Pva-hea紫外线三维剂量计的制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种紫外线剂量计及其应用，特别是涉及一种聚合物紫外线剂量计及其应用，应用于对紫外线的剂量大小进行测定及表征技术领域。
【背景技术】
[0002]紫外线剂量计是一种能够通过紫外辐射引起化学变化来确定吸收剂量的体系。常见的剂量计主要分为绝对剂量验证型剂量计和相对剂量验证型剂量计，绝对剂量验证型剂量计如UV能量计，相对剂量验证型剂量计如液体化学剂量计、辐射变色薄膜剂量计等。
[0003]紫外辐射对人体的正常运转有极其重要的作用，其主要的作用是促进体内维他命D3的合成，而维他命D3是人体正常运作的必需品，例如，它可以促进钙的吸收，从而维持骨骼的健康。对于越来越多的皮肤病患者，紫外光疗已经成为非常常用且有效的治疗方法。然而，过度暴露于紫外线照射，是会危害人体健康的，并且损伤的严重程度是与紫外照射的剂量有密切关系的，剂量越大，所受到的危害越大。一般，小剂量的照射会引起皮肤产生红斑，如果照射到眼睛，会产生角膜炎等症状；大剂量的照射会使皮肤老化、眼睛的晶状体浑浊而形成白内障、诱发皮肤癌。
[0004]太阳紫外线主要由UVC、UVB和UVA组成，UVC波长为100_280nm，UVB波长为280-315nm，UVA波长为315-400 nm。紫外波长越短对人体越有害，所以UVC对人体危害最大，但被臭氧层全部吸收。经过大气层吸收后，到达地球表面的紫外线97%以上为UVA紫外线。因此，无论是太阳紫外线和人工紫外线照射，制备一种UVA紫外线剂量计对于人类的健康是极为有利的也是必须的。
[0005]目前，聚砜薄膜是研宄最为广泛的紫外线剂量计，作为一种聚合物剂量计，利用紫外线辐照下吸光度的增加来表征剂量的大小。研宄发现，聚砜膜剂量计同样也对大剂量的UVA辐照的测定是有用的。它的缺点是:
1.它是一种二维剂量计，不能如三维剂量计那样测定三维剂量的分布；
2.它不具备良好的生物相容性；
3.紫外线照射后，吸光度的变化出现在紫外区，人眼是不可见的，需要特定的光学仪器来测定。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种PVA-HEA紫外线三维剂量计的制备方法及应用，能制备具有稳定三维结构、生物相容性良好的、对紫外线敏感且测量准确性高的PVA-HEA三维水凝胶紫外线剂量计，用来对紫外线的剂量大小进行测定和表征。
[0007]为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案:
一种PVA-HEA紫外线三维剂量计的制备方法，包括如下步骤:
a.在室温下，称取聚乙烯醇粉末于烧杯中，加入超纯水，搅拌2-3min，制备以聚乙烯醇为溶质的质量百分比浓度为7.5-12.5%的聚乙烯醇溶液，再将聚乙烯醇溶液放入微波炉中，于95°C下加热10-15min，然后冷却到室温冷却后，得到二维的PVA水凝胶；
b.在室温下，以丙烯酸羟乙酯为聚合单体，按照丙烯酸羟乙酯和在所述步骤a中的称取的聚乙烯醇粉末的配比为(17.5-30): 100的质量比例，称取丙烯酸羟乙酯溶液于烧杯中，并将紫外光引发剂溶于丙烯酸羟乙酯溶液中，通过超声使紫外光引发剂充分溶解，得到HEA-紫外光引发剂混合溶液；优选采用的紫外光引发剂为引发剂784 ;优选按照引发剂784与丙烯酸羟乙酯的质量比为0.14:100的质量配比，制备HEA-紫外光引发剂混合溶液；
c.将在所述步骤b中制备的HEA-紫外光引发剂混合溶液倒入在所述步骤a中制备的PVA水凝胶中，在倒入过程中不停地进行搅拌，使HEA-紫外光引发剂混合溶液与PVA水凝胶均匀混合，直到得到无色透明的PVA-HEA 二维水凝胶溶液为止；
d.在室温下，向在所述步骤c中制备的PVA-HEA二维水凝胶溶液中继续加入戊二醛溶液和硫酸溶液，搅拌2-3 min，使戊二醛和硫酸溶液均匀混合于PVA-HEA 二维水凝胶溶液中，并在室温下保存6-8h，形成PVA-HEA-紫外光引发剂-GA-硫酸混合物体系，同时以戊二醛作为交联剂使聚乙烯醇发生交联化学反应，从而得到无色透明的PVA-HEA三维水凝胶紫外线剂量计；优选戊二醛在PVA-HEA-紫外光引发剂-GA-硫酸混合物体系中的质量百分比浓度为0.03%，优选硫酸在PVA-HEA-紫外光引发剂-GA-硫酸混合物体系中的摩尔浓度为20mM。
