Pva-hea紫外線三維劑量計的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紫外線劑量計及其應(yīng)用，特別是涉及一種聚合物紫外線劑量計及其應(yīng)用，應(yīng)用于對紫外線的劑量大小進(jìn)行測定及表征技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外線劑量計是一種能夠通過紫外輻射引起化學(xué)變化來確定吸收劑量的體系。常見的劑量計主要分為絕對劑量驗證型劑量計和相對劑量驗證型劑量計，絕對劑量驗證型劑量計如UV能量計，相對劑量驗證型劑量計如液體化學(xué)劑量計、輻射變色薄膜劑量計等。
[0003]紫外輻射對人體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有極其重要的作用，其主要的作用是促進(jìn)體內(nèi)維他命D3的合成，而維他命D3是人體正常運(yùn)作的必需品，例如，它可以促進(jìn)鈣的吸收，從而維持骨骼的健康。對于越來越多的皮膚病患者，紫外光療已經(jīng)成為非常常用且有效的治療方法。然而，過度暴露于紫外線照射，是會危害人體健康的，并且損傷的嚴(yán)重程度是與紫外照射的劑量有密切關(guān)系的，劑量越大，所受到的危害越大。一般，小劑量的照射會引起皮膚產(chǎn)生紅斑，如果照射到眼睛，會產(chǎn)生角膜炎等癥狀；大劑量的照射會使皮膚老化、眼睛的晶狀體渾濁而形成白內(nèi)障、誘發(fā)皮膚癌。
[0004]太陽紫外線主要由UVC、UVB和UVA組成，UVC波長為100_280nm，UVB波長為280-315nm，UVA波長為315-400 nm。紫外波長越短對人體越有害，所以UVC對人體危害最大，但被臭氧層全部吸收。經(jīng)過大氣層吸收后，到達(dá)地球表面的紫外線97%以上為UVA紫外線。因此，無論是太陽紫外線和人工紫外線照射，制備一種UVA紫外線劑量計對于人類的健康是極為有利的也是必須的。
[0005]目前，聚砜薄膜是研宄最為廣泛的紫外線劑量計，作為一種聚合物劑量計，利用紫外線輻照下吸光度的增加來表征劑量的大小。研宄發(fā)現(xiàn)，聚砜膜劑量計同樣也對大劑量的UVA輻照的測定是有用的。它的缺點是:
1.它是一種二維劑量計，不能如三維劑量計那樣測定三維劑量的分布；
2.它不具備良好的生物相容性；
3.紫外線照射后，吸光度的變化出現(xiàn)在紫外區(qū)，人眼是不可見的，需要特定的光學(xué)儀器來測定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種PVA-HEA紫外線三維劑量計的制備方法及應(yīng)用，能制備具有穩(wěn)定三維結(jié)構(gòu)、生物相容性良好的、對紫外線敏感且測量準(zhǔn)確性高的PVA-HEA三維水凝膠紫外線劑量計，用來對紫外線的劑量大小進(jìn)行測定和表征。
[0007]為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種PVA-HEA紫外線三維劑量計的制備方法，包括如下步驟:
a.在室溫下，稱取聚乙烯醇粉末于燒杯中，加入超純水，攪拌2-3min，制備以聚乙烯醇為溶質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度為7.5-12.5%的聚乙烯醇溶液，再將聚乙烯醇溶液放入微波爐中，于95°C下加熱10-15min，然后冷卻到室溫冷卻后，得到二維的PVA水凝膠；
b.在室溫下，以丙烯酸羥乙酯為聚合單體，按照丙烯酸羥乙酯和在所述步驟a中的稱取的聚乙烯醇粉末的配比為(17.5-30): 100的質(zhì)量比例，稱取丙烯酸羥乙酯溶液于燒杯中，并將紫外光引發(fā)劑溶于丙烯酸羥乙酯溶液中，通過超聲使紫外光引發(fā)劑充分溶解，得到HEA-紫外光引發(fā)劑混合溶液；優(yōu)選采用的紫外光引發(fā)劑為引發(fā)劑784 ;優(yōu)選按照引發(fā)劑784與丙烯酸羥乙酯的質(zhì)量比為0.14:100的質(zhì)量配比，制備HEA-紫外光引發(fā)劑混合溶液；
c.將在所述步驟b中制備的HEA-紫外光引發(fā)劑混合溶液倒入在所述步驟a中制備的PVA水凝膠中，在倒入過程中不停地進(jìn)行攪拌，使HEA-紫外光引發(fā)劑混合溶液與PVA水凝膠均勻混合，直到得到無色透明的PVA-HEA 二維水凝膠溶液為止；
d.在室溫下，向在所述步驟c中制備的PVA-HEA二維水凝膠溶液中繼續(xù)加入戊二醛溶液和硫酸溶液，攪拌2-3 min，使戊二醛和硫酸溶液均勻混合于PVA-HEA 二維水凝膠溶液中，并在室溫下保存6-8h，形成PVA-HEA-紫外光引發(fā)劑-GA-硫酸混合物體系，同時以戊二醛作為交聯(lián)劑使聚乙烯醇發(fā)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)，從而得到無色透明的PVA-HEA三維水凝膠紫外線劑量計；優(yōu)選戊二醛在PVA-HEA-紫外光引發(fā)劑-GA-硫酸混合物體系中的質(zhì)量百分比濃度為0.03%，優(yōu)選硫酸在PVA-HEA-紫外光引發(fā)劑-GA-硫酸混合物體系中的摩爾濃度為20mM。
[0008]本發(fā)明還提供一種采用本發(fā)明PVA-HEA紫外線三維劑量計的制備方法制備的PVA-HEA紫外線三維劑量計的應(yīng)用，將PVA-HEA三維水凝膠紫外線劑量計應(yīng)用于對紫外線的劑量范圍為O- 560 J/cm2的紫外線進(jìn)行輻照測定。
