子構(gòu)造嚴密相關。紫外光譜的研討對象大多電子構(gòu)造嚴密相關。紫外光譜的研討對象大多是具有共軛雙鍵構(gòu)造的分子。如圖是具有共軛雙鍵構(gòu)造的分子。如圖9.5，膽甾，

17、膽甾酮酮a與異亞丙基丙酮與異亞丙基丙酮b分子構(gòu)造差別分子構(gòu)造差別很大，但兩者具有類似的紫外吸收峰。兩分子很大，但兩者具有類似的紫外吸收峰。兩分子中一樣的中一樣的O=C-C=C共軛構(gòu)造是產(chǎn)生紫外吸收共軛構(gòu)造是產(chǎn)生紫外吸收的關鍵基團。的關鍵基團。圖圖9-5 生色團對分子紫外吸收的影響生色團對分子紫外吸收的影響紫外紫外-可見以及近紅外光譜區(qū)域的詳細劃分如圖可見以及近紅外光譜區(qū)域的詳細劃分如圖9.6 所示。紫外所示。紫外-可見光區(qū)普通用波長可見光區(qū)普通用波長nm表示。表示。其研討對象大多在其研討對象大多在200-380 nm的近紫外光區(qū)和的近紫外光區(qū)和/或或380-780 nm的可見光區(qū)有吸收。紫外的

18、可見光區(qū)有吸收。紫外-可見吸收可見吸收測定的靈敏度取決于產(chǎn)生光吸收分子的摩爾吸光測定的靈敏度取決于產(chǎn)生光吸收分子的摩爾吸光系數(shù)。該法儀器設備簡單系數(shù)。該法儀器設備簡單, 運用非常廣泛。如醫(yī)運用非常廣泛。如醫(yī)院的常規(guī)化驗中，院的常規(guī)化驗中，95%的定量分析都用紫外的定量分析都用紫外-可可見分光光度法。在化學研討中，如平衡常數(shù)的測見分光光度法。在化學研討中，如平衡常數(shù)的測定、求算主定、求算主-客體結(jié)合常數(shù)等都離不開紫外客體結(jié)合常數(shù)等都離不開紫外-可見可見吸收光譜。吸收光譜。圖圖9.6 紫外紫外-可見光譜區(qū)域可見光譜區(qū)域?qū)⒆贤馕盏牟ㄩL將紫外吸收的波長確定在確定在200-800 nm，分別對空白載體

19、的分別對空白載體的水溶液、胭脂紅的水溶液、胭脂紅的水溶液、亮藍的水水溶液、亮藍的水溶液進展掃描。結(jié)溶液進展掃描。結(jié)果闡明，胭脂紅在果闡明，胭脂紅在510 nm處有較大吸處有較大吸收，亮藍在收，亮藍在627 nm處有較大吸收處有較大吸收9.4.2 傅立葉變換紅外光譜傅立葉變換紅外光譜 FTIR 一、根本原理一、根本原理傅立葉變換紅外光譜儀被稱為第傅立葉變換紅外光譜儀被稱為第三代紅外光譜儀，利用麥克爾遜干涉三代紅外光譜儀，利用麥克爾遜干涉儀將兩束光程差按一定速度變化的復儀將兩束光程差按一定速度變化的復色紅外光相互關涉，構(gòu)成干涉光，再色紅外光相互關涉，構(gòu)成干涉光，再與樣品作用。探測器將得到的干涉信與

20、樣品作用。探測器將得到的干涉信號送入到計算機進展傅立葉變化的數(shù)號送入到計算機進展傅立葉變化的數(shù)學處置，把干涉圖復原成光譜圖。學處置，把干涉圖復原成光譜圖。1804和和1740 cm-1處出現(xiàn)了兩個吸收峰，是由羰基伸縮振動引處出現(xiàn)了兩個吸收峰，是由羰基伸縮振動引起的，這闡明了產(chǎn)物中酸酐鍵的存在；起的，這闡明了產(chǎn)物中酸酐鍵的存在；1638 cm-1處的吸收峰處的吸收峰那么是用雙鍵伸縮振動引起的那么是用雙鍵伸縮振動引起的 HHH3COCH2CH2(CH2)4CH2CH2OOOCH3OOHHabcdefabcdef氫的核磁共振譜提供氫的核磁共振譜提供了三類極其有用的信了三類極其有用的信息：化學位移、耦

21、合息：化學位移、耦合常數(shù)、積分曲線。運常數(shù)、積分曲線。運用這些信息，可以推用這些信息，可以推測質(zhì)子在碳胳上的位測質(zhì)子在碳胳上的位置置化學位移化學位移( chemical shift, ( chemical shift, 以以表示表示 ) )來源于原來源于原子核周圍的電子運動所呵斥對磁場感應的遮蓋效應子核周圍的電子運動所呵斥對磁場感應的遮蓋效應( shielding effect )( shielding effect )致使其訊號偏離規(guī)范的共振致使其訊號偏離規(guī)范的共振頻率。不同官能基的原子核即會因遮蓋效應不同而頻率。不同官能基的原子核即會因遮蓋效應不同而呈現(xiàn)出不同之化學位移值。原子的負電性越大，因呈現(xiàn)出不同之化學位移值。原子的負電性越大，因拉電子效應呵斥質(zhì)子附近的電荷密度會降低，遮蓋拉電子效應呵斥質(zhì)子附近的電荷密度會降低，遮蓋效應減少，使光譜向左移效應減少，使光譜向左移( ( 低磁場或高頻率低磁場或高頻率 ) )，化，化學位移會增大?；瘜W位移可提供分子構(gòu)造信息，溫學位移會增大?；瘜W位移可提供分子構(gòu)造信息，溫度改動、產(chǎn)生構(gòu)造等要素會呵斥化學位移的改動，度改動、產(chǎn)生構(gòu)造等要素會呵斥化學位移的改動，化學位移的單位為化學位移的單位為ppm ppm 將將TMS TMS 參與樣品中參與樣品中 因因S