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表面活性剂被广泛应用于洗涤产业以及生物化学研究,其聚集特点是影响其应用的关键,虽被广为研究,但由于缺乏原子分辨的技术工具,很多的表面活性剂所形成的胶束结构仍然不确定或存在争议。溶液顺磁弛豫增强(sPRE)是一种基于未结合的可溶性顺磁试剂产生的顺磁弛豫增强(PRE)。在本文中,我们以Gd(DTPA-BMA)作为探针,通过sPRE技术,利用其信号对距离的敏感特性,对几种不同的表面活性剂(两性离子型表面活性剂CHAPS,非离子型表面活性剂TX100和阴离子型表面活性剂SDS)的聚集形态进行了分析,具体研究内容及发现如下:1.明确了CHAPS胶束的聚集形态特征CHAPS是一个典型的两性离子型表面活性剂,具有两种不同的聚集形态,在蛋白质提纯等领域应用广泛。通过对不同胶束形态下单位浓度的顺磁探针产生的CHAPS质子的纵向顺磁弛豫增强Γ1u的测定,我们发现:CHAPS两性离子尾部质子的Γ1u在两种胶束态下都要大于其甾核头部质子Γ1u的值,而甾核环上各质子的Γ1u相似。当CHAPS的浓度大于CMC2时,头部和尾部质子的Γ1u均变小。这些结果说明,CHAPS的内核由甾核头部混乱聚集形成。在由第一胶束态向第二胶束态变化时,CHAPS可能从单层结构过渡到了双层结构,双层结构的次级胶束应是由初级胶束(第一胶束态的胶束)偏于无序聚集而成。饱和转移差谱(STD)实验结果表明胶束态下CHAPS分子甾核头部上羟基附近的质子和水之间存在相干转移,但第二胶束态时二者间的表观相干转移速率要慢于其在第一胶束态时的值。这些结果说明CHAPS胶束在第一胶束态时聚集的较为松散,水分子易于进入胶束内部,在第二胶束态时其胶束内部分子的排列更加紧密,水分子进入的难度增加。2.发现TX100胶束主要以多层形式聚集TX100是一种典型的非离子型表面活性剂,它被广泛的应用于生物科学中。通过测定由单位浓度顺磁探针产生的TX100质子的横向顺磁弛豫增强Γ2u,我们发现:在胶束态时Tx100分子的Γ2u亲水的聚氧乙烯部分到疏水的辛基苯基部分逐渐变小,说明TX100分子整体表现为线性插入到胶束中。此外,不同质子的相对Γ2u更加符合多层球形聚集模型,内外层交错聚集,对-叔辛基苯基部分分散到各层中。3.发现SDS胶束聚集形态的研究SDS是一个典型的阴离子型表面活性剂,已被广泛应用于洗涤产品、化妆品和生化分析。本人测定了由单位浓度顺磁探针产生的SDS 13C核纵向顺磁弛豫增强Γ1u。结果发现在形成胶束时,SDS13C核Γ1u从极性离子头端到非极性端逐渐变小。这说明SDS胶束内核由非极性端聚集而成。进一步分析表明,SDS 13C核的相对Γ1u的变化符合洋葱聚集模型。这样SDS分子的碳氢链在胶束中并不是沿径向延展,而是形成分层高度折叠的类洋葱结构。