Pulsed field gradient (PFG) NMR를 이용한 수용액에서의 polyoxyethylene sorbitan monooleate micelle의 구조적 및 동적 특성에 관한 연구
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 발행년도 2004
- 학위명 박사
- 학과 대학원:생명공학과
- 식별자(기타) DL:000014913345
- 서지제어번호 000045212968
초록/요약
Pulsed filed gradient (PFG) NMR를 이용하여 비 이온성 계면 활성제인 polyoxyethylene sorbitan monooleate (POE-SMO)가 수용액에서 형성하는 교질입자의 확산 현상을 조사하였다. 이때의 gradient의 세기 ( )는 17.4 T/m였고, 확산 시간 ( )는 3ms 에서 300ms 였다. POE-SMO 교질입자의 자기 확산계수에 대한 용매의 영향을 알아보기 위하여 protonic water (H2O)와 deuterium water (D2O)에서 교질입자를 제조하였다. H2O과 D2O에서 제조한 POE-SMO 교질입자의 자기 확산계수의 비율은 순수한 H2O와 D2O 용액의 점도 비율이 일치하여 bi-exponential decay에서 얻어진 느린 확산계수 성분 ( )이 POE-SMO 교질입자의 자기 확산계수라고 결정하였다. 또한 측정된 느린 확산 계수의 proton양을 나타내는 는 POE-SMO의 proton양으로부터 계산된 값과 동일하여 이 POE-SMO 교질입자의 자기 확산계수임을 확인하였다. Bi-exponential decay에 얻어진 두 가지 성분의 자기 확산계수 중 빠른 확산 계수는 순수한 H2O의 자기 확산계수의 값에 가깝고, 확산시간에 따라 변하지 않아 용매로서 사용된 H2O의 확산계수임을 알 수 있었다. 본 연구에서 사용한 PFG-NMR의 강한 gradient 세기와 짧은 확산 시간은 POE-SMO 교질입자가 나타내는 10-11 m2/s이하의 느린 확산 계수와 제한 확산의 관찰을 가능하게 하였다. 10ms 이하의 확산시간에서 POE-SMO 교질입자는 제한 확산 현상을 보였고, 그 제한적으로 확산되는 거리는 POE-SMO 계면 활성제 농도가 100 mM, 200 mM, 그리고 300 mM일 때 각각 1.8, 1.5, 그리고 0.8 m로 측정되었다. 이런 제한 확산은 교질입자들의 aggregation이나 cluster 형성으로 설명될 수 있었으며, 계면활성제의 농도가 증가함에 따라 cluster 크기의 감소는 교질입자 표면에 있는 친수성기에 의해서 교질입자간의 connectivity가 수소결합에 의해서 증가되기 때문인 것으로 생각되었다. 100 mM POE-SMO에서 형성된 교질입자의 hydrodynamic radius ( )는 Stokes-Einstein 식으로부터 약 5.8 nm로 계산되었다. POE-SMO 교질입자의 표면에서 hydroxyl group과 물 분자간의 화학적 교환현상이 관찰되어, POE-SMO 교질입자 표면에 형성된 수화층에서 발생하는 물 분자의 교환시간과 이 수화층의 두께는 각각 8 ms와 0.7 nm로 계산되었다.
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ABSTRACT
목차
LIST OF FIGURES
LIST OF TABLES
1. 서 론
2. PFG-NMR의 원리와 응용
2.1. 핵 자기 공명의 원리
2.2. 물 분자의 운동이론
2.2.1. 물 분자의 회전성 운동이론
2.2.1.1. 세로 이완시간 (T1, spin-lattice relaxation time)
2.2.2.2. 가로 이완시간 (T2, spin-spin relaxation time)
2.2.2. 분자의 이동성 운동이론
2.3 PFG-NMR 측정원리
2.3.1. 확산속도와 population 계산
2.3.2. 제한확산에 의한 세포크기 추정
2.3.3. 세포막 투과도의 계산
2.4. 기타 식품생물공학관련 PFG-NMR의 응용 현황
2.5. 앞으로의 전망
3. 재료 및 방법
3.1. 실험 재료 및 시료 제조
3.2. PFG-NMR의 구조와 제작
3.2.1. Software
3.2.2. Hardware
3.2.2.1. Transmitter
3.2.2.2. Receiver
3.2.2.3. ADC (Analog to Digital Converter)
3.2.2.4. Pulsed field gradient (PFG)
3.2.2.4.1. Gradient coil
3.2.2.4.2. Shield gradient coil
3.2.2.4.3. Gradient shape
3.2.2.5. Probe
3.2.2.6. Heating system for air
3.2.3. 제작된 PFG-NMR 기능
3.3 PFG-NMR 측정
4. 결과 및 고찰
4.1. 계면 활성제의 자기 확산 계수에 대한 용매의 영향
4.2. 교질 입자의 hydrodynamic radius 측정
4.3. POE-SMO 교질 입자 표면에서의 H2O 분자의 교환
5. 결 론
6. 참고문헌
국문요약
부 록
