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位组胺光稳定剂和抗生素的太赫兹光谱研究

戴浩  
【摘要】:太赫兹波(Terahertz,简称THz)是指频率范围为0.1-10THz的电磁波,在电磁波谱上位于微波和红外之间,具有很高的科学研究和应用价值。各种材料的太赫兹光谱包含丰富的物质结构信息,如有机分子及生物大分子的分子内或分子间氢键的振动和转动的关系。太赫兹光谱具有光子能量低,对样品影响小等许多独特的优势。并且由于生物分子间弱相互作用对其结构、生物学活性和功能起重要作用。因此太赫兹光谱技术在物理、化学、生物学、材料科学以及药剂学等方面得到了广泛的应用。 利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术可以方便的获得被测样品的折射率、消光系数和吸收系数等光学参数,进一步分析就可以得到样品的相关物理和化学信息。本文对位组胺光稳定剂和一些抗生素类药物的太赫兹光谱进行了研究,主要工作包括: 1.总结了透射型太赫兹时域光谱系统的使用方法、相应的样品制作方法和材料参数的提取方法。 2.利用太赫兹时域光谱技术首次在室温下测量了6种哌啶系位组胺光稳定剂的太赫兹光谱,包括TMP、PMP、HTEMPO及其相应的衍生物BB-PMP、Chimassob 944和Chimassob 119,得到了它们在0.2-2.5THz范围内太赫兹吸收光谱。实验表明,虽然TMP、PMP和HTEMPO具有及其相似的分子结构,但他们的太赫兹光谱明显不同,当他们连接上一些基团形成相应的衍生物后,其太赫兹光谱也发生了很大的变化。结合样品的分子结构图分析,这几种位组胺光稳定剂的特征吸收峰的振动模式应该为基于分子间氢键的集体振动或晶格振动模式;另外对TMP样品进行了各种不同含量的测量,实验结果表明不同含量的样品的吸收峰强度会随着TMP含量的减少而降低,这使得利用太赫兹时域光谱技术能够检测HALS的变化过程,这使得监测塑料等高分子材料的光降解老化过程成为可能;研究了水分子和PMP分子间的相互作用,在实验中发现PMP样品吸水后形成水合物的太赫兹光谱与干燥PMP样品的明显不同,表明水分子和PMP分子之间发生了相互作用,并可能形成了新的晶格结构。 3.抗生素类药物在临床上应用广泛,具有抑菌或杀菌作用。抗生素种类繁多、结构复杂,为了确保用药安全有效,抗生素的鉴别和质量检查非常重要。本文利用太赫兹时域光谱技术在室温下研究了几种常见抗生素和抗病毒类药物,获得了它们的太赫兹吸收光谱。测试结果表明同类抗生素即使分子结构相似,但它们的太赫兹光谱具有明显不同的特征,说明THz-TDS技术能够鉴别这种分子结构的微小差异,可以很好的用于药品检测和分析,可以期望,该技术在药品的研制、生产和鉴别具有很好的应用前景。


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