【摘要】：溶質(zhì)在頭發(fā)中的滲透吸收與多個(gè)生產(chǎn)和生活領(lǐng)域的應(yīng)用密切相關(guān),例如:發(fā)用產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)、水體的污染防治和環(huán)境暴露的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等。介質(zhì)環(huán)境的pH是影響溶質(zhì)在頭發(fā)中滲透吸收的關(guān)鍵因素,其改變會(huì)同時(shí)引起溶質(zhì)和頭發(fā)理化特性的變化,從而顯著影響頭發(fā)對(duì)溶質(zhì)的吸收速度和吸收量。利用數(shù)學(xué)模型方法,從理論上構(gòu)建頭發(fā)滲透特性與頭發(fā)、溶質(zhì)和介質(zhì)特性的量化關(guān)系,從而解析頭發(fā)滲透動(dòng)力學(xué)機(jī)制及pH影響機(jī)理,具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本論文在綜合考慮頭發(fā)、溶質(zhì)和溶液理化特性對(duì)頭發(fā)滲透吸收特性影響的基礎(chǔ)上,以多種中性、陽離子和陰離子溶質(zhì)為研究對(duì)象,深入探討了 pH變化對(duì)頭發(fā)溶質(zhì)結(jié)合、分配和擴(kuò)散特性的影響機(jī)理,研究構(gòu)建了頭發(fā)分配系數(shù)和有效擴(kuò)散系數(shù)的定量構(gòu)效關(guān)系(QSPR)模型,并基于Fick擴(kuò)散定律構(gòu)建了頭發(fā)溶質(zhì)滲透模型。論文研究試驗(yàn)、理論與模型相結(jié)合,研究結(jié)果為進(jìn)一步揭示頭發(fā)溶質(zhì)滲透動(dòng)力學(xué)機(jī)制,指導(dǎo)發(fā)用品配方設(shè)計(jì)、優(yōu)化污水處理工藝和環(huán)境暴露評(píng)估方案提供了方法學(xué)和基礎(chǔ)理論支撐。論文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果及研究結(jié)論如下:(1)采用熒光猝滅法、超濾法和微量熱泳動(dòng)(MST)法研究了 pH變化對(duì)頭發(fā)角蛋白與陽離子溶質(zhì)(茶堿、去甲替林和阿米替林)結(jié)合特性的影響。單結(jié)合位點(diǎn)模型可用于描述頭發(fā)角蛋白與這三種溶質(zhì)在比例為1:1狀況下的結(jié)合作用,熱力學(xué)參數(shù)表明頭發(fā)角蛋白與陽離子溶質(zhì)的結(jié)合是由疏水作用和靜電作用共同驅(qū)動(dòng)的,其中疏水作用為主要作用力,靜電作用可以解釋為結(jié)合過程的pH效應(yīng);角蛋白與茶堿之間的結(jié)合作用可通過Langmuir吸附曲線進(jìn)行描述,二者之間的結(jié)合為單層結(jié)合;三種方法的試驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性,考慮到熒光猝滅法具備靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、操作簡便、易獲得熱力學(xué)參數(shù)等特點(diǎn),優(yōu)選其作為檢測頭發(fā)角蛋白結(jié)合特性的研究方法。(2)溶質(zhì)在頭發(fā)/水中的分配特性不僅與溶質(zhì)的疏水性相關(guān),而且與頭發(fā)和溶質(zhì)之間的靜電作用密切相關(guān)。