[0009]上述應(yīng)用優(yōu)選應(yīng)用于紫外線的波長段為315-400 nm的輻照測定。
[0010]本發(fā)明原理:
聚乙烯醇(PVA)是一種通過聚醋酸乙烯酯的水解作用而得到的長鏈水溶性高分子，它是一種典型的水溶性結(jié)晶高分子聚合物，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和水溶性。PVA水凝膠具有與人體組織相近的含水量、具有良好的生物相容性，對機(jī)體和組織細(xì)胞無任何毒性和刺激作用。近些年來，PVA作為水凝膠多維劑量計的載體材料的應(yīng)用正受到越來越廣泛的關(guān)注，它的透明性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此與過去以瓊脂或明膠為基材制備的水凝膠劑量計相比，能提高測量的準(zhǔn)確性。
[0011]丙烯酸羥乙酯(HEA)常作為紫外光固化劑廣泛用于紫外光固化中，也常作為聚合物劑量計的聚合單體，例如:BANANA(bis acrylamide nitrous oxide and agarose)凝膠劑量計是最早用于輻射劑量測量的聚合物凝膠劑量計，其中聚合單體就為HEA，在γ射線或電子束作用下，輻照引發(fā)單體聚合，體系由無色透明變?yōu)榘咨煌该?。由于體系中不存在離子的擴(kuò)散作用，聚合物凝膠劑量計具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，對輻照前后穩(wěn)定性要求較高的劑量計來說，以HEA為單體的聚合物劑量計將是不錯的選擇。
[0012]戊二醛(GA)常作為化學(xué)交聯(lián)劑來使得PVA分子間發(fā)生化學(xué)交聯(lián)而形成凝膠。研宄表明，戊二醛交聯(lián)的PVA體系具有比較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的透明性。硫酸常用來提供戊二醛交聯(lián)所需的ΡΗ。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:
1.本發(fā)明將聚乙烯醇(PVA)水凝膠的與人體組織相近的含水量、良好的生物相容性、透明性優(yōu)良等特點、丙烯酸羥乙酯(HEA)的對紫外線響應(yīng)靈敏且準(zhǔn)確性高等特點、戊二醛能完好的交聯(lián)PVA分子并形成穩(wěn)定的、機(jī)械強(qiáng)度良好的三維結(jié)構(gòu)等特點，結(jié)合起來，制備無色透明的、生物相容性良好、對紫外線敏感且測量準(zhǔn)確性高的PVA-HEA三維水凝膠紫外線劑量計；
2.本發(fā)明制備的PVA-HEA三維水凝膠紫外線劑量計能在紫外線照射后，能根據(jù)所吸收的紫外線的能量，由無色透明變?yōu)榘咨煌该?，根?jù)紫外線能量的不同，HEA單體的聚合程度也不同，反應(yīng)出白色的深淺也不同，這種外觀的變化人的肉眼是可見的，并可以用紫外-可見分光光度計測定相應(yīng)波長段吸光度的變化來反應(yīng)出紫外線劑量的大小，測量結(jié)果直觀準(zhǔn)確；
3.本發(fā)明利用在UVA紫外線照射下，紫外光引發(fā)劑產(chǎn)生的自由基引發(fā)單體聚合，從而形成白色聚合物，通過紫外-可見分光光度計可以表征不同劑量紫外線下白色聚合物的吸光度的變化，最后得到紫外線劑量與吸光度的線性關(guān)系，從而達(dá)到對UVA紫外線劑量的測定及表征。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實施例一 PVA-HEA紫外線三維劑量計的制備方法的流程圖。
[0015]圖2是UVA紫外線劑量與本發(fā)明實施例一制備的PVA-HEA紫外線三維劑量計的吸光度的變化關(guān)系。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下:
實施例一:
在本實施例中，參見圖1和圖2，一種PVA-HEA紫外線三維劑量計的制備方法，包括如下步驟:
a.在室溫下，稱取37.5g聚乙烯醇粉末于玻璃燒杯中，加入超純水，攪拌3min，制備以聚乙烯醇為溶質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度為7.5%的聚乙烯醇溶液500g，再將聚乙烯醇溶液放入微波爐中，于95°C下加熱15min，然后冷卻到室溫冷卻后，得到二維的PVA水凝膠；
b.在室溫下，以丙烯酸羥乙酯為聚合單體，按照丙烯酸羥乙酯和在所述步驟a中的稱取的聚乙烯醇粉末的配比為23.75:100的質(zhì)量比例，稱取丙烯酸羥乙酯溶液于塑料燒杯中，并并用分析天平稱取紫外光引發(fā)劑，將紫外光引發(fā)劑溶于丙烯酸羥乙酯溶液中，通過超聲使紫外光引發(fā)劑促進(jìn)充分溶解，得到HEA-紫外光引發(fā)劑混合溶液；
c.將在所述步驟b中制備的HEA-紫外光引發(fā)劑混合溶液倒入在所述步驟a中制備的PVA水凝膠中，在倒入過程中不停地進(jìn)行攪拌，使HEA-紫外光引發(fā)劑混合溶液與PVA水凝膠均勻混合，直到得到無色透明的PVA-HEA 二維水凝膠溶液為止，紫外光引發(fā)劑為引發(fā)劑784，按照引發(fā)劑784與丙烯酸羥乙酯的質(zhì)量比為0.14:100的質(zhì)量配比，來制備HEA-紫外光引發(fā)劑混合溶液；