Fluoresenssiperusteinen emulsioiden viskositeetin määrittäminen
Rauhala, Hanna (2018)
2018
Teknis-luonnontieteellinen
Teknis-luonnontieteellinen tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2018-01-10
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201712192411
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201712192411
Tiivistelmä
Viskositeetin määrittäminen heterogeenisille systeemeille perinteisillä mekaanisilla mittausmenetelmillä on lähes mahdotonta. Emulsioiden viskositeetin määrittämiseen on kehitetty useita matemaattisia malleja, mutta emulsioita monimutkaisempien heterogeenisten systeemien viskositeetin määrittäminen matemaattisesti on hyvin haastavaa. Perinteisesti homogeenisille systeemeille pyritään määrittämään makroskooppinen viskositeetti, joka kuvaa fluidin kykyä vastustaa virtausta. Heterogeenisille systeemeille on hyödyllisempää määrittää eri alueiden mikroskooppinen viskositeetti, joka aiheutuu partikkelin vuorovaikutuksesta sen ympäristön kanssa mikrometrien alueella. Fluoresoivia molekyyliroottoreita pystytään hyödyntämään systeemien mikroviskositeetin jakauman määrittämisessä, sillä fluoresoivien molekyyliroottoreiden fluoresenssin elinaika riippuu voimakkaasti niiden mikroympäristön viskositeetista. Viskoosimmassa ympäristössä fluoresoivan molekyyliroottorin pyörivän osan liike hidastuu, ja fluoresenssin elinaika pitenee.
Tässä työssä pyrittiin määrittämään heterogeenisten systeemien mikroviskositeetin jakaumaa fluoresenssiin perustuvalla mittausmenetelmällä. Tutkimuksessa käytettiin elinaikaerotteista fluoresenssimikroskooppia määrittämään kahden fluoresoivan molekyyliroottorin BODIPY:n ja DASPMI:n fluoresenssin intensiteetin jakaumaa erilaisissa heterogeenisissä seoksissa. Tavoitteena oli selvittää menetelmän toimivuutta yksinkertaisissa heterogeenisissä systeemeissä, ja luoda pohja jatkossa tehtäville monimutkaisempien heterogeenisten systeemien viskositeettimittauksille.
Tutkittavan näytteen ominaisuuksien havaittiin vaikuttavan suuresti sopivan väriaineen valintaan. BODIPY:n hydrofobisuudesta johtuen BODIPY hakeutui heterogeenisissä systeemeissä poolittomiin alueisiin, jolloin BODIPY:lla pystyttiin määrittämään ainoastaan poolittomien alueiden mikroviskositeettien jakaumaa. DASPMI puolestaan soveltui paremmin poolisten alueiden mikroviskositeettien jakauman määrittämiseen. Rajoitteita menetelmälle aiheutti lisäksi BODIPY:n ja DASPMI:n kalibraatioalueet, sillä alhaisilla viskositeettien arvoilla määritetty mikroviskositeetti ei riipu enää lineaarisesti väriaineiden fluoresenssin elinajasta. Menetelmällä voidaan saatujen tulosten perusteella määrittää erilaisten heterogeenisten systeemien mikroviskositeettien jakaumaa, kunhan käytetty väriaine valitaan tutkittavan näytteen ominaisuuksien perusteella. Menetelmää on mahdollista soveltaa tulevaisuudessa myös monimutkaisten heterogeenisten systeemien, kuten solujen viskositeetin tutkimiseen.
Tässä työssä pyrittiin määrittämään heterogeenisten systeemien mikroviskositeetin jakaumaa fluoresenssiin perustuvalla mittausmenetelmällä. Tutkimuksessa käytettiin elinaikaerotteista fluoresenssimikroskooppia määrittämään kahden fluoresoivan molekyyliroottorin BODIPY:n ja DASPMI:n fluoresenssin intensiteetin jakaumaa erilaisissa heterogeenisissä seoksissa. Tavoitteena oli selvittää menetelmän toimivuutta yksinkertaisissa heterogeenisissä systeemeissä, ja luoda pohja jatkossa tehtäville monimutkaisempien heterogeenisten systeemien viskositeettimittauksille.
Tutkittavan näytteen ominaisuuksien havaittiin vaikuttavan suuresti sopivan väriaineen valintaan. BODIPY:n hydrofobisuudesta johtuen BODIPY hakeutui heterogeenisissä systeemeissä poolittomiin alueisiin, jolloin BODIPY:lla pystyttiin määrittämään ainoastaan poolittomien alueiden mikroviskositeettien jakaumaa. DASPMI puolestaan soveltui paremmin poolisten alueiden mikroviskositeettien jakauman määrittämiseen. Rajoitteita menetelmälle aiheutti lisäksi BODIPY:n ja DASPMI:n kalibraatioalueet, sillä alhaisilla viskositeettien arvoilla määritetty mikroviskositeetti ei riipu enää lineaarisesti väriaineiden fluoresenssin elinajasta. Menetelmällä voidaan saatujen tulosten perusteella määrittää erilaisten heterogeenisten systeemien mikroviskositeettien jakaumaa, kunhan käytetty väriaine valitaan tutkittavan näytteen ominaisuuksien perusteella. Menetelmää on mahdollista soveltaa tulevaisuudessa myös monimutkaisten heterogeenisten systeemien, kuten solujen viskositeetin tutkimiseen.