改變?nèi)芤旱膒H不會(huì)影響中性溶質(zhì)的分配系數(shù),但會(huì)顯著影響帶電溶質(zhì)的分配系數(shù)�；趐H的影響機(jī)理,構(gòu)建了新的溶質(zhì)在頭發(fā)/水中分配系數(shù)的QSPR模型(R2=0.91,RMSE= 0.23,N= 99),該模型同時(shí)考慮了疏水作用和靜電作用的影響。(3)溶質(zhì)在頭發(fā)中的擴(kuò)散行為不僅取決于溶質(zhì)分子的尺寸,還受頭發(fā)與溶質(zhì)之間靜電作用的影響。改變?nèi)芤旱膒H不會(huì)影響中性溶質(zhì)在頭發(fā)中的擴(kuò)散,但會(huì)顯著影響帶電溶質(zhì)的擴(kuò)散。帶電溶質(zhì)在頭發(fā)中的擴(kuò)散速率會(huì)由于靜電吸引作用而顯著提高,由于靜電排斥作用而顯著降低�；趐H的影響機(jī)理,根據(jù)Nernst-Planck機(jī)理模型,構(gòu)建了新的溶質(zhì)在頭發(fā)中有效擴(kuò)散系數(shù)的QSPR模型(R2=0.92,RMSE = 0.24,N=58),該模型同時(shí)考慮了溶質(zhì)分子尺寸和靜電作用的影響。(4)結(jié)合頭發(fā)分配系數(shù)和有效擴(kuò)散系數(shù)QSPR模型,根據(jù)Fick擴(kuò)散定律和質(zhì)量守恒定律,構(gòu)建了頭發(fā)滲透模型。利用MATLAB對(duì)模型進(jìn)行了數(shù)值求解,并開發(fā)了溶質(zhì)在頭發(fā)中滲透過程的數(shù)值模擬軟件MHPC,該軟件通過人機(jī)界面對(duì)話的方式輸入頭發(fā)、溶質(zhì)和溶液理化特性參數(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)溶質(zhì)在頭發(fā)中分配系數(shù)、有效擴(kuò)散系數(shù)、濃度分布和吸收量動(dòng)態(tài)變化的數(shù)值模擬。
【圖文】：

該模型根據(jù)頭發(fā)組成成分的相變轉(zhuǎn)換溫度的不同，將頭發(fā)分成兩相，分別稱為高溫相變區(qū)和逡逑低溫相變區(qū)，兩相的相變轉(zhuǎn)換溫度分別７０°Ｃ和０°Ｃ。高溫相變區(qū)主要由富含高硫蛋白的粗纖維逡逑和外表皮層組成；低溫相變區(qū)主要由粗纖維之間的ＣＭＣ和內(nèi)表皮組成，如圖１－３所示。對(duì)于任逡逑一相變區(qū)而言，當(dāng)溫度高于該相變區(qū)的相變轉(zhuǎn)換溫度時(shí)，該相變區(qū)呈柔軟并具有可塑性的膠態(tài)；逡逑當(dāng)溫度低于該相變區(qū)的相變轉(zhuǎn)換溫度時(shí)，該相變區(qū)呈堅(jiān)硬并富有彈性的固態(tài)。高溫相變溫度和低逡逑溫相變溫度分別由溫度引起的Ｓ－Ｓ鍵、氫鍵和離子鍵斷裂造成。逡逑相變轉(zhuǎn)換溫度與頭發(fā)含水量和溶液ｐＨ有關(guān)（Ｎａｇａｓｅ等，２０００）。頭發(fā)含水量越低，溶液ｐＨ逡逑越低，，相變轉(zhuǎn)換溫度越高。頭發(fā)含水量和溶液ｐＨ通過影響相變轉(zhuǎn)換溫度，進(jìn)而影響溶質(zhì)在頭發(fā)逡逑中的滲透吸收特性。逡逑邐邋細(xì)纖維邐邐逡逑高溫相變區(qū)邐低溢g彵淝義削胛蠟導(dǎo)淶奈鎦叔義希掊澹掊危茫停緬義賢獗砥げ隳詒砥げ沐義賢販㈠義賢跡保沉較嗔教Ｐ徒峁故疽饌跡ǎ危幔紓幔螅宓齲玻埃埃埃╁義銜思撲閎苤試諭販⒅械鈉驕┥⑾凳ǎ模�，该模旭W誆豢悸敲∑げ闋饔玫那榭魷攏偕楨義細(xì)呶孿啾淝肷⒌胤植莢謨傻臀孿啾淝槌傻牧嘀�，拓湤簫脣鼓结构示茵偧壤_跡保此荊義嫌孟率郊撲閎苤試諭販⒅械鈉驕┥⑾凳ǎ櫻幔耄幔櫚

本文編號(hào)：2611679