[0008]本发明还提供一种采用本发明PVA-HEA紫外线三维剂量计的制备方法制备的PVA-HEA紫外线三维剂量计的应用，将PVA-HEA三维水凝胶紫外线剂量计应用于对紫外线的剂量范围为O- 560 J/cm2的紫外线进行辐照测定。
[0009]上述应用优选应用于紫外线的波长段为315-400 nm的辐照测定。
[0010]本发明原理:
聚乙烯醇(PVA)是一种通过聚醋酸乙烯酯的水解作用而得到的长链水溶性高分子，它是一种典型的水溶性结晶高分子聚合物，具有优良的力学性能和水溶性。PVA水凝胶具有与人体组织相近的含水量、具有良好的生物相容性，对机体和组织细胞无任何毒性和刺激作用。近些年来，PVA作为水凝胶多维剂量计的载体材料的应用正受到越来越广泛的关注，它的透明性好、结构稳定，因此与过去以琼脂或明胶为基材制备的水凝胶剂量计相比，能提高测量的准确性。
[0011]丙烯酸羟乙酯(HEA)常作为紫外光固化剂广泛用于紫外光固化中，也常作为聚合物剂量计的聚合单体，例如:BANANA(bis acrylamide nitrous oxide and agarose)凝胶剂量计是最早用于辐射剂量测量的聚合物凝胶剂量计，其中聚合单体就为HEA，在γ射线或电子束作用下，辐照引发单体聚合，体系由无色透明变为白色不透明。由于体系中不存在离子的扩散作用，聚合物凝胶剂量计具有优良的稳定性，对辐照前后稳定性要求较高的剂量计来说，以HEA为单体的聚合物剂量计将是不错的选择。
[0012]戊二醛(GA)常作为化学交联剂来使得PVA分子间发生化学交联而形成凝胶。研宄表明，戊二醛交联的PVA体系具有比较高的机械强度和良好的透明性。硫酸常用来提供戊二醛交联所需的ΡΗ。
[0013]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
1.本发明将聚乙烯醇(PVA)水凝胶的与人体组织相近的含水量、良好的生物相容性、透明性优良等特点、丙烯酸羟乙酯(HEA)的对紫外线响应灵敏且准确性高等特点、戊二醛能完好的交联PVA分子并形成稳定的、机械强度良好的三维结构等特点，结合起来，制备无色透明的、生物相容性良好、对紫外线敏感且测量准确性高的PVA-HEA三维水凝胶紫外线剂量计；
2.本发明制备的PVA-HEA三维水凝胶紫外线剂量计能在紫外线照射后，能根据所吸收的紫外线的能量，由无色透明变为白色不透明，根据紫外线能量的不同，HEA单体的聚合程度也不同，反应出白色的深浅也不同，这种外观的变化人的肉眼是可见的，并可以用紫外-可见分光光度计测定相应波长段吸光度的变化来反应出紫外线剂量的大小，测量结果直观准确；
3.本发明利用在UVA紫外线照射下，紫外光引发剂产生的自由基引发单体聚合，从而形成白色聚合物，通过紫外-可见分光光度计可以表征不同剂量紫外线下白色聚合物的吸光度的变化，最后得到紫外线剂量与吸光度的线性关系，从而达到对UVA紫外线剂量的测定及表征。
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例一 PVA-HEA紫外线三维剂量计的制备方法的流程图。
[0015]图2是UVA紫外线剂量与本发明实施例一制备的PVA-HEA紫外线三维剂量计的吸光度的变化关系。
【具体实施方式】
[0016]本发明的优选实施例详述如下:
实施例一:
在本实施例中，参见图1和图2，一种PVA-HEA紫外线三维剂量计的制备方法，包括如下步骤:
a.在室温下，称取37.5g聚乙烯醇粉末于玻璃烧杯中，加入超纯水，搅拌3min，制备以聚乙烯醇为溶质的质量百分比浓度为7.5%的聚乙烯醇溶液500g，再将聚乙烯醇溶液放入微波炉中，于95°C下加热15min，然后冷却到室温冷却后，得到二维的PVA水凝胶；
b.在室温下，以丙烯酸羟乙酯为聚合单体，按照丙烯酸羟乙酯和在所述步骤a中的称取的聚乙烯醇粉末的配比为23.75:100的质量比例，称取丙烯酸羟乙酯溶液于塑料烧杯中，并并用分析天平称取紫外光引发剂，将紫外光引发剂溶于丙烯酸羟乙酯溶液中，通过超声使紫外光引发剂促进充分溶解，得到HEA-紫外光引发剂混合溶液；
c.将在所述步骤b中制备的HEA-紫外光引发剂混合溶液倒入在所述步骤a中制备的PVA水凝胶中，在倒入过程中不停地进行搅拌，使HEA-紫外光引发剂混合溶液与PVA水凝胶均匀混合，直到得到无色透明的PVA-HEA 二维水凝胶溶液为止，紫外光引发剂为引发剂784，按照引发剂784与丙烯酸羟乙酯的质量比为0.14:100的质量配比，来制备HEA-紫外光引发剂混合溶液；